INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO

TECSUP - PFR

Química Analítica I

Índice Unidad I: INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO 1.

2.

3.

4. 5.

6.

7.

Introducción al análisis químico .......................... ............ ........................... .......................... ......................... .................. ...... 1 1.1 Determinación de las propiedades físicas y químicas ......................... ............ .................. ..... 2 1.2 Análisis cualitativo .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ............... 3 1.3 Análisis cuantitativo ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 3 1.4 Diagnóstico analítico .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ....................... .......... 4 1.5 Resumen de técnicas de determinación analíticas ........................... .............. .................... ....... 5 Evaluación de parámetros de mediciones; el balance analítico .......................... ............. ............... 7 2.1 Evaluación de parámetros de medición .......................... ............. .......................... ....................... .......... 7 2.2 Medición de pesos.......................... pesos............. .......................... .......................... .......................... .......................... ............... 7 2.3 Volumetría ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 7 Muestreo y preparación de la muestra ......................... ............ .......................... ........................... ....................... ......... 8 3.1 Muestreo y la información requerida .......................... ............. .......................... .......................... ............... 8 3.2 Muestreo de sólidos ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 9 3.3 Muestreo de partículas grandes no uniformes .......................... ............. .......................... ............... 9 3.4 Muestreo de partículas pequeñas .......................... ............. .......................... .......................... .................. ..... 9 3.5 Muestreo de contaminantes en la superficie de un sólido ...................... ............ .......... 10 Preparación de la muestra para medición ........................... .............. .......................... .......................... ............... 13 4.1 Secado de muestras ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ....................... .......... 13 4.2 Medición de la cantidad de muestra a ser utilizada .......................... ............. .................. ..... 14 Disolución o dilución de muestras ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ............... 14 5.1 Disolución de muestras sólidas ......................... ............ .......................... ........................... ..................... ....... 14 5.2 Disolución en solventes acuosos .......................... ............ ........................... .......................... .................. ..... 14 5.3 Dilución en solventes no acuosos .......................... ............. .......................... .......................... ................ ... 15 5.4 Descripción de sustancias para disolución ........................... .............. ......................... ................ .... 15 Evaluación de datos ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ........................... ..................... ....... 19 6.1 Errores determinados ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ..................... ........ 19 6.2 Errores constantes ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 19 6.3 Errores proporcionales.......................... ............. .......................... ........................... .......................... .................. ...... 19 6.4 Errores indeterminados ........................... ............. ........................... .......................... ......................... ................ .... 20 6.5 Exactitud y precisión .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ..................... ........ 20 Glosario ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 20

Unidad II: ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO 1. 2. 3.

Análisis gravimétrico .......................... ............. .......................... .......................... ........................... ........................... .................. ..... 23 1.1 Gravimetría .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ........................... ..................... ....... 23 Métodos gravimétricos de análisis ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ............... 24 2.1 Esquema del procedimiento gravimétrico general ........................... .............. .................. ..... 25 Descripción de la técnica ........................... .............. .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 25 3.1 Toma y preparación de la muestra .......................... ............. .......................... .......................... ............... 25 3.2 Precipitación ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ........................... ..................... ....... 26 3.3 Mecanismo de precipitación ......................... ............ .......................... .......................... ......................... ............ 27


4.

5.

TECSUP - PFR

3.4 Formación y propiedades de los precipitados .......................... ............. .......................... ............. 27 3.5 Contaminación de los precipitados .......................... ............. .......................... .......................... ............... .. 29 3.6 Aislamiento del precipitado del resto de la disolución .......................... ............. ............... .. 30 3.7 Lavado y filtrado de los precipitados ......................... ............ .......................... .......................... ............. 31 3.8 Calentamiento del precipitado .......................... ............ ........................... .......................... ..................... ........ 32 3.9 Secado y calcinación .......................... ............. .......................... ........................... ........................... ..................... ........ 32 3.10 Pesada y cálculos .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ............. 32 Gravimetría por volatilización ........................... ............. ........................... .......................... .......................... ................... ...... 33 4.1 Determinación de humedad........................... humedad.............. .......................... ........................... ........................ .......... 34 4.2 Determinación de humedad por destilación directa ......................... ............ ................... ...... 35 4.3 Determinación de humedad por métodos indirectos ......................... ............ ................. .... 35 4.4 Determinación de humedad por métodos instrumentales ...................... ............ .......... 36 Glosario .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ........................... ........................ .......... 37

Unidad III: ANÁLISIS VOLUMÉTRICO 1.

2.

3. 4. 5. 6.

Análisis volumétrico.............................. volumétrico................. .......................... .......................... .......................... .......................... ................. .... 39 1.1 Punto de equivalencia y punto final......................... ............ .......................... .......................... ............... .. 41 1.2 Condiciones que deben cumplirse en la reacción química ...................... ............ .......... 42 1.3 Patrones primarios .......................... ............. .......................... .......................... ........................... ........................ .......... 42 1.4 Disoluciones estándar: preparación ......................... ............ .......................... .......................... ............... .. 43 Clasificación de los métodos volumétricos .......................... ............. .......................... .......................... ............... .. 44 2.1 Volumetría de neutralización ......................... ............ .......................... ........................... ........................ .......... 44 2.2 Volumetría de precipitación ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ............. 44 2.3 Volumetría de oxidación-reducción .......................... ............. .......................... .......................... ............... .. 45 2.4 Volumetría de formación de complejos ........................... .............. .......................... ..................... ........ 45 Volumetría de neutralización ácido base......................... ............ .......................... .......................... ................... ...... 46 3.1 Fundamento de ácido y base ......................... ............ .......................... ........................... ........................ .......... 46 Conceptos básicos relacionados con soluciones ........................... .............. .......................... ................... ...... 47 4.1 Unidades de concentración.......................... ............. .......................... .......................... .......................... ............. 47 4.2 Electrolitos .......................... ............ .......................... ......................... .......................... ........................... ........................ .......... 48 Titulación por neutralización. Curva de valoración .......................... ............. .......................... ................. .... 49 Indicadores .......................... ............. ......................... .......................... ........................... .......................... .......................... ................... ...... 51

Unidad IV: VOLUMETRÍA DE COMPLEJOS COMPLEXOMETRÍA 1. 2.

3.

Fundamento de la volumetría de complejos .......................... ............. .......................... .......................... ............. 53 Complexonas EDTA .......................... ............. ......................... .......................... ........................... .......................... ..................... ........ 56 2.1 Factores que afectan la estabilidad de los complejos metal-EDTA. Concentración hidrogeniónica ph del medio ................................... ...................... ................... ...... 57 2.2 Carga del catión .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ............... .. 57 Curvas de valoración ......................... ............ ........................... ........................... .......................... .......................... ................... ...... 59 3.1 Punto inicial .......................... ............. ......................... .......................... ........................... .......................... ..................... ........ 60 3.2 Punto intermedios ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ............. 60 3.3 Punto de equivalencia ........................... ............. ........................... .......................... .......................... ................... ...... 61 3.4 Puntos posteriores al punto de equivalencia................................. equivalencia.................... ..................... ........ 62 3.5 Factores que influyen en la forma de la curva de valoración complexométrica con EDTA ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ............. 64 3.6 Titulaciones complexométricas ........................... .............. .......................... .......................... ................... ...... 65

TECSUP - PFR


Unidad V: VOLUMETRÍA DE PRECIPITACIÓN ARGENTOMETRÍA 1.

