Mtodos instrumentales de anlisis.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE RUJILLOIngeniera AgroindustrialALUMNOS:

MARIN SILVA DARWIN LARRYCORREA ALVARADO JUAN CARLOS CERNA CAMPOS WILLIANS PALOMINO CANCINO WALDIR LINARES VASQUEZ JOSE LUISALAYO BARDALES CARLOSCURSO: ANALISIS Y COMPOCICION DE LOS PAIDOCENTE: Ing. LESLY LESCANO Introduccin En los ltimos aos se han producido diversos instrumentos sensibles que han incrementado considerablemente la capacidad del ingeniero para cuantificar y controlar, cuya complejidad va en aumento. Los mtodos instrumentales de anlisis tienen aplicacin en el monitoreo de rutina de la calidad del aire, calidad del agua superficial y subterrnea, y la contaminacin del suelo, y as mismo en la agroindustria la calidad de los alimentos. stos mtodos han permitido que las mediciones analticas se realicen inmediatamente en la fuente, y que el registro se practique a una distancia del sitio donde se realiza la medicin. Adems, han permitido ampliar considerablemente la variedad de las sustancias qumicas orgnicas e inorgnicas que se pueden controlar, las concentraciones que se pueden detectar y cuantificar. 2

Casi cualquier propiedad fsica de un elemento o compuesto puede servir como base para un medicin instrumental. La capacidad de una solucin coloreada para absorber luz, de una solucin para transmitir corriente o de un gas para conducir calor puede ser la base de un mtodo analtico para medir la cantidad de un material y para detectar su presencia.

Los mtodos pticos de anlisis de los P.A.I Los mtodos pticos miden las interacciones entre la energa radiante y la materia. Los primeros instrumentos de esta clase se crearon para su aplicacin dentro de la regin visible y por esto se llaman instrumentos pticos. La energa radiante que se utiliza para estas mediciones puede variar desde los rayos X, pasando por la luz visible, hasta las ondas de radio. El parmetro usado ms frecuentemente para caracterizar la energa radiante es la longitud de onda, que es la distancia entre las crestas adyacentes de la onda de un haz de radiacin. Los rayos X, de longitud de onda corta, son relativamente de alta energa y por esta razn pueden producir cambios marcados en la materia, y que las microondas y las ondas de radio tienen longitudes de onda larga y son relativamente de baja energa; los cambios que pueden ocasionar al interactuar con la materia son muy leves y difciles de detectar. Los mtodos pticos de anlisis de los P.A.I Los mtodos pticos de anlisis se pueden disear para medir la capacidad de un material o de una solucin para absorber energa radiante, para emitir radiacin cuando son excitados por una fuente de energa o para dispersar o difundir radiacin.

METODOS PTICOSMtodos que miden la radiacin electromagntica que emana de la materia o que interacciona con ella ESPECTROSCPICOS Se basan en la medida de la intensidad de los fotones (electrones e iones) en funcin de la longitud de onda de la energa radiante (espectros) debida a transiciones entre los estados de energa caracterstica de los componentes de la muestra Pueden ser de tres tipos : De Absorcin : La muestra se somete a una radiacin y se determina la fraccin de radiacin absorbida De Emisin: La muestra se expone a una fuente que hace aumentar su contenido energtico en el estado de alta energa (excitado) y parte de la energa en exceso se pierde en forma de radiacin De Dispersin (Scattering) : Se mide la fraccin transmitida en todas las direcciones a partir de la trayectoria inicial NO ESPECTROSCPICOS Se basan en interaccin entre la radiacin electromagntica y la materia cuando la radiacin es considerada nicamente como una ondaRefraccinRefractometra InterferometraPolarimetraNefelometra TurbidimetraDispersinDifraccinDe Rayos XPropiedades ondulatorias Mtodos de absorcin Cuando una fuente de energa radiante, como un haz de luz blanca, se pasa a travs de una solucin, el haz emergente ser de menor intensidad que el haz que entra. Si la solucin no tiene partculas en suspensin que dispersen la luz, la reduccin en intensidad se debe principalmente a la absorcin por la solucin. La medida en que se absorbe la luz blanca es por lo general mayor para algunos colores que para otros, con el efecto de que el haz emergente tiene color.

