Quim 3025 Por: Rolando Oyola Martínez Derechos Reservados@2017-18 1
Química Analítica Definición: Área que se ocupa de la caracterización química de la materia. Análisis Cualitativo = Qué es?, Qué consiste? Análisis Cuantitativo = Cuánto contiene? 2
Biología: Botá nica, Genética, Mi crobi ología, Molecular, Zoología Química: Bioquímica, Inorgánica, Orgánica, Química Física Física: Astrofísica, astronomía, Biofísica Ge ol ogía: Geofísica, Geoquímica, Pa l eontología, Pa l eontobiología Ingeniería: Civil, Química, Eléctricay Mecánica Química Analítica Ciencias Ambi e ntales: Ecología, Meteorología, Oce a nografía Medi cina: Clínica, Medicinal, Fa rma cología, Toxicología Agricultura: Agronomía, Alimentos, Horticultura, Terrenos, Animales, Frutos Ciencias Sociales: Arqueología, Antropolgía, Forense Ciencias Materiales: Metalurgia, Pol ímeros, Estado Sólido 3
Divisiones generales en Química Analítica Analytical Chemistry & Quantitative Analysis, Hage & Carr, 2011 4
Definiciones Importantes: Analito = componente en la muestra que se quiere determinar su presencia o cantidad. Matriz = todos los componentes presentes en la muestra menos el analito. Puede variar en grado de complejidad. Ejemplo: agua de mar vs. agua de potable. Muestra = lo compone el analito y la matriz. 5
Diagrama General de pasos para un análisis Cuantitativo Definir Objetivo Seleccionar Método Recolectar muestra Propiedad X (física/química) medible? Derivatizar Analito Muestra Soluble? Disolución Procesar Muestra Eliminar Interferencias Medir Propiedad X Cálculos Informe de Resultados Precisión y Exactitud 6
Definir el objetivo Problema, fin del análisis, tiempo que se necesita, precisión, presupuesto, cantidad muestra Seleccionar el método Tipo y tamaño de muestra, nivel de concentración, selectividad y/o especifidad Obtener muestra representativa Homogénea vs heterogénea, propiedades físicas y químicas Preparación muestra Eliminar interefencias, dilución, concentrar, etc Llevar a cabo medidas Calcularlos resultados Conclusiones Conocer los límites y restricciones del método 7
Comparación entre diferentes métodos analíticos Clásicos Instrumentales 8
Métodos para análisis Cualitativo y cuantitativo Llevar a cabo reacciones o pruebas específicas o selectivas con el analito. Específicas = reacción o prueba que ocurre solamente con el analito. Selectiva = reacción o prueba que puede ocurrir con grupo de especies, pero que exhibe un grado de preferencia por el analito. 9
Métodos para análisis Cuantitativo El próposito es medir una señal de respuesta (S) que sea proporcional a la concentración (C) del analito. S = ( k) Canalito Se preparan soluciones de concentración conocidas (estándares del analito) a las cuales se le mide la señal de respuesta (S) para construir una curva de calibración. Se tiene que tener en cuenta los blancos en el análisis cuantitativo ya que brindan información del error de análisis y la cantidad mínima que se puede medir del analito. Existen varios tipos de blancos dependiendo del punto que se creen al llevar a cabo el análisis. 10
Concepto Señal a Ruido (S/N) 11
Curva de Calibración Sensitividad de calibración = cambio en respuesta señal entre cambio en unidad de concentración. La pendiente (m) Sensitividad Analítica = pendientesobre desviación estándar señal (m/σ C ) a cierta concentración. Depende de concentración. Señal (S) Límites de detección (DL) = concentración mínima que se puede detectar a cierto nivel de confianza. (k= 2 (92.1%), k = 3 (98.3%)) Concentración Límite de cuantificación (LOQ) = cantidad mínima que se puede cuantificar con un mínimo de 98.3% de confianza. Observe que k=3 para 98.3%. DL or LOQ = ks b m S b es la desviación estándar de medida del blanco o la desviación estándar del intercepto en curva de calibración y m la pendiente. 12
Algunos términos en industria Organizaciones que cuidan de buenas prácticas de laboratorio (GLP, Good Laboratory Practices) ISO = International Organization of Standards OECD = Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico. GLP = Reglas, procedimientos operativos y prácticas establecidas por una organización que se consideran obligatorios con el objetivo de certificar la calidad y la corrección de los resultados que produce un laboratorio. 13
Cómo se establecen los GLP? GLP contienen dos elementos comunes: SOP = Standard Operating Procedures Descripción detallada de las actividades que hace un laboratorio. QA = Quality Assurance Unit, control de certeza de calidad. Por lo general es una unidad externa al laboratorio y responde a la gerencia. Es responsable de que se efectúen procedimientos de calidad y de su evaluación en forma contínua, incluyendo auditorías. 14
Jerarquía de la metodología analítica Técnica Definición Principio científico útil para dar información de la composición. Ejemplo Espectrofotometría Método Procedimiento Protocolo Adaptación bien determinada de una técnica para un propósito de medición seleccionado. Instrucciones por escrito necesarias para aplicarel método. Área más amplia del GLP. Conjunto de instrucciones definitivasque se deben seguir, sin excepción, si los resultados analíticoshan de ser aceptados para un propósito determinado. Método de p-rosanilina para medición de SO2 ASTMD2914: método estándar de prueba para el contenido de SO2 en la atmósfera Método de referencia de EPA para la determinación de SO2 en la atmósfera. 15
16
I. Definir el problema o establecer la pregunta Cuál es el problema? Qué se necesita encontrar? Cualitativo o cuantitativo? Para qué se usará la información? Quién la usará? En cuánto tiempo se necesita el resultado? Qué tan precisa y/o exacta debe ser? Cuál es el presupuesto disponible? Cuáles son las condiciones físicas que pueden afectar el análisis? 17
II. Seleccionar el método Factores a considerar para seleccionar el método: Tipo de muestra, tamaño de la muestra Preparación de la muestra Grado de concentración del analito Grado de selectividad o especificidad del análisis Exactitud/precisión Instrumentos y equipos disponibles Personal adecuado y entrenado Costo y rapidez Número de muestras Hay métodos disponibles en la literatura? 18
III. Obtener una muestra representativa Factores a considerar: Tipo de muestra (sólida, líquida, gaseosa o mezcla) homogeneidad y tamaño Propiedades físicas y químicas Factores estadísticos y errores de muestreo 19
IV. Preparación de muestra para análisis Factores a considerar: Tipo de muestra (sólida, líquida, gaseosa o mezcla) homogeneidad y tamaño Propiedades físicas y químicas Se requiere eliminación de interferencias? Se requiere concentrar el analito? Se necesita derivatizar el analito? Se necesita ajustar condiciones de la solución? 20
V. Llevar a cabo todas las separaciones químicas necesarias: Factores a considerar: Destilación Precipitación Extracción disolvente Extracción fase sólida Cromatografía 21
VI. Llevar a cabo medidas Factores a considerar: Calibración Validación y puntos de control Medidas de blanco y estándares Réplicas VII. Calcular e informar resultados Análisis Estadístico Limitaciones del método Validación del método (exactitud) 22