Volumetría por precipitación: argentometría .................................................. 67 1.1 Curvas de valoración ......................................................................... 67 1.2 Reacciones de precipitación ............................................................... 70 1.3 Determinación de plata ..................................................................... 70 1.4 Determinación de cloruros ................................................................. 71 1.5 Formación de ionogenos débiles ......................................................... 72

Unidad VI: VOLUMETRÍA REDOX 1.

2. 3.

Fundamento de la volumetría Redox ............................................................. 73 1.1 Reacciones Redox ............................................................................. 73 1.2 Volumetría Redox ............................................................................. 73 1.3 Requisitos que debe cumplir el oxidante en volumetría Redox ............... 74 Permanganimetría ....................................................................................... 74 2.1 Permanganato de potasio como valorante ........................................... 74 2.2 Estándares primarios ......................................................................... 75 Yodometría ................................................................................................. 83 3.1 Reacción entre tiosulfato y yodo......................................................... 85 3.2 Determinación del punto final ............................................................ 85

TECSUP - PFR


UNIDAD I

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO

1.

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO El análisis químico es esencialmente un trabajo de investigación. Si usted ha leído cualquiera de los casos de Sherlock Holmes sabrá que el trabajo de detective consiste en observaciones, pruebas, interpretación y la final gloriosa deducción. Lo mismo es valedero para los análisis químicos. Los químicos analíticos se enfrentan, usualmente, con la pregunta ¿Por qué? o ¿Qué está equivocado?. Para responder tales preguntas deben primero hacer ciertas observaciones para ver qué pruebas o análisis serán los procedentes. Entonces, conscientemente, escogerán la muestra apropiada y la probarán. Finalmente, interpretarán los resultados para alguien y deben hacer la deducción final, aunque ésta no sea tan fascinante como la hecha por el Sr. Holmes. Este libro nos ocuparemos de los cuatro aspectos mencionados. De todos modos la observación es difícil de enseñar, ésta debe ser aprendida en el laboratorio o en nuestro trabajo real. Por lo tanto, nos preocuparemos de la comprensión de cómo utilizar la información en análisis. Elección de muestras, pruebas de las muestras e interpretación de los resultados para la deducción final.

¿Cuántas clases de Análisis Químicos hay?

El análisis químico encierra numerosos tipos de mediciones. Podemos identificar cuatro únicas áreas de análisis químicos y son las siguientes:    

Determinación de propiedades Físicas y Químicas. Análisis Cualitativo. Análisis Cuantitativo. Diagnóstico analítico basado en una combinación de análisis cualitativo y cuantitativo.

1


TECSUP - PFR

La química analítica se puede dividir en dos áreas: análisis cualitativo que identifica cuáles son las substancias presentes en una muestra, y el análisis cuantitativo que determina la cantidad de substancias en la muestra. La substancias a determinar se llama analita o componente deseado; si la analita representa más del 1 % en la muestra, se considera como componente principal; si se encuentra entre el 1.0 y el 0.01 % se trata de un componente menor; si se halla en menos del 0.01 % es un componente vestigial. Si la masa de muestra es mayor de 0.1 g se realiza un análisis macro; si la masa de muestra se encuentra entre 100 y 10 mg., el análisis es semimicro; si el peso de la muestra está entre 10 mg. y 1 mg., se trata de análisis micro; y si la masa es menor de 1 mg., el análisis es ultramicro. Un análisis químico consta de cuatro pasos: 1. Muestreo o selección de la muestra a analizar. Se debe seleccionar una muestra representativa mediante un razonamiento estadístico. La muestra puede ser sólida, líquida o gaseosa. 2. Preparación de la muestra para el análisis. Para determinar y medir la analita puede ser necesario disolver la muestra, seguido de la separación de los componentes; esto se puede hacer modificando químicamente los componentes, separándolos por precipitación, electrólisis, extracción o volatilización. 3. Medición, por volumetría, gravimetría o análisis instrumental potenciométrico, polarigráfico, coulombimétrico, conductimétrico, polarimétrico, refractrométrico o espectrométrico. 4. Cálculo del contenido, porcentual, absoluto, etc. e interpretación de las

mediciones.

1.1

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Nuevos compuestos cristalizados, polímeros y sustancias naturales han sido descubiertos y sintetizados en estos tiempos. Una de las cosas más importantes para el químico analista consiste en establecer las características de estas sustancias para determinación de sus propiedades físicas y químicas. El analista, de ser posible, tratará de determinar el punto de fusión, punto de ebullición, densidad, índice de refracción y demás. Si la sustancia es un ácido o una base, debe determinarse la constante de ionización. Si la sustancia es insoluble el agua, debe determinarse su insolubilidad, el grado de solubilidad y/u obtener un producto de solubilidad constante. De igual modo, el análisis tratará de evaluar otras propiedades químicas.

2

TECSUP - PFR

1.2


ANÁLISIS CUALITATIVO El análisis cualitativo involucra la identificación de un componente cuya identidad es desconocida o conocida parcialmente, así como seleccionar en forma rutinaria mediante la determinación de la presencia o ausencia de cantidades importantes de un compuesto, del cual sólo se supone su presencia. Uno de los métodos más importantes para el análisis es la espectroscopia y nos darán ejemplos de su aplicación al análisis cualitativo. Más adelante discutiremos la aplicación de la espectrofotometría de rayos ultravioleta, visible e infrarojo en el análisis cualitativo y luego se discutirá el uso de la fluorescencia en los análisis cualitativos y cuantitativos. Es importante el empleo de diferentes mediciones para una rigurosa prueba del análisis cualitativo. Estas mediciones o determinaciones pueden ser una combinación de mediciones espectroscópicas con determinación de propiedades físicas, como puntos de fusión o usando, tan solo varias mediciones de espectroscopia.