Espectrofotometra ultravioleta Cuando una molcula absorbe energa radiante en la regin visible o ultravioleta, la valencia o los enlaces electrnicos en la molcula se elevan a rbitas de ms alta energa. Algunos cambios moleculares menores tambin tienen lugar, pero son usualmente enmascarados por la excitacin electrnica mencionada. El resultado es que por lo general se observan bandas de absorcin moderamente amplias tanto en la regin visible como en la ultravioleta. Existen muchos instrumentos para realizar mediciones en ambas regiones. La regin ultravioleta es de aplicacin general ms limitada, aunque es particularmente apropiada para la medicin selectiva de concentraciones bajas de compuestos orgnicos.Espectrofotometra infrarroja.Casi todos los compuestos qumicos orgnicos presentan marcada absorcin selectiva en la regin infrarroja. Sin embargo, el espectro infrarrojo es mucho ms complejo comparado con el ultravioleta o el visible. La radiacin infrarroja es de baja energa y su absorcin por una molcula causa toda clase de cambios sutiles en su energa rotacional o vibracional. La comprensin de estos cambios requiere un gran conocimiento de mecnica cuntica, ya que sabiendo esto es posible identificar agrupaciones atmicas particulares que estn presentes en una molcula desconocida.Este mtodo se utiliza, por ejemplo, para medir la concentracin de carbono orgnico total cuando hay solo pequeas cantidades de carbono en el agua.Desde hace mucho tiempo se sabe que muchos elementos metlicos, cuando se someten a la excitacin adecuada, emiten radiaciones de longitudes de onda especfica. sta es la base de la conocida prueba de la llama para el sodio (que emite una luz amarilla), y para otros metales alcalinos y alcalinotrreos. Cuando se utiliza un mtodo de excitacin mucho ms potente en vez de la llama, la mayora de los elementos metlicos y algunos no metlicos emiten radiaciones caractersticas. En condiciones controladas apropiadas, la intensidad de la radiacin emitida a un longitud de onda especfica se puede correlacionar con la cantidad del elemento presente. Por tanto, se puede hacer un determinacin cuantitativa y cualitativa. Los diferentes procedimientos analticos que utilizan la emisin de espectros se caracterizan por el mtodo de excitacin usado, la naturaleza de la muestra (si es slida o lquida) y el mtodo para detectar y registrar el espectro producido.

Mtodos de emisin.Fotometra de llama.Este mtodo se utiliza en el anlisis del agua para determinar la concentracin de los metales alcalinos o alcalinotrreos como el sodio, el potasio y el calcio.El espectro emitido por cada metal es diferente, y su intensidad depende de la concentracin de los tomos en la llama.

Espectofotometra de absorcin atmica.Aunque ste es realmente un mtodo de absorcin, se incluye en la espectroscopia de emisin debido a su semejanza a la fotometra de llama.La espectofotometra de absorcin atmica ha adquirido amplia aplicacin en la ingeniera ambiental en la ltima dcada debido a su versatilidad para la medicin de trazas de la mayora de los elementos en el agua. Los elementos como el cobre, hierro, magnesio, nquel y zinc se pueden medir con precisin hasta una pequea fraccin de 1 mg/l.La ventaja de la espectofotometra de absorcin atmica es que es bastante especfica para muchos elementos. La absorcin depende de la presencia de tomos libres no excitados en la llama, que estn presentes en ms abundancia que los tomos excitados. Por tanto, algunos elementos como el zinc y el magnesio, que no son fcilmente excitados por la llama y, en consecuencia, los resultados con el fotmetro de llama son deficientes, se pueden medir fcilmente por el mtodo de absorcin atmica.

