Criterios de selección y tratamientos de muestras. Química Analítica Cuantitativa 2010

Transcripción

1 Criterios de selección y tratamientos de Química Analítica Cuantitativa 2010

2 Los químicos analíticos son detectives; y algunas veces la vida es complicada. Un análisis cuantitativo comprende una serie de etapas las cuales comienzan con una pregunta la cual deberá ser respondida a través de medidas químicas. El siguiente paso es una búsqueda bibliográfica del tema. Existen buscadores en Internet, que usando palabras claves sobre el tema de interés, nos permiten obtener numerosos artículos en revistas de química, biología, etc.

3 Un análisis cuantitativo típico comprende una serie de etapas: 1. Formular la pregunta 2. Seleccionar los procedimientos analíticos 3. Muestreo y preparación de la muestra 4. Análisis 5. Informe e interpretación 6. Conclusiones

4 Formulación de la pregunta La pregunta puede ser: Qué componentes contiene el aire? Pasa el plomo que hay en las gasolinas a nuestros alimentos? El control de emisión de los automóviles reduce la contaminación ambiental?

5 Seleccionar los procedimientos analíticos La elección de un método es un paso fundamental en cualquier análisis cuantitativo. A veces esto resulta difícil porque además de experiencia, se necesita sentido común. Uno de los primeros factores que hay que considerar al elegir un método es el nivel de exactitud requerido. La elección del método usualmente representa un compromiso entre la exactitud necesaria y la disponibilidad de tiempo y dinero para hacer el análisis.

6 La elección del método se realiza a través de la bibliografía disponible. Una adecuada búsqueda bibliográfica nos permite por un lado, ahorrar tiempo en la elaboración de un método y por otro lado, actualizarnos sobre lo último en lo que se está investigando sobre el tema.

7 Muestreo y preparación de la muestra Para que un análisis arroje información importante, debe efectuarse en una muestra que tenga una composición tal que sea representativa del material de donde se tomó. Muestreo: Consiste en obtener una pequeña cantidad de material cuya composición represente exactamente la masa del material que ha sido muestreado.

8 Estadística básica del muestreo: S 2 análisis = S 2 mét. + Mezcla de A y S B : 2 muestreo p = En n n A n + A n B y partículas : q = n A n + B n B = 1 p A = np y σ = npq

9 Para determinar la masa total de la muestra, se realizan varias medidas con masas variables hasta obtener R 2 constante: 2 n R = σ n De donde : nr Si K s : 2 R = = 2 pq = K 2 s = pq n Cons tan te de muestreo.

10 La constante de muestreo (K s ) es la masa requerida para reducir a 1% la desviación estándar relativa de la operación de muestreo. Si se desea determinar el número idóneo de a procesar, se puede seguir el método de las iteraciones de la prueba de Student. t n = e 2 2 e 2 s 2 S incertidumbre valor medio

11 Lote: Conjunto del material (tejido, sedimento, agua, etc.) del que se toman las. Muestra bruta o primaria: Se toma directamente del lote para analizarla y y se guarda parte de ella como futura referencia. Debe ser representativa del lote y la selección de ésta es fundamental para realizar un análisis válido.

12 Muestra de laboratorio: Muestra más pequeña y homogénea que se toma a partir de la muestra bruta y debe tener la misma composición que ésta. Alícuotas: Pequeñas porciones destinadas a ensayos de la muestra de laboratorio que se utilizan para hacer análisis individuales. Matriz de la muestra: Medio que conforma todos los componentes de la muestra que contiene el analito.

13 Muestra heterogénea: Sustancia cuya composición difiere de una parte a otra. Sus componentes pueden distinguirse a simple vista o bajo un microscopio. Muestra homogénea Sustancia cuya composición es la misma en todas partes. Interferencia Especie distinta del analito que aumenta o disminuye la respuesta de un método analítico y hace que parezca más o menos analito del que realmente hay. Enmascaramiento Transformación de una especie interferente en una especie que no es detectada.

14 Preparación de la muestra: Conjunto de pasos necesarios para convertir una muestra bruta representativa en una forma adecuada para el análisis químico, lo que normalmente significa disolver la muestra. Si las tienen una concentración baja de analito, puede ser necesario concentrarlas antes del análisis. Enmascarar o eliminar las especies que interfieren es parte del análisis.

15 Para eliminar la fase orgánica: Calcinación: Seca Húmeda Digestión en bombas Con reflujo Nítrico perclórico

16 Métodos de preconcentración de : Uso de resinas de intercambio iónico. Cromatografía de afinidad. Coprecipitación con sólido adsorbente de gran área superficial. Rotavaporación.

17 Análisis químico: Se realiza la medida del analito en varias alícuotas. La finalidad de realizar medidas replicadas (medidas repetidas) es establecer la variabilidad (incertidumbre) del análisis y evitar el riesgo de un error grave si se realiza el análisis de una única alícuota. La incertidumbre es tan importante como la medida misma, porque nos dice lo fiable que es la medida. En algunos casos hay que aplicar métodos analíticos diferentes a una misma muestra para asegurarse de que todos los métodos dan el mismo resultado.

18 Informe e interpretación Dar un informe completo, claramente escrito de los resultados, indicando las limitaciones concretas que tengan. El informe puede escribirse para que lo lea sólo un especialista, o puede ser escrito para un destinatario general. Hay que asegurarse de que el informe sea apropiado para el destinatario.