1.3

ANÁLISIS CUANTITATIVO El análisis cuantitativo consiste en determinar la cantidad de una sustancia presente, así como su porcentaje o su concentración en una solución. El análisis cuantitativo de una muestra puede realizarse sólo una vez o realizado repetidas veces para vigilar los cambios del porcentaje de pureza o concentración con el tiempo. El análisis cuantitativo debe ser realizado a través del método clásico de la gravimetría o el método de titulación. Así como por la espectroscopia y los métodos electroquímicos. Los diferentes métodos de determinaciones cuantitativas dan diferentes clases de información. Cuando la rapidez es importante que el analista determine sólo lo que es necesario y transmita los resultados rápidamente. Algunos de los distintos tipos de análisis cuantitativos son descritos más abajo. Un análisis completo es un análisis en el cual cada componente en la muestra está identificado y el porcentaje o concentración determinado. Por ejemplo, el análisis completo de una tableta de aspirina incluiría el porcentaje de ácido acetilsalisíco (ASA), el porcentaje de impurezas tales como ácido salícilico (y posiblemente cualquier ácido acético que no se hubiera volatilizado) y la cantidad de materia inerte que se usa como cobertura para mantener las partículas juntas en la forma de tableta. Un análisis elemental es aquel en el cual una mezcla y un compuesto puro son analizados en la concentración o porcentaje de cada uno de los elementos presentes. Este tipo de análisis es hecho conjuntamente con la determinación del peso molecular para establecer la identidad de un compuesto o para determinar las características de una muestra compleja. Algunas muestras, tales como productos petroleros, son

3


TECSUP - PFR

mezclas tan complejas que no vale la pena realizar un análisis completo. Vale más determinar el porcentaje de ciertos componentes claves, tales como el sulfuro y fósforo, para dar las características del petróleo. Un análisis parcial es en el que la concentración o porcentaje de una o varias impurezas debe ser establecida. Por ejemplo, la impureza mayor en las tabletas de aspirina es el ácido salicílico, el cual surge de la hidrólisis del ácido acetilsalisílico (ASA). C6H4(OH) C - O - C - CH3 + H2O - - -  C6H4(OH) C - O H + CH 3 C - OH O O (ASA) (ácido sallicílico) (ácido acético)

El ácido acético es también producido en la reacción, pero, gradualmente, se evapora de las tabletas de aspirina. Además, para evaluar la pureza de la aspirina, es más simple determinar sólo el ácido salicílico que la cantidad de ASA presente. De hecho, la Food and Drug Administration de Estados Unidos (FDA) lo hace así. Se ha establecido una tolerancia de 0.15% de ácido salicílico por tableta. Si una compañía productora de aspirina excede esta tolerancia, la FDA procede a advertirlas para que mejoren su producto.

1.4

DIAGNÓSTICO ANALÍTICO El diagnóstico analítico involucra una combinación de pruebas cualitativas y cuantitativas. También incluye determinaciones cuantitativas que establecen, primeramente, si una cierta concentración está dentro o fuera de las medidas de valores normales. Los mejores ejemplos de esto son, por supuesto, las pruebas clínicas que se realizan en la muestra de sangre y/u orina. Debido a que muchas de las determinaciones clínicas son realizadas por instrumentos automáticos, los resultados son, frecuentemente, registrados por un control a través de una gráfica estándar mostrando la escala de valores posibles para cada prueba. Por ejemplo: para iones de Ca++, una muestra normal de sangre debería contener de 7.9 a 10.5 mg de Ca++. Un ejemplo de la utilización de una combinación de pruebas de diagnóstico damos a continuación. Supongamos que una muestra de sangre tiene bajo contenido de iones Ca ++ debido a deficiencia proteínica. Debido a que las concentraciones de iones Ca ++ controlan el ión fosfato, se esperará que la concentración de ión de fosfato aumente más allá de lo normal.

4

TECSUP - PFR

1.5


RESUMEN DE TÉCNICAS DE DETERMINACIÓN ANALÍTICAS El análisis cuantitativo (y en algún modo el análisis cualitativo) es realizado usando las siguientes técnicas de determinación.      

Gravimétrico (precipitación). Volumétrico (titulometría). Optico (espectroscopia). Eléctrico. Gasométrico. Métodos de separación. Tabla 1 Clasificación de tamaño de muestras en los diferentes análisis analíticos

Peso aproximado de la muestra

Molaridad aproximada Muestra de 100 M.

Método macro

100-1000 mg.

0.01 - 0.1 M

Método semimicro

10 - 100 mg.

10 -3 - 10 -2 M

1 - 10 mg.

10 -4 - 10 -3 M

0.001 - 1 mg.

10 -7 - 10 -4 M

Método

Método micro Método ultramicro

10 -5 - 10

Método submicrogramo

-3

10 -9 - 10 -3 M

Análisis Gravimétrico El análisis gravimétrico involucra la separación y pesado de un compuesto puro, el cual es o contiene el componente deseado. Es principalmente un método macro o semimicro, debido a la solubilidad de la mayoría de los componentes determinados por gravimetría, no son lo suficientemente pequeños para determinarlos por micro. Las micro muestras tienen que ser concentradas para ser analizadas gravimétricamente.

Análisis Volumétrico El análisis volumétrico es, principalmente, realizado para titular el componente deseado con una solución de concentración conocida. Es, normalmente usado como un método macro pero puede adaptarse al semimicro o al nivel micro para reacciones con grandes constantes de equilibrio. Tales reacciones incluyen muchas de las reacciones ácido-base, gran cantidad de reacciones de formaciones complejas, unas pocas reacciones de precipitación y muchas reacciones de oxidación-reducción.

5


TECSUP - PFR

Análisis Óptico (Espectroscopia) El análisis óptico consiste en determinar la luz o cualquier radiación luego de una interacción o fallida interacción, con iones o moléculas o con átomos en fase de evaporación. Esta es, usualmente muy sensitiva a pequeñas concentraciones y se usa el método micro (absorción espectroscópica), así como el método (emisión o absorción de átomos gaseosos) o un método submicrogramo (fluorescencia en solución). Las muestras macros debe ser diluidas para ser analizadas por métodos ópticos.

Análisis Eléctrico Involucra la determinación de la potencia eléctrica o la producción eléctrica de una reacción electroquímica. Usualmente, se utiliza un método semimicro o micro. De cualquier modo, la determinación del potencial eléctrico puede ser usada sobre una amplia escala de concentraciones desde la muestra ultramicro a la macro. Muy pocos métodos de análisis eléctricos pueden usarse en muestras ultramicro también.

Análisis Gasométrico Nosotros, arbitrariamente, definiremos el método gasométrico como aquel en el cual una muestra molecular es determinada en forma gaseosa. Podría incluirse la medida del volumen de gas en una bureta, pero, principalmente, nos referimos al método cromatografía de gases, en los cuales los gases son separados y medidos al mismo tiempo en el mismo instrumento. Este último método abarca una amplia escala de tamaños de muestras y no se precisa de dilución o concentración para la mayoría de las muestras.

Métodos de Separación Principalmente, la separación involucra el aislar varios componentes de las muestras de modo que la cantidad de cada constituyente pueda ser medida. Los métodos de separación incluyen la extracción por solventes, cromatografía líquido-líquido, cromatografía thin-laver, cromatografía de gases, diálisis de moléculas pequeñas solubles al agua y demás. Todas estas separaciones hacen los análisis cualitativos y cuantitativos más fáciles de realizar al remover las posibles interferencias del constituyente a ser identificado o determinado.

6

TECSUP - PFR

2.


EVALUACIÓN DE PARÁMETROS DE MEDICIONES; EL BALANCE ANALÍTICO La Unidad 1 describe el proceso completo del análisis, diciendo que análisis es necesario, eligiendo la muestra, haciendo las determinaciones e interpretando la respuesta. Las pautas de medición requerirán del mayor esfuerzo, principalmente porque son demasiadas a escoger. Así pues, en esta unidad, primero averiguaremos los tipos de medición y luego describiremos completamente el más frecuente plan de medición que se utiliza, el balance analítico.

