UNIDAD I Analisis Instr IQ

1.1. Mtodos clsicos e instrumentalesQu es la Qumica Analtica?

Mtodos

Es una rama de la Qumica quetrata acerca de los mtodos de determinacin

de la composicin de la materia

Cualitativos Cuantitativos

ClsicosAnlisis

Precipitacin, extraccin, destilacin

Cualitativo: identificacin por olor, color, punto deebullicin, ndice de refraccin, etc.

Cuantitativo: Mediciones gravimtricas yvolumtricas

Instrumentales Anlisis directo utilizandomediciones de las propiedades fsicas:conductividad, absorcin o emisin deradiacin, potencial de electrodo, relacinmasa/carga, etc. Tanto cualitativos comocuantitativos.

INSTRUMENTO PARA EL ANLISIS QUMICO:

Transforma la informacin relacionada conlas propiedades fsicas o qumicas delanalito en informacin que pueda sermanipulada e interpretada por un serhumano.

Puede considerarse como un dispositivo decomunicacin entre la muestra y elcientfico o el analista

Componentes bsicos de un instrumento para el anlisis qumico

GENERADORDE SEAL

TRANSDUCTOR DE ENTRADA

PROCESADORDE SEAL

DISPOSITIVO DELECTURA

Una posible clasificacin de los mtodos instrumentales se basaen la naturaleza de la seal analtica estudiada:

Emisin de radiacin

Cambio en las propiedades de un haz de radiacin que pasa porla muestra (absorcin, dispersin, difraccin, rotacin)

Medida de propiedades elctricas (potencial, carga,corriente,resistencia)

Otras (relacin masa/carga, velocidad de reaccin, propiedadestrmicas o radioactivas)

Los dos primeros grupos forman los mtodos pticos, el siguienteda lugar a los mtodos elctricos.

PRECISIN EXACTITUD SENSIBILIDAD LMITE DE DETECCIN INTERVALO DE CONCENTRACIN SELECTIVIDAD

Describe la reproducibilidad de los resultados, esto

es, la concordancia entre los valores numricos de

dos o ms mediciones repetidas, que se han

realizado exactamente de la misma forma.

Para describir la precisin de un conjunto de datos se

usan tres parmetros: Desviacin estndar, varianza

y coeficiente de variacin

Describe la veracidad de un resultado experimental.

Es un trmino relativo, ya que por lo general, se obtiene comparando con un patrn.

Se expresa en trminos de error absoluto o error relativo

Si el error absoluto es positivo indica que el valor obtenido es mayor que el verdadero y si es negativo, lo contrario

Es el intervalo til de un mtodo analtico, va

desde la concentracin ms pequea con la que

pueden realizarse medidas cuantitativas (lmite de

cuantificacin) hasta la concentracin en la que la

curva de calibrado se desva de la linealidad.

Concentracin

RESPuESTA

LOD LOQ

INTERVALO TIL

LOD= LIMITE DE DETECCINLOQ= LMITE DE CUANTIFICACINLOL= LIMITE DE RESPUESTA LINEAL

LOL

Denota el grado de ausencia de interferenciasdebido a otras especies contenidas en lamatriz. Por lo regular todas las determinacionesestn sujetas a interferencias y con frecuenciase realizan diversas etapas para minimizarestas afectaciones

SENSIBILIDAD

Definicin general:Es una medida de la capacidad de unmtodo o instrumento de diferenciarpequeas variaciones en la concentracindel analito.

Depende de: La pendiente de la curva de calibracin La reproducibilidad o precisin del sistema

de medida.

Definicin cuantitativa:

Sensibilidad de calibracin (IUPAC):Es igual a la pendiente de la curva de calibracin del analito de inters

Para la representacin de una curva de calibracin:

S = mC + SblDonde:S= Seal medidam= Pendiente de la linea rectaC= Concentracin del analitoSbl= Seal instrumental de un blanco

Sensibilidad analtica (Mandel & Stiehler):

= m/s

Donde: = Sensibilidad analitica, s = Desviacin estndar de las medidas

LIMITE DE DETECCIN

Definicin:

Concentracin o peso mnimo delanalito que puede detectarse para unnivel de confianza dado.

Depende de:

La relacin entre la magnitud de laseal analtica con el valor de lafluctuaciones estadsticas de la sealdel blanco

La mnima seal analtica distinguible Sm se tomacomo la suma de la seal media del blanco Sblmas un mltiplo k de la desviacin estndar delmismo:

Sm = Sbl + kbl

Donde: Sm== Seal minima distinguibleSbl= Seal del blancobl = Desviacin estndar de la seal del blancoK= Multiplicador

Experimentalmente, Sm se puede determinarrealizando 20 o 30 mediciones del blanco

Segn Kaiser, estadsticamente se considera que3 es un valor razonable para K, con un nivel deconfianza de deteccin del 95%.

Finalmente, Cm que es el lmite de deteccin, se determina con la frmula siguiente:

Cm= (Sm Sbl)/ m

RESOLVER PROBLEMAS DE SENSIBILIDAD Y LIMITE DE DETECCIN

Cada medida analtica tiene dos partes: la seal (quesuministra informacin acerca del analito) y el ruido(informacin no deseada).

