CURSO de ANLISIS INSTRUMENTAL I Catedrtica: Dra. Silvia Echeverra, Ph.D., Escuela de Qumica, Facultad Ciencias Qumicas y Farmacia, USAC

Comprende la metodologa para determinar la composicin qumica de la materiaQUMICA ANALTICA

Clasificacin de los mtodos analticos

Clsicos, Separacin de componentes de inters (analitos) por: Precipitacin DestilacinExtraccin

Para realizar ANLISIS CUALITATIVOS de componentes ya separados:

-reactivos que producen cambios de color-puntos de ebullicin o de fusin-solubilidades en una serie de disolventes-sus actividades pticas-sus ndices de refraccin-sus olores

Para ANLISIS CUANTITATIVOS de Analitos ya separados:-Mediciones gravimtricas: (masa analito)-Mediciones volumtricas: volumen o masa de un reactivo estndar necesario para reaccionar completamente con el analito

MTODOS INSTRUMENTALESAlrededor de 1930 atencin a fenmenos distintos, mediciones de las propiedades fsicas de los analitos, entre ellas:ConductividadPotencial de electrodoAbsorcin o emisin de la luzRazn masa/cargaFluorescencia

Algunas tcnicas de separacin cromato-grficas empezaron a desplazar a laextraccin, destilacin y precipitacinPara la separacin de mezclas complejas,previo a su determinacin cualitativa ocuantitativa. A estos mtodos recientespara separar y determinar especiesqumicas, se les conoce en conjunto como

MTODOS INSTRUMENTALES DE ANLISIS

Los fenmenos en que se basan los mtodos mencionados, se conocan con anterioridad, sin embargo su aplicacin fue postergada por falta de la invencin de instrumentos adecuados y fiables

El desarrollo de los modernos mtodos instrumentales de anlisis ha sido paralelo al desarrollo de la electrnica y de la industria de la computacin

Propiedades Qumicas y Fsicas en las que se basan los mtodos instrumentalesTabla tomada de Principios de Anlisis Instrumental de Skoog, Holler y Cruch. 6 Ed., 2008

COMENTARIOS TABLALas 1eras. 6 propiedades: interacciones del analito con la radiacin electromagntica.Las siguientes 4 son propiedades elctricas y las 5 restantes son diversas.. Adems de la gran cantidad de mtodos mencionados en la tabla, existe un grupo de procedimientos instrumentales que resuelven y separan compuestos estrechamente relacionados: Cromatografa, electroforesis y extraccin con disolventes.

INSTRUMENTOS PARA ANLISIS QUMICOConvierten la informacin de las carac- tersticas fsicas o qumicas de un anali- to en datos que se pueden interpretar

Fuente de energa Sistema en estudio Informacin analticaEstmuloRespuesta

Para obtener informacin del analito esnecesario proveerlo de un estmulo, que generalmente estar en forma de energaelctrica, electromagntica, mecnica onuclear. El estmulo sobre el sistema bajoestudio generar una respuesta queaportar la informacin analtica esperada.

Un instrumento analtico se puede considerar como un dispositivo de comunicacin entre el sistema motivo de estudio y el investigador.

El objetivo principal de una medicin analtica es obtener un resultadonumrico final que sea proporcional a la caracterstica fsica o qumica que se buscaba.

La informacin se puede representar (codificar), particularmente Por medio de seales elctricas, como la corriente, el voltaje y la carga. Los modos de codificar la informacin se llaman dominios delos datos: DOMINIOS ELCTRICOS y DOMINIOS NO ELCTRICOS.

Un instrumento de lectura es un transductor que transforma la informacin de un dominio elctrico en una forma que puede entender un ser humano. Los instrumentos modernos estn conectados a uno o ms dispositivos electrnicos complejos y a convertidores deldominio de los datos (amplificadores operacionales, circuitos integra- dos, convertidores de datos analgicos en digitales y viceversa, Contadores, microprocesadores y computadoras).

COMPONENTES BSICOS DE LOS INSTRUMENTOS ANALTICOSGenerador de sealesTransductor de entrada o detectorProcesador de sealesTransductor de salida o generador de seales

COMPONENTES DE UN INSTRUMENTO

ESTANDARIZACIN DE MTODOS INSTRUMENTALESLa estandarizacin determina la relacin entre la respuesta analtica y la concentracin del analito. Se lleva a cabo por medio de normas qumicas: 1. Comparacin con estndares a) Comparacin directa b) Titulaciones 2. Estandarizacin con patrn externo 3. Mtodos de adicin de estndar 4. Mtodo del patrn interno

ELECCIN DE UN MTODO ANALTICODefinir el problema analtico:1. Exactitud que se requiere?2. Cunta muestra se tiene?3. Intervalo de [ ] del analito?4. Componentes de la matriz que interfieren?5. Propiedades fsicas y qumicas de matriz?6. Cuntas muestras se analizarn?

