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Análisis químico instrumental
QMC208
Introducción al análisis químico instrumental Página 1 de 27
4. INTRODUCCION AL ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
4.1 Introducción. –
A mediados de los años treinta, o algo antes, los químicos empezaron a explotar
otros fenómenos distintos de los ya descritos, para la resolución de los problemas
analíticos.
Así, para el análisis cuantitativo de una gran variedad de sustancias inorgánicas,
orgánicas y bioquímicas se empezaron a utilizar mediciones de las propiedades
físicas de los analitos tales como:
a. Conductividad
b. Potencial de electrodo
c. Absorción o emisión de la luz
d. Razón masa a carga y fluorescencia.
e. Además, algunas técnicas de separación cromatográficas muy eficaces
empezaron a reemplazar a la destilación, extracción y precipitación en la
separación de mezclas complejas como etapa previa a su determinación
cualitativa o cuantitativa.
A estos métodos más modernos para separar y determinar especies químicas se les
conoce, en conjunto, como métodos instrumentales de análisis.
Muchos de los fenómenos en los que se basan los métodos instrumentales se
conocen desde hace más de un siglo. Sin embargo, su aplicación por la mayor parte
de los químicos se retrasó por falta de una instrumentación sencilla y fiable. De
hecho, el crecimiento de los métodos instrumentales modernos ha ido paralelo al
desarrollo de las industrias electrónica e informática.
4.2 Métodos instrumentales
Para este estudio, es conveniente describir propiedades físicas que puedan utilizarse
como señales analíticas en el análisis cualitativo o cuantitativo. La Tabla N° 01
enumera la mayoría de las señales analíticas que se suelen utilizar en el análisis
instrumental.

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Obsérvese que las seis primeras entradas de la tabla N° 01 están relacionadas con
las interacciones del analito y la radiación electromagnética. En la primera, el analito
origina la señal radiante; los cinco restantes implican cambios en el haz de radiación
producidos a su paso por la muestra. Las cuatro siguientes son eléctricas. Por último,
cuatro señales diversas se agrupan conjuntamente. Estas son la razón masa a carga,
la velocidad de reacción, las señales térmicas y la radiactividad.
Tabla N° 01

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La segunda columna de la tabla N° 01 indica los nombres de los métodos
instrumentales relacionados con las distintas propiedades físicas y químicas. Algunas
técnicas instrumentales son más sensibles que las técnicas clásicas, pero otras no.
Un método instrumental puede ser más selectivo para ciertas clases de elementos o
de compuestos; para otros, un planteamiento gravimétrico o volumétrico puede
suponer una menor interferencia. Igualmente, difíciles de establecer son las
generalizaciones basadas en la exactitud, la conveniencia, o el tiempo empleados.
Además de los numerosos métodos indicados en la segunda columna de la tabla N°
01, existe un grupo de procedimientos instrumentales que se utilizan para separar y
resolver compuestos estrechamente relacionados. La mayoría de estos
procedimientos se basan en la cromatografía y la electroforesis. Para completar el
análisis tras las separaciones cromatográficas se suele usar alguna de las señales
de la tabla N° 01. Con esta finalidad se han utilizado la conductividad térmica, la
absorción infrarroja y ultravioleta, el índice de refracción y la conductancia eléctrica.
4.3 Instrumentos para el análisis. –
En un sentido muy amplio, un instrumento para el análisis químico convierte una
señal analítica que no suele ser detectable ni comprensible directamente por un ser
humano, en una forma que sí lo es. Un instrumento para el análisis químico suele
estar constituido como máximo por cuatro componentes fundamentales.
Así, un instrumento analítico puede considerarse como un dispositivo de
comunicación entre el sistema en estudio y el científico.
Componentes de un instrumento para el análisis:

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❑ Generador de señales:
Proporciona al analito un estímulo en forma de energía. Esta energía
interacciona con él y genera una respuesta.
❑ Detector:
Es un dispositivo que identifica, registra o indica un cambio en las variables
del entorno (presión, temperatura, radiación…).
❑ Transductor:
Es un dispositivo que convierte la información de dominios no eléctricos en
dominios eléctricos, y o viceversa.
❑ Sensor:
Dispositivo que es capaz de diferenciar entre dos especies químicas.
❑ Procesador de señales:
Dispositivo que recoge la información del transductor y la adapta al
dispositivo de lectura, ya sea amplificándola, filtrándola, etc.
Una señal puede definirse como la salida de un transductor respondiendo al sistema
químico de interés. La señal puede dividirse en dos partes, una causada por el (los)
analito (s) y la otra por los componentes de la matriz de la muestra, y por la
instrumentación utiliza en la medición. Esta última parte de la señal se
conoce como ruido. La cantidad de ruido presente en un sistema instrumental
determina la concentración de analito más pequeña que puede medirse con
exactitud, y también fija la precisión de la medición a concentraciones más grandes.
Los dos métodos principales de acentuación de la señal son:
El uso de dispositivos electrónicos, tales como filtros para reducir el ruido; la
amplificación (un proceso en el cual la señal se multiplica por una constante mayor
que la unidad); se atenúan (proceso en el cual la señal se multiplica por una constante
menor que uno); se integran, se derivan ó se aumentan exponencialmente; o
algoritmos de programas computacionales equivalentes para procesar señales a
partir de la medición mientras pasan a través del instrumento, y el tratamiento

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matemático de los datos, posterior a la medición. Entre los métodos posteriores a la
medición más útil están las técnicas estadísticas; además de la acentuación de la
señal, esta técnica ayuda a identificar las fuentes de error y a determinar la precisión,
a la vez que proporcionan un método de comparación objetiva del resultado.
❑ Dispositivo de lectura:
Transforma las señales procesadas de dominios eléctricos, en señales
inteligibles para el observador.
Por lo general, la señal transducida toma la forma de la posición de una aguja
en un medidor de escala, de una salida de un tubo de rayos catódicos, de un
trazo en un registrador de papel, de una serie de números en una pantalla
digital, o del ennegrecimiento de una placa fotográfica.
En algunas ocasiones, el dispositivo de lectura da directamente la
concentración del analito. Como puede verse en la siguiente figura.
Ejemplo: PH-metro

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4.4 Parámetros de calidad de un método analítico
Los Parámetros de calidad de un método analítico, son los criterios, expresados en
términos cuantitativos, que permiten decidir sobre el método analítico más adecuado
para resolver un determinado problema.
Su objetivo es la validación del método analítico para probar de forma documentada
que el método analítico se ajusta al fin al que se destina. La validación es un proceso
que tiene dos metas:
a) Definir y asegurar la calidad de la información analítica generada (resultados,
informes) a través de las propiedades analíticas supremas (Exactitud y
Representatividad), básicas (Precisión, Sensibilidad, Selectividad y
Muestreo adecuado) y complementarias (Rapidez, Bajo Costo y Factores
Personales).
Al someter n alícuota de una misma muestra a un proceso analítico, se
obtienen n resultados. El nivel de información será de mayor calidad, cuanto
mayor sea n.
b) Garantizar la coherencia entre la información analítica generada y las
necesidades planteadas por la sociedad, industria, comercio, ciencia y
tecnología.
Propiedades analíticas supremas
La exactitud es el grado de concordancia entre los valores reales y los valores
medios. Para evaluarla se utilizan materiales de referencia certificados o métodos de
referencia oficiales. Describe si el resultado experimental obtenido es correcto.
Se caracteriza por el error sistemático (desvíos constantes) y se expresa como error
absoluto (Ea) o como error relativo (Er), que aparecen fruto de calibraciones
inadecuadas, de la pureza de los reactivos o de medidas instrumentales incorrectas.
E absoluto= xi – xv 4 - 1
donde xv es el valor verdadero o aceptado de la cantidad.

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El error absoluto tiene signo: el signo negativo indica que el resultado experimental
es menor que el valor aceptado (error por defecto) y el signo positivo que es mayor
que el aceptado (error por exceso)
E relativo=
xi – xv
xv
* 100 4 - 2
La representatividad es el grado de coherencia, concordancia y consistencia de
resultados. Tiene como soporte básico un muestreo adecuado y se relaciona con
todo el proceso analítico.
Propiedades analíticas básicas
La precisión es el grado de concordancia entre un grupo de resultados obtenidos al
aplicar repetitiva e independientemente el mismo método analítico a alícuotas de la
misma muestra.
Se relaciona con el error aleatorio (error experimental) y se expresa como desviación
estándar (s), varianza (s2), desviación estándar relativa (RSD) o coeficiente de
varianza (CV).
S = √∑ (𝑿𝒊− 𝑿)
𝒏
𝒊=𝟏
𝟐
𝒏−𝟏
4 - 3
Desviación estándar “s“
S2 =
∑ (𝑿− 𝑿)
𝟐
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏−𝟏
4 - 4
Varianza “ s2 “
RSD = CV =
𝑺
𝑿
x 100 4 - 5
Desviación estándar relativa (RSD) o coeficiente de varianza (CV).
La precisión se puede evaluar en términos de:
Repetibilidad: resultados obtenidos con experimentos independientes utilizando el
mismo método, analista, instrumento, reactivos en un mismo intervalo de tiempo.