El valor promedio del ruido (R) de un instrumentosuele ser constante e independiente del valor de laseal (S). Por ello, para seales pequeas el valor delruido da lugar a errores ms importantes que en elcaso de seales grandes.

En general, se considera imposible detectar sealescuando la relacin S/R es menor de 2 o 3.

Para una seal, la magnitud del ruido sedefine como la desviacin estndar denumerosas medidas de la intensidad de laseal, por lo que se tiene:

S/R = Media/Desviacin estndar= X/

RESOLVER PROBLEMAS DE RUIDO

Existen dos tipos fundamentales de ruido:

Ruido qumico: Proviene de la variacin no controlablede las variables que afectan la qumica del sistemaestudiado (variaciones en temperatura, presin,humedad, etc.).

Ruido instrumental: Asociado a cada parte delinstrumento. Puede ser de distintos tipos y provenir dedistintas fuentes, por lo que consiste en una mezclacompleja. Se pueden reconocer ciertos tipos de ruido:

1). Ruido trmico o Johnson2). Ruido de disparo3). Ruido de parpadeo o ruido 1/f4). Ruido ambiental

Es imposible eliminar completamente el ruido,pero es posible minimizar su efectoaumentando la relacin S/R, tanto a nivel dehardware (empleando componentes queeliminan o atenan el ruido sin afectar a laseal), como de software (empleandoprogramas informticos capaces de separar lasseales analticas de un entorno ruidoso).

Los mtodos clsicos son mtodos absolutos (se relacionan

con patrones bsicos, como el Kg, el Amperio o el segundo;

ejemplo: gravimetra) o estequiomtricos (la determinacin se

basa en la relacin estequiomtrica de una reaccin entre el

analito y un agente valorante; ejemplo: volumetra).

Los mtodos instrumentales son mtodos relativos, en los

cuales se compara la seal analtica obtenida para una

muestra, con la seal obtenida con uno o ms patrones.

En este contexto, el calibrado consiste en obtener una relacinmatemtica entre la seal analtica y laconcentracin/composicin de la muestra, siguiendo un procesoen el que intervienen uno o ms patrones.

La funcin analtica encontrada podr utilizarse para calcular laconcentracin de un analito en una muestra a partir de la sealinstrumental obtenida.

En la prctica, y siempre que es posible, se prefiere trabajar enuna situacin de linealidad, en la cual la ecuacin que relacionala seal analtica y concentracin es una lnea recta.

Los tres mtodos de calibrado aplicables son:

Calibrado directo a travs de Curvas de calibracin:obtencin de la funcin analtica mediante lamedida de patrones y clculo de la concentracinde analito por interpolacin.

Mtodo de estndar externo: adicin a una muestrade cantidades crecientes de patrn y clculo de laconcentracin de analito por extrapolacin.

Mtodo de estndar interno : similar al calibradodirecto, pero aadiendo un patrn interno a lasdisoluciones patrn y a la muestra, con el fin decompensar posibles fluctuaciones en la sealanaltica.

Para construir una curva de calibracin se sigue el siguienteprocedimiento:

Se prepara una solucin estndar de la sustancia que sedesea determinar

Generalmente se hace una dilucin de la solucin anterior,a una concentracin conveniente para trabajar (solucinpatrn)

De la solucin patrn se toman diferentes cantidades, detal forma que se tenga una serie de soluciones deconcentraciones diferentes y conocidas

Se agregan reactivos y se mide en un espectrofotmetro ala longitud de onda analtica (en el caso deespectrofotometra)

Se grafican los valores de concentracin enfuncin de la absorbancia

Si al graficar no se obtiene una lnea recta deberealizarse un ajuste matemtico

MTODOS DE MNIMOS CUADRADOSEs un mtodo matemtico utilizado para ajustar,a una lnea recta, una serie de puntos o valorescuando se presentan algunas desviaciones. Sebasa en la ecuacin de la lnea recta:

Y = mX + bEn donde:Y = son los datos determinados o valores a ajustar m = La pendienteX = son valores o datos conocidos b = es la ordenada de origen

Frmulas para el ajuste

( )

( )

nXmY

b

nX

XC

CnYXXY

m

=

=

=

22

( ) ( )( )[ ]( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]2222

22

YYnXXnYXXYnr

=

Toma valores entre -1 y 1, un valor de 0 indica que no existe asociacin lineal entre las dos variables en estudio.

Coeficiente de determinacin r2 , indica la variabilidad de los datos relacionada con la asociacin entre dos variables

Coeficiente de correlacin rDa informacin sobre la asociacin entre dos variables cuantitativas

RESOLVER PROBLEMAS PARA DETERMINAR LA CONCENTRACIN

UTILIZANDO UNA CURVA DE CALIBRACIN

UNIDAD INmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 51.2 CLASIFICACIN DE LAS TCNICAS INSTRUMENTALESPARMETROS DE CALIDAD RELACIONADOS CON EL FUNCIONAMIENTO DE LOS INSTRUMENTOS PARA EL ANLISIS QUMICOPRECISINEXACTITUDINTERVALO DE CONCENTRACINNmero de diapositiva 11SELECTIVIDAD1.3 SENSIBILIDAD Y LIMITES DE DETECCINNmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 181.4 RELACIN SEAL-RUIDO Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 231.5 CALIBRACIN DE LOS MTODOS INSTRUMENTALES Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 261.6. CURVA DE CALIBRACINNmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33