Separaciones Analíticas Generalidades
Químic a A nal nalítica I II
Bibliografía D. Skoog, F. Holler, T. Nieman, Principios de Análisis Instrumental (Quinta Edición), McGr McGraw aw-H -Hilill, l, 2001 2001 B.L. Karger, L.R. Snyder, C. Horvath, An Intr Introd odu uctio ction n to Sepa Separa rati tion on Sci cien ence ce,, Wiley, 1973 M. Valcárcel Cases, A. Gómez Hens, Técni écnica cas s anal analíítica ticas s de sepa separració ación n, Editor Rever everte te,, 1988 1988
Definición: Operación que consiste en dividir una mezcla en, al menos, dos partes de composición distinta, con el objeto de incrementar la fracción molar de un componente de la mezcla inicial con relación a los demás
Medición de la señal analítica:
Determinación:
Es el escalón más elemental
Abarca un conjunto de opraci opracione ones s analí analític ticas as concretas: Toma y preparación de la muestra Cambios físicos y/o químicos Medición
Análisis Químico Se refiere al conjunto de la actuación.
Incluye, además de la determinación: Selección de datos
Elección de la técnica y el método
Interpretación de los resultados
Etc.
Proceso Analítico
Operaciones Previas
Comprende: Toma y preparación de la muestra
Medida (peso o volumen)
Disolución
Desarrollo Transporte de la(s) hacia el reacción(es) instrumento analíticas
Operaciones Previas Se utilizan para mejorar dos aspectos: Las técnicas de separación se incluyen en esta etapa
Selectividad
Sensibilidad
Selectividad Cuando las muestras contienen especias con características semejantes a las del analito, o bien, perturban su medición (efecto matriz)
Sensibilidad Cuando Cuando la concentra concentración ción del analito analito es muy baja, baja, la aplicación directa del método o bien no origina señal o esta está por debajo de los límites de detección.
Tipos Generales de Procesos de Separación Técnicas que no comportan en si mismas la detección o determinación de las especies separadas
Técnicas que implican la detección de las especies de manera continua después de ser separadas
La medición de la señal se efectúa de manera discontinua discontinu a a la separación
Precipitación, extracción, diálisis
Técnicas cromatográficas
Clasificación de las técnicas analíticas de separación Según se observe el proceso “disecado” (estático) o desde un punto de vista operativo (dinámico)
CRITERIOS ESTÁTICOS
Clasificación según la naturaleza de las fases
Es la más simple
Contiene 4 apartados, que corresponden a las combinaciones binarias de los 3 estados de agregación de la materia
Excepción: sólido-sólido, gas-gas
Clasificación según la naturaleza de las fases
Clasificación según la naturaleza de las fases
Clasificación según la naturaleza de las fases
Clasificación según la naturaleza de las fases
Clasificación según el origen de la Clasificación segunda fase La existencia de dos fases es indispensable para originar el proceso separativo. La segunda fase puede originarse de dos maneras:
Directamente
Indirectamente
Mediante la provocación “in situ” de un fenómeno físico o químico
Mediante el uso de una fase externa al sistema inicial
Clasificación según el origen de la Clasificación segunda fase
Clasificación según las fuerzas puestas en juego Tipo básico de proceso que facilita la separación
mecánicas
Fuerzas implicadas:
físicas
químicas
Clasificación según las fuerzas puestas en juego
Clasificación según las fuerzas puestas en juego
Clasificación según las fuerzas puestas en juego Sólo las pseudosepa pseudoseparacion raciones es por enmascaramiento están libres de interacciones de tipo físico En intercambio iónico, una reacción química es la base del proceso, pero los fenómenos difusivos son decisivos
Clasificación según el tipo de Clasificación control de proceso
Termodinámico Se divide a las técnicas de separación según su fundamento sea: Cinético
Control Termodinámico Son técnicas de separación que se basan en equilibrios de distribución de las especies entre dos fases
Regla de las fases, expresiones de Gibbs, de Clausius-Clapeyron Clausius-Clapeyron
Se las denomina “técnicas de equilibrio”
Control Termodinámico
Técnicas de separación cinéticas La velocidad con que se mueven los componentes componentes de la muestra posibilita su separación. Existencia de gradientes (concentración, potencial eléctrico, temperatura, gravedad) gravedad)
Las leyes de difusión rigen los procesos de migración
Técnicas de separación cinéticas
Técnicas de control mixto Participan de ambos tipos de control
Cromatografía
Técnica de equilibrio regida por coeficientes de distribución
Es un proceso dinámico y existen gradientes de concentración (control cinético de la difusión longitudinal)
Intercambio iónico
Difusión en las partículas controlan el proceso
Se emplea un coeficiente de selectividad para predecir las separaciones
Estas clasificaciones se basan en las técnicas con que se llevan a cabo los procesos de separación
CRITERIOS DINÁMICOS
Clasificación según el contacto Clasificación entre las fases
En una interfase bien definida
Las técnicas se relacionan con fenómenos de adsorción
En toda la solución
Se desarrollan en el seno de toda la fase que contiene la muestra
Transferencia de materia
Clsifica Clsif icación ción segú según n el flujo flujo relativ relativo entre las fases Se basa en el número de veces que se alcanza el equilibrio entre las fases
Separación simple
Separación repetitiva o exhaustiva
Separación múltiple
Separación simple El equilibrio del sistema se alcanza una sola vez.
La separación entre entr e A y B es completa es una única operación de separación.
Es necesario que el coeficiente de separación entre fases sea prácticamente cero para B y muy alto para A
Separación repetitiva o exhaustiva El coeficiente de separación de B es prácticamente cero, pero el de A no es demasiado grande
La separación separaci ón de A no es completa en una sola operación
Ejemplo típico: reprecipitación, extracción exhaustiva
Separación Separac ión múltiple Tipo de técnica más usada
Algunas técnicas (cromatografía) no se pueden realizar de otra manera
DB es prácticamente 0, pero DA es muy pequeño Se emplea cuando los coeficientes de separación no son muy favorables DA y DB tienen valores significativos
Técnicas de separación múltiple Ambas fases se ponen ponen en contacto de de modo continuo El número de contactos es enorme y el equilibrio se alcanza repetidas veces
Procedimientos
Una fase fluye (fase móvil) sobre otra que permanece inmóvil (fase estacionaria)
Ambas fases se mueven a contracorriente
Técnicas de separación múltiple