2.1

EVALUACIÓN DE PARÁMETROS DE MEDICIÓN Los más importantes tipos de medición determinan el peso, volumen, haz del fotón (intensidad de la luz) potencia eléctrica, corriente eléctrica, conductancia eléctrica, conductividad térmica. Por supuesto que es generalmente conocido que la balanza se usa para medir peso y que las pipetas y buretas son usadas para conocer el volumen. Algunos otros tipos de medición que no son muy conocidos como los espectrofotómetros y espectrómetros para medir el haz del fotón (intensidad de la luz), potenciómetro para potencial eléctrico, coulómetro para corriente eléctrica, puentes conductores para conductancia eléctrica y detectores de conductividad termal para medir la temperatura.

2.2

MEDICIÓN DE PESOS La balanza analítica es principal instrumento usado para medir el peso en relación con el análisis cuantitativo. Hay tres tipos de balanzas; una por cada uno de los tres tamaños de muestras listados en la tabla 1. La balanza analítica estándar (reproduce desde 0.1 mg.), la balanza analítica semimicro (reproduce desde 0.01 mg.) y la balanza analítica (reproduce desde 0.001 mg ó 1). Las balanzas analíticas se usan normalmente para medir muestras sólidas o líquidas antes del análisis, muestras gaseosas se determinan, usualmente, por el volumen más que por el peso. La balanza analítica estándar se usa para el pesado de muestras de todos los métodos macros, así como para la presente etapa de medición en análisis gravimétricos. La balanza semimicro se usa para los métodos semimicro necesitándose una cantidad más pequeña de muestra y la balanza micro es usada en los análisis micro, donde el peso de las muestras son comúnmente las más pequeñas a ser pesadas. Estas balanzas serán explicadas en las siguientes secciones.

2.3

VOLUMETRÍA El frasco volumétrico, la bureta y la pipeta son los tres instrumentos utilizados para medir el volumen de un líquido. Discutiremos brevemente esto. Los frascos coulométricos se emplean para preparar una cantidad exacta de solución de 1 ml. A, tal vez, 2 lts. El margen de error permisible de estos frascos es muy mínimo, por ejemplo, para un frasco de 100 ml, es sólo 0.08 ml.

7


3.

TECSUP - PFR

MUESTREO Y PREPARACIÓN DE LA MUESTRA El muestreo y la preparación de las muestras constituyen, verdaderamente, un “problema de tres pipas”. Una de las razones de esto es, por supuesto, que una muestra debe ser obtenida de un gas, un líquido o un sólido, pero la otra importante razón es la inmensa variedad de muestras y la increíble escala de información que puede requerirse. Finalmente, existe la desalentadora idea de que si la muestra no es escogida apropiadamente y preparada adecuadamente para el análisis, todos los resultados carecerán de significado, porque no representarán la verdadera naturaleza del material escogido. En esta unidad descubriremos los procedimientos de análisis, en la secuencia en la cual se realizan muestreo de principio a fin y luego la preparación de la muestra para el análisis.

3.1

MUESTREO Y LA INFORMACIÓN REQUERIDA Cualquiera de los diferentes tipos de información analítica puede ser solicitada de una muestra sometida a análisis. Recordemos que existen por lo menos cuatro áreas únicas para mediciones químicas: mediciones de propiedades físicas y químicas, análisis cualitativo, análisis cuantitativo y análisis de diagnóstico. Si las propiedades físicas o químicas de una sustancia deben ser medidas, el método de muestreo no es tan importante como la pureza de la muestra. Una muestra de una muestra se purifica mediante técnicas tales como la destilación o cristalización. Sólo una pequeña cantidad de una muestra se purifica mediante técnicas tales como la destilación purificada se necesita, a menos que sea necesario una gran cantidad de medidas las que se requieran. Supongamos, por otro lado, que sólo necesita el análisis cuantitativo de la muestra. Generalmente, se toma una muestra que represente, en la medida de lo posible, la composición promedio de la sustancia a ser analizada. Esto se hace de modo que el menor constituyente ( 1%), así como el mayor constituyente o constituyentes ( 1%) de la muestra puedan ser identificados. En muchos casos, la muestra no se purifica debido a que los constituyentes menores son tan importantes como los mayores. En estos casos, la muestra deberá purificarse para prevenir la interferencia de los constituyentes menores en la identificación del constituyente principal. El tamaño de la muestra dependerá del número de pruebas cualitativas que se aplicarán a la muestra. Si se usaran métodos de análisis ópticos principalmente, la muestra puede ser, usualmente, pequeña. Si un análisis cuantitativo o un análisis de diagnóstico se van a realizar, entonces una muestra lo más representativa posible de la sustancia deberá ser analizada. Como un análisis cualitativo, se hace de modo que la cantidad de constituyentes mayores y menores que se encuentren en la muestra representen la realidad de la sustancia a ser analizada. El tamaño de la muestra, por supuesto, dependerá de la cantidad de mediciones cuantitativas sean realizadas con la muestra y el tipo de medición (tabla 1).

8

TECSUP - PFR

3.2


MUESTREO DE SÓLIDOS El muestreo de sólidos involucra el más grande número de dificultades de muestreo. Las sustancias sólidas en tan diferentes modos y tamaños que es difícil decidir cuál es la mejor manera de obtener una muestra representativa. Para ilustrar algunos de los problemas existentes, hablaremos de las muestras de sólidos de partículas grandes no uniformes, sólidos de partículas pequeñas uniformes, tabletas y contaminantes de la superficie de un sólido.

3.3

MUESTREO DE PARTÍCULAS GRANDES NO UNIFORMES Supondremos que una gran porción de la sustancia a ser analizada ha sido tomada de un modo casual (al azar), traída al laboratorio para un tratamiento posterior y que seleccionamos nuestra muestra de ese pedazo. Los sólidos que consisten de partículas grandes no uniformes deben ser primero reducidos a partículas uniformes pequeñas. Esto se consigue pesando la sustancia por un pulverizador de disco, moliéndolo en un molino de bolas o moliéndolo con un mortero. Un tamiz podría usarse sólidos con partículas de tamaño uniforme. Debe tenerse cuidado durante el molido (o molienda) y tamizado, de que la sustancia no sea contaminada por suciedad, polvo, agua u otras partículas en el laboratorio. Una vez que la sustancia sólida ha sido reducida a partículas lo suficientemente pequeñas para ser disueltas para análisis, el siguiente problema será reducir la cantidad del sólido a una cantidad suficiente para una muestra analítica. Hablaremos de esto más adelante conjuntamente con las muestras de partículas pequeñas.