Espectroscopa de emisin.Mientras que los mtodos precedentes han sido hasta hace poco los ms usados en el anlisis del agua, hay muchos otros mtodos de emisin que estn comenzando a utilizarse ms, que emplean mtodos de excitacin ms potentes que la llama. Estos mtodos pueden hacer extensivo el anlisis a todos los elementos metlicos o no metlicos. Los instrumentos de emisin estn especial- mente adaptados para el anlisis de muestras slidas y acuosas, por tanto, se emplean con frecuencia para el anlisis de metales en lodos y en otros desechos complejos. En la turbidimetra se mide la cantidad de luz que pasa a travs de una solucin. A mayor turbiedad es menor la cantidad de luz transrnitida. En la nefelometra, la celda que detecta la luz se coloca en ngulo recto a la fuente de luz para medir la luz dispersa por las partculas de turbiedad. Cualquier espectrofotrnetro o fotmetro es satisfactorio como turbidmetro, sin modificaciones. Sin embargo, para la nefelometra se requiere un aditamento especial.Aunque los anlisis turbidimtricos se pueden llevar a cabo a cualquier longitud de onda de la luz, los procedimientos de los 'Mtodos estndar' para la determinacin de sulfatos por anlisis turbidirntrico recomiendan una longitud de onda de 420 nm. Esto produce un anlisis ms sensible, debido a que la luz azul de esta longitud de onda se dispersa ms que la luz roja, que tiene longitudes de onda mayores.

Fluorimetra.Muchos compuestos orgnicos y algunos inorgnicos tienen la capacidad de absorber energa radiante de una longitud de onda determinada y luego emitir la energa como radiacin a una longitud de onda mayor. ste fenmeno se conoce como fluorescencia y determina las bases para un instrumento analtico muy sensible. La fluorescencia se puede medir con un instrumento simple llamado fluormetro, que emplea filtros para seleccionar la longitud de onda. Uno de los principales usos de la fluorimetra en los estudios de la calidad del agua es el seguimiento del movimiento del agua y de la conteminacin. Esto se lleva a cabo aadiendo al agua medios altamente fluorescentes y detectando su movimiento por mediciones fluoroscpicas.

METODOS PTICOS FotometraASPECTOS TERICOS La fotometraLa colorimetraLa espectrofotometraMedicion de luzLeyes de Lambert y BeerLuz monocromtica Lambert y Beer relacionan

ObservandoLa medida de la absorcinEl espesor de la sustancia absorbenteLa cantidad de sustancia que absorbeCrecimiento exponencial de la absorcin de radiacinEspesor de la regin absorbente En Funcin deLa cantidad de esa especieLey de Beer: IO I = I0 10 -K'.Clog = K' C II = intensidad de luz transmitida I0 = intensidad de luz incidente C = concentracin de la sustancia absorbente K = coeficiente de extincinK se refiere a las sustancias en general, sin estar en disolucin. Sustancia absorbenteIntensidad trans. IO I = I0 10 -K.Llog = K L II = intensidad de luz transmitida I0 = intensidad de luz incidente K = coeficiente de extincin L = espesor de capaK se refiere a las sustancias en general, sin estar en disolucin. Medio absorbenteIntensidad transm.IOLey de Lambert: ESPECTOFOTOMETRO:La absorbancia y la transmitancia de una sustancia en disolucin se miden con un aparato denominado espectrofotmetro, el cual consta bsicamente de los siguientes componentes:Fuente de luz: Lmpara que emite una mezcla de longitudes de onda. Colimador: Conjunto de lentes que enfocan la luz convirtindola en un haz de rayos paralelos.Monocromador: Dispositivo que selecciona luz de una nica longitud de onda. Detector fotoelctrico: Transductor de luz en electricidad. La luz provoca el desplazamiento de electrones en el metal del detector, produciendo una corriente elctrica que es proporcional a la intensidad de la luz recibida.Registrador: Mide la seal del detector, la compara y genera una medida en una escala determinada.

CROMATOGRAFA LQUIDA DE ALTA RESOLUCINCROMATOGRAFA LQUIDA DE ALTA RESOLUCINEn la cromatografa lquida los componentes de una mezcla son llevados travs de una fase estacionaria fijada dentro de una columna mediante el flujo de una fase mvil lquida. Las separaciones estn basadas en las diferencias de la velocidad de migracin entre los componentes de la muestra, que vienen condicionadas por la naturaleza de los analitos y su interaccin con las fasesSe lleva a cabo una cromatografa lquida enfase normal cuando la fase estacionaria es relativamente polar y la fase mvil es relativamente apolar. Se realiza una cromatografa enfase inversa cuando la fase estacionaria es relativamente apolar y la fase mvil es relativamente polar

INSTRUMENTACINLas columnas de HPLC estas hechas de acero inoxidable.calentadores de columna, que controlan la temperatura desde la cercana al ambiente hasta 150 C. Manteniendo la temperatura constante se obtienen mejores cromatogramas.bombas de presin.reservorios de disolvente.El sistema de inyeccinParaHPLC se emplean distintos detectores dependiendo de la naturaleza de la muestra.