19 Conclusiones El analista debe tener la responsabilidad de segurar que las conclusiones sacadas de sus datos sean consistentes con ellos. El análisis no tiene significado a menos que la muestra sea adecuada, que se tomen medidas para asegurar la fiabilidad del método analítico y que se den los resultados de una forma clara y completa.

20 Algunos métodos para reducir errores en el análisis: Separaciones. Saturación. Mediante la saturación de la muestra con el interferente, se logra que la acción del mismo sea independiente de su concentración original. Modificar matriz. Diluir la muestra, siempre que los interferentes no afecten significativamente a bajas concentraciones. Adición de estándar.

21 Diagrama de flujo Elección del método Modificar la forma química No Obtención de la muestra Procesamiento de la muestra La muestra es soluble? Si Se puede medir una propiedad? Si Eliminar interferencias Medir la propiedad X Calcular los resultados No Efectuar la disolución química Estimar la fiabilidad de los resultados

22 FIN

23 Criterios de selección de un método Unidad de Bioquímica Analítica

24 Criterios de selección de un método En la selección de un método de análisis de una muestra real es necesario: Conocer profundamente las características de la muestra. Una muestra desconocida parcial o totalmente no conduce jamás a otro destino que no sea la pérdida de tiempo y recursos. Tener una amplia visión de los métodos de análisis disponibles. Sentido común.

25 Criterios de selección de un método Muestra. Composición: Muestra totalmente desconocida: Análisis preliminar. Análisis total cualitativo o instrumental. Muestra parcialmente conocida: Análisis preliminar. Análisis parcial que permita descartar la presencia de interferentes, o en su lugar, conocer exactamente cuales están presentes en la misma.

26 Criterios de selección de un método Muestra. Contaminación: es necesario establecer la forma en que la muestra fue colectada, tratada y conservada antes de su recepción en el laboratorio. Concentración de las especies de interés (analitos): permite descartar fácilmente aquellos métodos cuyo nivel de detección no alcance a la concentración en que el analito se encuentre presente en la muestra.

27 Criterios de selección de un método Muestra. Características físico químicas de los analitos de interés en la muestra, así como de los interferentes. Características específicas de la matriz.

28 Criterios de selección de un método Métodos de análisis cuantitativo. Métodos químicos clásicos: Gravimétricos. Volumétricos. Análisis de gases. Métodos Instrumentales: pueden ser físicos o físico químicos, en dependencia de que se conserve o no la naturaleza de la especie química en que el analito se encuentra en la muestra (incluye o no reacción química).

29 Criterios de selección de un método Métodos de análisis cuantitativo. Métodos instrumentales: Ópticos: Espectrofotométricos. Polarimétricos. Refractométricos. De dispersión. Electroanalíticos. Otros: Espectroscópicos (masas, RNM, atómica). Radioquímicos

30 Criterios de selección de un método Tamaño de la muestra. El tamaño de la muestra puede constituir un elemento de decisión importante en la selección del método: Mayor que 0,1 g análisis macro. De 0,01 a 0,1 g análisis semimicro. De 0,0001 a 0,01 g análisis micro. Menor que 0,0001 g análisis ultramicro.

31 Criterios de selección de un método Tipo de componente: Es una expresión de la fracción de la muestra que constituye el analito. Junto al tamaño de la muestra puede definir el método de análisis a utilizar. Principal: De 1 a 100%. Menor: 0,01 (100 ppm) a 1% Traza: 1 ppb a 100 ppm. Ultratraza: Menos de 1 ppb.

32 Criterios de selección de un método Número de a analizar. El número total de a analizar puede ser un parámetro que, más que definir el método a utilizar, nos permite implementarlo de forma racional mediante la planificación y el manejo cuidadosos de los recursos materiales y el tiempo (recurso más importante para el analista).

33 Criterios de selección de un método Algunas sugerencias para comprobar la efectividad del método analítico elegido: Calibración del método mediante el uso de patrones. Realizar test de recuperación, o de adición de patrón. Comparar los resultados obtenidos con nuestro método con los obtenidos para las mismas por métodos tradicionales o reconocidos. Es fundamental si se está validando un método novedoso.

34 Criterios de selección de un método En el momento de elegir un método de análisis es necesario tener en cuenta el destino de los resultados a obtener. No es lo mismo diseñar un método que se utilizará posteriormente con regularidad para el control de calidad de la producción de una empresa, que un método con fines forenses, o uno en el cuál el objetivo es el análisis de una muestra específica con fines de investigación científica, o el mismo método es el objetivo en sí mismo.

35 Criterios de selección de un método Pasos Fundamentales en la elección de un método de análisis: Definición del problema. Investigación bibliográfica. Elección o diseño del procedimiento. Comprobación del método.

36 Criterios de selección de un método Preguntas que pueden ayudar a definir el problema (Skoog): 1. Cuál es el intervalo de concentraciones de las especies de interés? 2. Qué exactitud impone el uso que se hará de los resultados obtenidos? 3. Qué otros elementos o compuestos (interferentes) están presentes en el blanco? 4. Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la muestra total y de los analitos? 5. Cuántas será necesario analizar?

37 Criterios de selección de un método PROBLEMA INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA EXACTITUD MUESTREO ANÁLISIS PRELIMINAR CUALITATIVO PARCIAL CUALITATIVO TOTAL DISEÑO DEL PROCEDIMIENTO COMPROBACIÓN DEL MÉTODO ANÁLISIS RESULTADOS E INFORME

38 Criterios de selección de un método FIN

39 TEÓRICOS DE QUÍMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA. FIN