3.4

MUESTREO DE PARTÍCULAS PEQUEÑAS Cuando una sustancia sólida se supone compuesta de partículas lo suficientemente pequeñas para ser disueltas para análisis sin molerla, el primer paso es asegurarse que las partículas son de tamaño uniforme. Esto es importante porque la inclusión de demasiadas partículas de tamaños o muy grandes o muy pequeñas pueden producir una muestra no homogénea y, por lo tanto, no representativa. Para conseguir partículas de tamaño uniforme es preciso tamizarlas y sólo aquellas que pasen a través de un tamaño del tamiz serán las elegidas como muestra. Si es demasiada la sustancia a ser analizada hasta este punto, la cantidad se reducirá formando montones, dividiendo los montones en cuadrantes y reteniendo los cuadrantes opuestos para la muestra final. El método descrito está, por supuesto, recomendado de modo general para todas las muestras, de cualquier modo, muchos polvos embotellados, botellas de cristal y muestras de estudiantes de laboratorio están ya homogéneas y pueden muestrearse sin ningún tratamiento. Otros productos embotellados sólo necesitarán mezclar en la botella para asegurar una muestra homogénea y representativa.

9


3.5

TECSUP - PFR

MUESTREO DE CONTAMINANTES EN LA SUPERFICIE DE UN SÓLIDO Muy a menudo es necesario probar ciertos sólidos que liberan los contaminantes de su superficie cuando un líquido o sólido está en contacto con ellos. Un buen ejemplo es la contaminación de alimentos y líquidos por plomocadmio base en los pigmentos usados en los utensilios de alfarería y cerámica. El análisis completo del sólido sería inútil, ya que el problema no es cuánto plomo o cadmio existe en la alfarería sino la cantidad de éstos que libera en la comida o líquido almacenado en ellos. La FDA resolvió este problema señalando condiciones estándar para la simulación de la liberación de plomo (II) y cadmio (II) dentro de un líquido estándar. El líquido seleccionado fue una solución diluida (4%) de ácido acético, similar en la composición a la tabla del vinagre. Esta solución representa, quizás, el más común grado de acidez alta en las comidas, por ello la muestra usada representa la más posible de contaminarse. El 4% de ácido acético en solución permanecerá en la cerámica a ser probada por un período 24 horas. El período de 24 horas de prueba es el promedio más largo posible de uso por un consumidor y la necesidad del laboratorio de la FDA para evaluar la cerámica en una forma razonable.

a) Muestreo de Líquidos Para líquidos en general, la dificultad mayor en cómo muestrear el líquido. Para fluidos corporales, la mayor dificultad es cuándo muestrear el fluido.

b) Líquidos en General Si un líquido es puro, o al menos homogéneo, puede muestrearse utilizando cualquier método volumétrico apropiado que pueda abrirse y retirar una cantidad de líquido a ser analizado. En el caso más simple de una solución en el laboratorio, una pipeta volumétrica puede insertarse dentro de la solución y succionar con la boquilla de la pipeta para retirar una cantidad específica de líquido. Naturalmente, la pipeta debería limpiarse y secarse para no contaminar el líquido. Los líquidos en envases comerciales o tanques pueden ser muestreados por otros medios, como una pipeta insertada profundamente en el líquido. Si el líquido no es homogéneo o es una suspensión, el muestreo es más difícil. Si la sustancia a ser muestreada debe ser previamente batida, entonces esto será lo que necesita para tomarse en una muestra muestreada después de ser batida para asegurar que una pipeta llena de líquido contendrá una cantidad representativa de hidróxido de magnesio. Si la sustancia a ser muestreada no puede ser mezclada o batida, entonces las

10

TECSUP - PFR


muestras deberán ser tomadas de los diferentes niveles del líquido y realizar un compuesto mezclando a profundidad.

c) Fluidos Corporales El muestreo de sangre y otros fluidos corporales deberán hacerse cuando la muestra sea representativa del estado del cuerpo a ser probado. La ingestión de comida, en particular, varía el nivel de elementos químicos en la sangre y el análisis no tendrá sentido. Por esto, es importante considerar la muestra de sangre cuando probamos la respuesta del cuerpo a la glucosa. Esto se realiza en un test de “tolerancia a la glucosa” en el cual el nivel de glucosa es medido por períodos de hasta seis horas. Para establecer un nivel de base de glucosa, la sangre del paciente es muestreada antes de que el paciente haya comido algo en la mañana.

d) Muestreo de Aire y de Otros Gases El muestreo de gases pertenece a un área muy especializada, así que lo mencionaremos en un sólo de sus aspectos: los problemas generales de muestrear el aire contaminado en las ciudades. Esto ha sido descrito al detalle por Warner. Las necesidades generales para un método de muestreo para aire contaminado son las siguientes: 

Utilizar instrumentos de precisión para medir flujo para calcular el volumen total de aire muestreado.



Usar una muestra colectora para atrapar la polución deseada. El colector es, usualmente, un filtro y/o solución absorbente a través de la cual la eficiencia debe determinarse bajo las condiciones actuales de operación, debido a que el aire no puede ser muestreado con un 100% de seguridad.



Utilizar una bomba que asegurará el flujo constante de aire a través del colector. Los problemas de muestreo de aire contaminado son completos y sólo podemos usarlo como referencia en este capítulo. Por ejemplo, hay problemas en cómo muestra, dónde muestrear, cuánto muestrear, cuántas muestras tomar en una gran ciudad y qué muestrear.

e) Muestreo de Gases El problema de qué muestrear es el de mayor interés. Los constituyentes más obvios son los gases tóxicos que se convierten en peligro cuando su concentración alcanza ciertos niveles. Algunos de estos gases son el monóxido de carbono, dióxido de azufre (SO 2), trióxido de azufre (SO3),

11


TECSUP - PFR

óxido de nitrógeno, así como NO y NO 2, ozono (O3) y ciertos aldehídos orgánicos. El análisis para el monóxido de carbono es importante porque puede afectar la eficiencia del manejo en las autopistas, el gobierno ha señalado un nivel de 9 ppm como un nivel máximo de seguridad. (La muerte ocurre a los 750 ppm cuando el monóxido de carbono evita que el oxígeno suficiente llegue al cerebro a través de la hemoglobina en la sangre). El monóxido de carbono puede muestrearse abosrbiéndolo en una solución de cloruro de cobre (l), el cual reacciona formando un complejo de cobre (I). Esto también será determinado en una forma continua conduciéndolo directamente a un analizador desde la muestra colectora, omitiendo el proceso de absorción. El análisis del SO2 es aún más importante debido a su naturaleza tóxica y por contener alto azufre oxidado que, por muchos años, ha causado serios problemas pulmonares y aún muertes por abrasión. En USA, un sistema monitorizado controla el dióxido de azufre y otros gases en las grandes ciudades, como por ejemplo New York, Los Angeles y Chicago, para muestrear, determinar y controlar los niveles de estas fases en diversos momentos. Planificado con estos datos de los análisis están los planes de alerta multirepresentados que actuarían en caso de que el dióxido de azufre u otros gases alcanzarán límites más allá de los seguros.

f) Muestreo de Partículas Además de gases, partículas (sólidas) están suspendidas en el aire y son potencialmente peligrosas y deben ser muestreadas. Dado que hay muchas partículas que se asientan debido a la gravedad, debe haber alguna manera de diferenciar las partículas que son realmente suspendidas de las que no. Se basa en una aspiradora de limpieza, el aire es absorbido por debajo del techo, causando que éste cambie de dirección y excluyendo las partículas asentadas por gravedad. Normalmente se usa un filtro de vidrio de 8 x 10 pulgadas de promedio para atrapar las partículas suspendidas (aerosol). Un período normal de muestreo es de 24 horas, consiguiéndose una muestra de partículas típicas de más o menos 0.5 gr: Tales partículas pueden consistir de hollín de carbón, hidrocarburos aromáticos cancerígenos, humo y ceniza de las plantas industriales, óxido de fierro, arenas de sílice, piedra caliza de los hornos de quemado.

