1: Introducción
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La química analítica es la ciencia de cómo hacer buenas mediciones que podemos utilizar para resolver un problema químico. Muchos problemas en la química analítica comienzan con la necesidad de identificar lo que está presente en una muestra. Este es el alcance de un análisis cualitativo, ejemplos de los cuales incluyen identificar los productos de una reacción química, tamizar la orina de un atleta para detectar un medicamento que mejore el rendimiento o determinar la distribución espacial del Pb en la superficie de una partícula transportada por el aire. Un desafío temprano para los químicos analíticos fue desarrollar pruebas químicas simples para identificar iones inorgánicos y grupos funcionales orgánicos. Los cursos clásicos de laboratorio en análisis cualitativo inorgánico y orgánico, aún impartidos en algunas escuelas, se basan en este trabajo.
Quizás el problema analítico más común es un análisis cuantitativo, ejemplos del cual incluyen el análisis elemental de un compuesto recién sintetizado, la medición de la concentración de glucosa en sangre, o la determinación de la diferencia entre las concentraciones volumétricas y superficiales de Cr en el acero. Gran parte del trabajo analítico en laboratorios clínicos, farmacéuticos, ambientales e industriales implica desarrollar nuevos métodos cuantitativos para detectar trazas de especies químicas en muestras complejas. La mayoría de los ejemplos de este texto son de análisis cuantitativos.
Otra área importante de la química analítica, que recibe una atención más limitada en este texto, son los métodos para caracterizar las propiedades físicas y químicas. La determinación de la estructura química, el tamaño de partícula y la estructura superficial son ejemplos de un análisis de caracterización.
El propósito de un análisis cualitativo, cuantitativo o de caracterización es resolver un problema asociado a una muestra particular. El propósito de un análisis fundamental, por otro lado, es mejorar nuestra comprensión de la teoría que sustenta un método analítico y comprender mejor las limitaciones de un método analítico.
Como todas las áreas de la química, la química analítica es tan amplia en alcance y tanto flujo que es difícil encontrar una definición simple más reveladora que esta cita atribuida a C. N. Reilly (1925-1981), quien fue profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y una de las más influyentes químicos analíticos de la última mitad del siglo XX:
“La química analítica es lo que hacen los químicos analíticos”.
En este capítulo ampliamos esta definición simple introduciendo enfoques para hacer mediciones analíticas y desarrollando un lenguaje compartido para discutir la química analítica, más generalmente, y la instrumentación, más específicamente.
- 1.1: Clasificación de Métodos Analíticos
- Los métodos analíticos a menudo se dividen en dos clases: métodos clásicos de análisis y métodos instrumentales de análisis.
- 1.2: Tipos de Métodos Instrumentales
- Es útil organizar métodos instrumentales de análisis en grupos basados en las propiedades químicas o físicas que utilizamos para generar una señal que podamos medir y relacionar con el analito de interés para nosotros.
- 1.3: Instrumentos para Análisis
- Los componentes básicos de un instrumento incluyen una sonda que interactúa con la muestra, un transductor de entrada que convierte las propiedades químicas y/o físicas de la muestra en una señal eléctrica, un procesador de señal que convierte la señal eléctrica en una forma que un transductor de salida puede convertir en un salida numérica o visual que podamos entender. En esta sección desarrollamos un vocabulario común que podemos usar en capítulos posteriores.
- 1.4: Selección de un Método Analítico
- Elegir un método analítico requiere hacer coincidir las fortalezas y debilidades del método, sus características de rendimiento, con las necesidades de su análisis.
- 1.5: Calibración de Métodos Instrumentales
- Para estandarizar un método analítico necesitamos determinar su sensibilidad\(k\), que relaciona la señal con la concentración del analito. Hay tres estrategias generales de calibración que se describen aquí: estándares externos, adiciones de estándares y estándares internos.