CRITERIOS CUALITATIVOS a - Velocidad b - Conveniencia y facilidad c - Habilidad del operador d - Costo y disponibilidad del equipo e - Costo por muestra

CRITERIOS DE DESEMPEO CUANTITATIVOS (PARMETROS DE CALIDAD) 1. Precisin2. Sesgo3. Sensibilidad4. Lmite de deteccin5. Intervalo de cuantificacin LOQ-LOL6. Selectividad

PRECISINEs el grado de concordancia entre los datosque se obtuvieron de la misma manera. Laprecisin proporciona una medida del erroraleatorio o indeterminado de un anlisis. Entre los parmetros de la precisin, seencuentran: la desviacin estndar absoluta (S), la desviacin estndar relativa (RSD),El error estndar de la media (Sm), el coe-ficiente de variacin (CV) y la varianza (S)

DEFINICIN DE PARMETROS DE CALIDAD DE LA PRECISIN

SESGO Es una medida del error sistemtico o de-terminado del mtodo analtico. Se definemediante la ecuacin = - , donde es La media de la poblacin para la concentra-tracin de un analito en una muestra y esEl valor verdadero. Para determinar el sesgo Se deben analizar uno o ms MATERIALES DE REFERENCIA ESTNDAR, cuya concentra-cin de analito sea conocida. Los resultados

de dichos anlisis contendrn errores tanto sistemticos como aleatorios, pero si se repiten las mediciones una cantidad suficiente de veces, se puede determinar el valor medio con cierto grado de confianza. El promedio de 20 o 30 anlisis repetidos se puede tomar como un buen clculo de la media de la poblacin (de anlisis efectuados) de la ecuacin anterior. Cualquier diferencia entre este promedio y la concentracin conocida del analito del material estndar de referencia, se puede atribuir al sesgo.Generalmente al aplicar un mtodo analtico se pretende identificar el origen del sesgo y eliminarlo o corregirlo mediante el uso de blancos y de la calibracin de los instrumentos.

SENSIBILIDADEn general, se ha acordado que la sensibilidad de un instrumento o de un mtodo es una medidade su aptitud para discriminar entre pequeasdiferencias de concentracin del analito. Est limitada por dos factores: - La pendiente de la recta de calibracin y - La reproducibilidad o precisin del dispositivo de medicin.

Entre dos mtodos que poseen igual precisin, el que tenga la recta de calibracin con mayor pendiente, ser el ms sensible!Si dos mtodos presentan rectas de calibracin con pendientes iguales, el que muestre mejor precisin, ser el ms sensible. La definicin cuantitativa aceptada por la IUPAQ para la Sensibilidad de la Calibracin, indica que es la pendiente de la recta de calibracin en la concentracin de inters.

La mayora de las rectas de calibracin que se usan en qumica analtica son lineales y se pueden representar por medio de la ecuacin: S = mc + Sbl

S = la seal medida c = la concentracin del analito Sbl = la seal del instrumento para un blanco m = la pendiente de la recta

Entonces, la Sensibilidad de calibracin: Pendiente de la recta de calibracin, a la concentracin de inters

S = mc + Sbl

S = seal de la medidam = pendiente de la lnea rectac = concentracin del analitobl = seal instrumental para el blanco

Pero, la sensibilidad de calibracin tiene el inconveniente de no tomar en cuenta la precisin. Por ello, Mandel y Estiehler proponen la sensibilidad analtica = m/SsEn la que m es de nuevo la pendiente de la recta de calibracin y Ss es la desviacin estndar de las seales

LMITE DE DETECCINEs la concentracin o el peso mnimo deanalito que puede detectarse para un nivelde confianza dado.Cuando el limite de deteccin se aproxima,su seal analtica se aproxima a la sealdel blanco Sbl.La mnima seal analtica distinguible Sm setoma como la suma de la seal medida del blanco Sbl, ms un mltiplo k de la desviacinestndar del mismo Sm = Sbl + ksbl