12

TECSUP - PFR

4.


PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA MEDICIÓN Una sola muestra ha sido elegida apropiadamente y deberá ser preparada para el análisis. Algunos pasos que son necesarios seguir son: secado, medición, disolución y separación de sustancias que puedan interferir.

4.1

SECADO DE MUESTRAS Las muestras pueden contener agua y deberá decidirse, si es necesario sacar la muestra para obtener la información analítica apropiada. Esta decisión dependerá, en alguna medida, de qué tipo de medición será hecha. Anteriormente hemos descrito cuatro diferentes áreas: medidas de propiedades químicas y físicas, análisis cualitativo, análisis cuantitativo y análisis de diagnóstico. Si se va a medir alguna propiedad física o química de la muestra, deberá ser automáticamente secada durante su purificación. Dado que muchas sustancias deberían estar lo más pura posible. Para esta clase de medición, la remoción de agua es esencial. De cualquier modo, algunas muestras podrán ser soluciones en una cantidad constante de agua y por ello, el agua no será removida. Si un análisis cualitativo va a ejecutarse, no será necesaria la remoción del agua si es que no interfiere con las pruebas cualitativas a realizarse. De hecho, las propiedades de los hidratos (compuestos que contienen cantidades de agua en su estequiometría) y otras sustancias podrían ser alteradas al remover el agua. Si se precisa un análisis cuantitativo, entonces el secado de la mayoría de las muestras inorgánicas es preferible, ya que los resultados pueden ser expresados como un porcentaje basado en una muestra seca en vez de una muestra húmeda cuya cantidad de agua varía. El secado de muchas muestras orgánicas y biológicas no será deseable, debido a la descomposición de la muestra o por ser la muestra mayormente agua. Las muestras inorgánicas y orgánicas que necesitan secado, serán usualmente secadas en un horno a 100 x C por una o dos horas. Algunas muestras sensibles a la temperatura serán secadas en un desecador que contenga un desecante químico que absorberá el agua sin calentarla. De cualquier modo, el porcentaje de agua que se pierda debe ser medido por medio del pesado de la muestra antes y después del secado y dividiendo el peso perdido por el peso de la muestra antes de ser secada. Si un diagnóstico analítico es realizado, usalmente no se hace el secado porque la muestra es fluido corporal y el objetivo es determinar la concentración del constituyente en una cierta cantidad de la muestra.

13


4.2

TECSUP - PFR

MEDICIÓN DE LA CANTIDAD DE MUESTRA A SER UTILIZADA Los sólidos y algunos líquidos son, usualmente, medidos por peso en la balanza analítica para obtener una cantidad conocida para el análisis. Muchos analistas pesan tres o cuatro muestras de aproximadamente el mismo peso, para así poder obtener tres o cuatro resultados con los cuales calcular una ecuación aritmética la cual dará el resultado. Muchas muestras líquidas y algunas de gas son medidas obteniendo un conocido volumen de muestra en una pipeta o en un envase cuyo volumen es conocido. Los líquidos y soluciones que contengan una muestra de peso conocido pueden ser medidas usando una pipeta para tomar partes alícuotas (volumen exacto) para análisis, así que tres o cuatro resultados pueden obtenerse. Los resultados se calculan en términos de concentración o en base al peso/volumen. peso de un constituyente det erminado (100 )



voumen de lamuestra

% en volumen del constituyente

Si el peso es expresado en miligramos y el volumen en litros, la concentración se expresa en ppm y puede ser calculada omitiendo el multiplicador 100. En general, la medida del volumen de una muestra es menos segura que el pesaje, así que los resultados al usar este tipo de medición son menos seguros o exactos que cuando la muestra es pesada. Algunos gases son medidos en términos de tasa de flujo y tiemp o de flujo más que por volumen. Esto es, usualmente adecuado para medir el volumen total de una muestra de aire contaminado.

5.

DISOLUCIÓN O DILUCIÓN DE MUESTRAS 5.1

DISOLUCIÓN DE MUESTRAS SÓLIDAS Como muchos métodos analíticos dependen de mediciones hechas en líquidos o en soluciones, una muestra sólida deberá ser disuelta en un solvente apropiado. Las muestras sólidas son tratadas en forma diferente dependiendo de si son afectas a solventes acuosos o a los no acuosos.

5.2

DISOLUCIÓN EN SOLVENTES ACUOSOS Muchos componentes orgánicos y algunos componentes inorgánicos pueden ser disueltos en agua o en ácido mineral. De ser posible se usará el agua como solvente para evitar la intromisión de aniones de ácidos minerales que causarían linterferencia. Muchos metales, óxidos, carbonatos y aún haluros de plata (I), mercurio (I) y plomo (I) no se disolverán en agua, de cualquier modo. Por ello es necesario emplear un ácido y mezcla de ácidos para disolver dichos componentes. El ácido nítrico diluído es, por lo general, un buen solvente para muchos metales y

14

TECSUP - PFR


componentes insolubles al agua, porque forma nitratos metálicos solubles. Pero no disolverá oro, antimonio, ciertos sulfuros compuestos y haluros de Plata (I), mercurio (I) y plomo (I). El agua regía, una mezcla de nítrico y ácido clorhídrico disolverá oro, platino, antimonio, algunos sulfuros y los haluros de plomo (II) y mercurio (I). Las muestras que no se disuelvan en los ácidos anteriores, frecuentemente pueden ser convertidas a una forma soluble por fusiones de alta temperatura, usando Na2CO3 como fundente, el Na2CO2 (peróxido de sodio) o una mezcla de estos fundentes. La muestra es mezclada con el fundente y calentada hasta la disolución en un crisol hasta hacerla soluble. El material fundido se deja enfriar y luego es disuelto en agua o en un ácido acuoso diluído para conseguir una muestra solubilizada.

5.3

DILUCIÓN EN SOLVENTES NO ACUOSOS Muchos compuestos orgánicos e inorgánicos pueden ser disueltos en solventes orgánicos. Es difícil generalizar acerca del solvente apropiado para cada clase de componente. Usualmente, de todas formas, parecidos componentes disuelven componentes semejantes. Por ejemplo, los ketones son disueltos en acetonas, alcoholes se disolverán en alcohol etílico y así los demás. Si un componente tiene un grupo polar funcional tal como el grupo carbólico se disolverá en un solvente hidrogenado tal como el alcohol metílico o etílico Las buretas representan desde  0.01 ml y son usadas para la medición volumétrica de una cantidad conocida de un reactivo adicionado al frasco de titulación. Las buretas son adecuadas cuando la medida máxima de éstas va de 5, 10, 25, 50 a 100 ml.; más pequeño y micro buretas también hay. Así que, macro, semimicro y micro titulaciones pueden ser realizadas en muestas sólidas o líquidas disueltas en un solvente adecuado. Las pipetas volumétricas son adecuadas cuando contienen volúmenes de 0.5 a 100 ml. Por supuesto que pueden fabricarse micro y semimicro pipetas en volúmenes más pequeños, hasta de 0.001 ml. (1fL). Las últimas mencionadas están completamente por pipetas jeringas, lo cual permite una entrega más acelerada.