APLICACIONESALANLISISDELOSALIMENTOSLaHPLCpermite muybuenas separaciones eidentificaciones desustancias o grupos de sustancias en un tiempo corto, tanto cualitativa como cuantitativamente. Como condicin, es imprescindible que la muestra sea soluble en un disolvente al ser la fase mvil un lquido.Es la tcnica analtica de separacin ms utilizada debido a sus cualidades de sensibilidad, su fcil adaptacin a las determinaciones cuantitativas exactas, su idoneidad para la separacin de especies no voltiles o termolbiles y su gran adaptabilidad a sustancias que son de gran inters para la industria, la ciencia y la sociedadEl empleo de HPLC en sus muchas variantes se ha especializado mucho. Algunas aplicaciones incluyen sustancias tan diversas como aminocidos, protenas, cidos nuclicos, hidrocarburos, carbohidratos, frmacos, terpenos, plagucidas,antibiticos, esteroides, especies organometlicas y una gran variedad de sustancias inorgnicas.Ejemplos de utilizacin de HPLC:Deteccin y cuantificacin de sacarina, benzoatos, cafena y aspartame en refrescos.

Deteccin de ciclomato en jugos de fruta.

Separacin de esteres de cidos grasos por fase inversa y con argentizacin de columnas (Silicato de Al con Ag).Separacin de Triglicridos por la longitud de la cadena y el grado de insaturacin por fase inversa y detector de dispersin luminosa, para el estudio de aceites y grasas adulteradas

Determinacin del contenido de Vit A y sus precursores ( y caroteno) en margarina y aceites de hgado por fase inversa.Determinacin del contenido en Vit D en leche en polvo y cereales porfase normal.

CROMATOGRAFA DE GASES.CROMATOGRAFA DE GASES.La cromatografa en fase gaseosa es un procedimiento para la separacin de compuestos voltiles, que fluyen en una corriente gaseosa a travs de una fase estacionaria fijada a un tubo largo y fino. El gas portador (inerte, por ej., nitrgeno, helio, hidrgeno y argn) transporta una muestra representativa de la sustancia inyectada.

La cromatografa de gases permite obtener resultados tanto cualitativos como cuantitativos. Se utilizan fundamentalmente estas alternativas de separacin:A mayor disolucin, la separacin de compuestos con estructura qumica similar se consigue utilizando tiempos relativamente largos.

A menor disolucin se realiza la separacin rpida de mezclas de compuestos sencillos conocidos.

Componentes bsicosGAS PORTADOR.

COLUMNAS DE SEPARACIN Y FASES ESTACIONARIAS.

SISTEMA DE INYECCIN MUESTRA.

DETECTORES.

APLICACIONES AL ANLISIS DE ALIMENTOSSeparacin e identificacin de azcares de forma cualitativa y cuantitativa despus de una conversin a derivados voltiles termoestables.Determinacin rpida y precisa de la composicin los cidos grasos en los aceites y las grasas tras efectuar la conversin de los esteres de triglicridos en esteres metlicos, que son ms voltiles. As se conoce con ms detalle la composicin isomrica, geomtrica y posicional de los triglicridos en la cidos grasos.Identificacin y determinacin de esteres metlicos de cidos grasos poli insaturados individuales.

Determinacin del contenido de ismeros trans en aceites, grasas y alimentos grasos.

Separacin y determinacin de alcoholes de azcar desus derivados del trimetilsililter.

Determinacin del sorbitol, el manitol y el xilitol en las frutas en capilares de vidrio

Determinaciones cromatografasLas tcnicas cromatografas (generalmente la cromatografa de gases) permiten separar y determinar los cidos grasos (libres o formando parte de los triglicridos) como esteres metlicos. La identificacin y determinacin de los cidos grasos permite detectar adulteraciones de aceites.Tambin se determinan anilinas, anilidas grasas, colorantes no autorizados, ect.