5.4

DESCRIPCIÓN DE SUSTANCIAS PARA DISOLUCIÓN Ácidos Los ácidos pueden ser clasificados como oxidantes y no oxidantes. Los ácidos oxidantes principales son el ácido nítrico. Acido sulfúrico caliente y el ácido perclórico caliente. Los ácidos no oxidantes comunes son el ácido clorhídrico, fosfórico, sulfúricos diluido y perclórico diluido.

15


TECSUP - PFR

Ácido Nítrico Es un agente oxidante muy potente, puede ser utilizado para atacar metales activos, inertes, aleaciones no ferrosas y sulfuros insolubles en ácidos. El exceso de ácido nítrico puede ser removido por desplazamiento con ácido sulfúrico o por destrucción con exceso de HC1.

Ácido Perclórico Concentrado Este es el más versátil de todos los ácidos. Disuelve casi todos los metales comunes. En caliente es un agente oxidante potente y destruye material orgánico rápido y eficientemente. Se deberá guardar extrema precaución debido a que muchas sustancias fácilmente oxidables reaccionarán violentamente con explosión. Las evaporaciones de ácido perclórico deberán llevarse a cabo en una campana extractora que tenga un ducto de descarga corto y directo hacia la atmósfera, para reducir la acumulación de percloratos en el sistema ya que tal almacenamiento podría resultar en una desastrosa explosión.

Ácido Sulfúrico Concentrado Caliente Es un excelente disolvente de sulfuros. Disuelve casi todos los metales comunes. Puede ser utilizado para desplazar de la solución a otro ácido más volátil (por evaporación a vapores de trióxido de azufre).

Ácido Clohídrico El ácido clorhídrico disuelve aquellos metales situados por encima del hidrógeno en la serie electromotriz. La reacción es lenta con el plomo, níquel, cobalto, cadmio y otros pocos metales situados sobre el hidrógeno. Las aleaciones de fierro son solubles en este reactivo, al igual que los sulfuros solubles en ácidos y la mayoría de los óxidos y sales débiles. Algunos silicatos pueden descomponerse con ácido clorhídrico diluido, dejando un residuo de sílice que podrá ser removido, si su presencia es causa de alguna interferencia.

Ácido Sulfúrico Diluido Los metales activos son solubles en ácido sulfúrico diluido. Pero al igual que el ácido clorhídrico la reacción puede ser muy lenta, para resultar útil, cuando el potencial del metal está muy cerca del hidrógeno (por ejemplo el plomo).

Ácido Perclórico Diluido Este se comporta completamente diferente al ácido perclórico concentrado. Puede ser utilizado rutinariamente como una solución ácida poderosa, para la disolución de sustancias tales como carbonatos, óxidos y los fosfatos de metales comunes. La combinación de dos ácidos o de un ácido con algún agente complexométrico puede ser utilizada como

16

TECSUP - PFR


medio para la disolución de una muestra. Cualquier combinación que sea efectiva podrá ser utilizada en la disolución de una muestra, siempre y cuando no se produzca la pérdida de alguno de sus componentes.

Fundentes Se llama fúndente, a la sal o mezcla de sales que fundidas con la mezcla provocan su descomposición y su posterior disolución. El fúndente se mezcla con la muestra en una proporción de 10:1 ó 20:1 fundente muestra, esta mezcla contenida en un crisol adecuado se calentará a una temperatura, hasta alcanzar la mezcla fundida adquiera una textura homogénea y transparente, después de lo cual la mezcla se dejará enfriar. La mezcla sólida fundida fría se extraerá con agua o ácido diluido para ser llevada a solución. Los fundentes pueden ser alcalinos o ácidos.

Carbonato de Sodio Es el fundente alcalino más comúnmente usado porque ataca a los silicatos. La fusión con carbonato de sodio se lleva a cabo en un crisol de platino. Tomar en cuenta que el crisol de platino no podrá ser utilizado en caso de usar hidróxido de sodio o potasio como fúndente, para lo cual se precisará de un crisol de níquel u oro.

Bórax Es un fuerte agente de descomposición y puede ser utilizado ventajosamente en la descomposición de minerales refractarios, tal como la cromita. La introducción del bórax en la fusión puede ser motivo de interferencias en procedimientos analíticos posteriores.

Pirosulfato de Potasio Es un fundente ácido extremadamente poderoso, funde a aproximadamente 300°C. Se le utiliza para disolver óxidos que son difíciles de llevar a solución, pero tiene muy poco valor en la descomposición de silicatos. Se le puede utilizar con crisoles de sílice y platino. Durante la fusión con pirosulfato de potasio la temperatura no deberá elevarse más de los necesario, sólo deberá ser lo suficientemente alta como para mantener la sal fundida, hasta que las partículas sólidas se hayan disuelto. Si se produce un calentamiento brusco, se liberarán vapores de trióxido de azufre.

Peróxido de Sodio Es uno de los fundentes alcalinos oxidantes más efectivos. Ataca a la mayoría de las sustancias, por ello resulta difícil encontrar un crisol adecuado para llevar a cabo esta fusión. Puede utilizarse crisoles de níquel o fierro, y la introducción de estos metales en la fusión alcalina no resulta una serie interferencia en la mayoría de los casos. Los crisoles de

17


TECSUP - PFR

circonio son especialmente resistentes a la acción del peróxido de sodio fundido.

Rotulado y Almacenamiento Existen dos recomendaciones prácticas respecto al rotulado de reactivos. La primera es leer las etiquetas de las botellas o frascos. Las etiquetas del fabricante incluyen normalmente advertencias de peligro, precauciones en su uso, contenido de impurezas y otros datos más. Las etiquetas deberá también especificar la concentración de las soluciones. La segunda es rotular todos los reactivos en forma durable e informativa, como se describirá en los siguientes párrafos.

Información de la Etiqueta La etiqueta de un reactivo almacenado deberá mostrar como datos mínimos, el contenido, la fuente y día de adquisición, lugar de almacenaje y un breve resumen de los riesgos. Las etiquetas podrán así mismo dar un resumen de las propiedades (pto. de fusión, pto. de ebullición), el grado de pureza y posiblemente una descripción cualitativa de las impurezas. En reactivos que se deterioran con el transcurso del tiempo y por consiguiente, se desarrollan impurezas, la fecha de adquisición es un dato de suma importancia. Muchas etiquetas carecen de datos sobre el lugar de almacenaje del reactivo, este dato ayuda con seguridad, asegurando de que todos los reactivos sean encontrados nuevamente cuando sea preciso. Esta práctica deberá tenerse aún más en cuenta si es que los lugares de almacenaje originalmente se eligieron con el propósito de reducir posibles peligros.

Durabilidad de las Etiquetas Es prudente asumir que un reactivo almacenado permanecerá en su estante “permanentemente” (así sucede con algunos). Por consiguiente resulta de sumo valor, el uso de etiquetas durables porque preservará el valor del reactivo al mismo tiempo que dará una idea sobre la manera segura de desecharlo si el material va a ser en última instancia descartado. Por consiguiente es conveniente utilizar tinta azul o negra que sea permanente, o en todo caso el uso de máquina de escribir. Los lápices de grafito no pierden su color pero tiznan, de allí que su uso no sea conveniente. Los químicos suelen cubrir las etiquetas con parafina derretida, aunque en la actualidad se expenden cintas o lacas protectoras de etiquetas.

Almacenamiento Seguro Los reactivos no deben estar expuestos al calor y a la luz del sol directa. La mayoría de los reactivos orgánicos son sensibles a la luz, al menos cuando se encuentra expuestos largos períodos de tiempo. Por

18

TECSUP - PFR


consiguiente, es preferible conservarlos, utilizando botellas o frascos de color ámbar.

6.

EVALUACIÓN DE DATOS Cuando se realiza cualquier medición pueden cometerse errores. Por este motivo es necesario evaluar los datos y justificar las conclusiones, descartando las interpretaciones no sustentadas dentro de la limitación de la medición realizada. La evaluación se debe realizar mediante herramientas de control estadístico, probabilístico o total confiables. El error es la diferencia numérica entre el valor medido y el valor real. El valor real es una abstracción filosófica generada a partir de la medición experimental más refinada posible.

6.1

ERRORES DETERMINADOS Los errores determinados son aquellos que pueden atribuirse a causas definidas, como fallas en los materiales o equipos, impurezas en las substancias y reactivos, propiedades físicas o químicas no consideradas en las muestras, o cambios físicos inducidos a éstas últimas, como sobrecalentamiento. Estos errores suelen ser predecibles y reproducibles. Asimismo, se clasifican en: 1. Sistemáticos, cuando el método refleja las propiedades químicas de los componentes del sistema de análisis. 2. Operativos, que son causados por ineptitud del analista. 3. Instrumentales, si son provocados por fallas o averías en los aparatos y equipos de medición.

6.2

ERRORES CONSTANTES El error constante se produce cuando un error determinado se conserva sin variaciones a lo largo de una serie de análisis, sin que sea corregido. Dado que este error es constante sin importar el tamaño de la muestra, se conoce también como aditivo . Si la muestra es pequeña, representará un porcentaje muy grande en la determinación; por el contrario, si la muestra es grande, el porcentaje será muy pequeño. Suele originarse en fallas del equipo o los materiales usados para el análisis.

6.3

ERRORES PROPORCIONALES A diferencia del error constante, el error proporcional varía en su magnitud con el tamaño de la muestra, frecuentemente, por la presencia de impurezas en la misma. Si la muestra es pequeña, la cantidad de

19


TECSUP - PFR

impureza y el error será pequeña; si la muestra es grande, la cantidad de impureza y el error absoluto serán grandes, por lo que el error relativo puede permanecer constante. También es posible que el error proporcional varíe de manera no lineal.

6.4

ERRORES INDETERMINADOS Los errores indeterminados son provocados por variaciones aleatorias o fortuitas que pueden variar dependiendo del analista observador, siendo mayores en el inexperto o descuidado y menores en el experimentado y meticuloso. También pueden originarse en factores ambientales no controlables, impredecibles o imperceptibles por el analista, por lo que parecen fluctuaciones al azar. En realidad son causadas por el ruido estático en instrumentos eléctricos y electrónicos, o vibraciones mecánicas (sísmicas o tectónicas) o corrientes de viento en instrumentos mecánicos, como balanzas o buretas.

6.5

EXACTITUD Y PRECISIÓN La exactitud está relacionada con la cercanía de la medición al valor real. Es una medida inversa al error. El error absoluto (E) es la diferencia entre el valor experimental (Vexp) y el valor real (Vreal). E = Vreal - Vexp El error se puede expresar relativo al tamaño de la muestra medida, en porcentaje (E%) o en partes por millar (Eppmil). La precisión se relaciona con la concordancia de los resultados experimentales entre sí mismos, sin relacionarse con el valor real Vreal; se determina en función de la desviación estándar (s o ), la desviación media o el intervalo de valores. Al igual que el error, también se puede expresar en forma absoluta o relativa. Las diferentes combinaciones experimentales de exactitud y precisión se ilustran con el tiro al blanco en la figura inferior, en la que el centro del blanco o diana (círculo negro) representa el valor real de la muestra, mientras que los blancos o disparos (puntos grises) representan las mediciones experimentales.

7.

GLOSARIO Muestreo en bruto: Muestreo de un material que no consiste de unidades discretas, identificables y constantes, pero más bien de unidades arbitrarias e irregulares.

Compósito: Una muestra de uno o más incrementos o tomas.

20

TECSUP - PFR


Muestra total: También llamada muestra en bruto y muestra lote. Uno o más incrementos de material tomados de una cantidad mayor de material (lote) para su ensayo o con propósitos de registros.

Homogeneidad: Grado de distribución de una propiedad o sustancia a través de todo el material. La homogeneidad depende del tamaño de las unidades a considerarse. Por consiguiente, una mezcla de dos minerales puede no ser homogénea a niveles moleculares o atómicos, pero puede ser homogénea a nivel de partícula.

Incremento: Una porción individual de material colectados mediante una sola operación de muestreo, partiendo de partes de un lote, separados en tiempo o espacio. Los incrementos podrán ser ensayados ya sea individualmente o combinados (compósito) como una unidad.

Individuales: Partes componentes pertenecientes a una población. Muestra de laboratorio: Una muestra utilizada para ensayo o análisis, preparada a partir de una muestra total u otra manera. La muestra de laboratorio deberá conservar la composición de la muestra total. Usualmente se requerirá la reducción del tamaño de la partícula al ir reduciendo la cantidad de material.

Lote: Una cantidad de material en bruto, de composición similar, cuyas propiedades están bajo estudio.

Población: Término genérico que denota cualquier colección finita o infinita de cosas individuales, objetos o hechos en el sentido más amplio, un agregado que posea alguna propiedad que permita diferenciar entes que pertenecen y que no pertenecen a ella.

Reducción: Proceso de preparación de una o más sub-muestras partiendo de una muestra.

Muestra: Una porción de la población o lote. Consistirá de un individuo o grupos de individuos.

Segmento: Una porción específicamente delimitada de un lote, ya sea hipotético o real.

Estrato: Segmentos de un lote que pueden variar con respecto a la propiedad bajo estudio.

Sub-muestra: Una porción tomada de una muestra.

21


TECSUP - PFR

ANOTACIONES: ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. .............................................................................................................................

22

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO

Recommend Documents