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Reproducibilidad: dispersión de resultados de ensayos independientes aplicando el
mismo método a la muestra, pero variando alguno de los factores anteriormente
mencionados (diferentes laboratorios o analistas o instrumentos o intervalo de
tiempo).
La sensibilidad expresa la capacidad de un método para poder detectar
(cuantitativamente) y determinar (cualitativamente) pequeñas cantidades de analito
en la muestra. Es la razón entre el incremento de la señal y el incremento de la
concentración del analito.
La sensibilidad de calibración representa la relación entre la señal y la
concentración y se expresa como la pendiente de la recta de calibrado.
S = mCA + Sbl 4 - 6
➢ S: señal analítica.
➢ m: pendiente de la recta de calibrado:
𝑆− 𝑆𝑏𝑙
𝐶𝐴
➢ CA: concentración del analito
➢ Sbl: señal promedio del blanco.
La sensibilidad de calibrado no tiene en cuenta la precisión, entonces se define la
sensibilidad analítica como el cociente entre la pendiente de la recta del calibrado
(m) y la desviación estándar de las medidas (Ss).
La sensibilidad analítica es insensible a los factores de amplificación que puede sufrir
la señal analítica. Viene dada por:
𝛄 =
𝐦
𝑺𝒔
4 - 7
De los dos métodos que tienen igual precisión, el que tiene la curva de calibración
con mayor pendiente será la más sensible.
Un corolario de este enunciado es que si dos métodos tienen curvas de calibración
con pendientes iguales, el que muestre la mejor precisión será el más sensible

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Límite de detección:
Concentración o peso mínimo de analito que puede detectarse para un nivel de
confianza dado. Depende de la Relación entre la magnitud de la señal analítica con
el valor de las fluctuaciones estadísticas de la señal del blanco.
𝑺𝒎 = 𝑺𝒃𝒍 + 𝒌 𝑺𝒔 4 - 8
Dónde:
Sm, Señal correspondiente al límite de detección
𝑆bl, señal promedio del blanco.
Ss, desviación estándar del blanco
Según Kaiser, estadísticamente, se considera que para k=3, el nivel de confidencia de detección del
95 %.
En forma experimental, Sm se puede determinar tomando 20 o 30 mediciones del
blanco, de preferencia a lo largo de un lapso grande.
Los datos resultantes se tratan estadísticamente para obtener Sbl. Para finalizar, la
pendiente de la “ecuación 4 – 6” se usa para convertir Sm en Cm, lo cual se define
como el límite de detección. EL LIMITE DE DETECCION esta dado por:
𝑪𝒎 =
𝑺𝒎− 𝑺𝒃𝒍
𝒎
4 - 9
La mínima señal analítica distinguible Sm se toma como la suma de la señal media
del blanco 𝑆bl más un múltiplo de k de la desviación estándar (Ss) del mismo.
(ecuación 4-8)
Ejemplo 4.1.-
Los datos obtenidos en la calibración para determinar plomo a partir de su espectro
de emisión de llama se analizaron por mínimos cuadrados y la ecuación obtenida fue:
S = 1,12[Pb] + 0,312
Siendo [Pb] la concentración de plomo en partes por millón y S la señal de la
intensidad relativa de la línea de emisión del plomo. Se obtuvieron los siguientes
resultados en los replicados:

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[Pb]
(en ppm)
N° de
replicados
Valor medio
De 𝒔bl
ss
10,0 10 11,62 0,15
1,00 10 1,12 0,025
0,000 24 0,0296 0,0082
Calcular:
(a) la sensibilidad de calibrado
(b) la sensibilidad analítica para 1 ppm y para 10 ppm de Pb
(c) límite de detección.
Solución:
(a) Por definición, la sensibilidad de calibrado "m" es la pendiente de la recta.
por tanto, m = 1,12
(b) Aplicando la “ecuación 4 – 7”
Para 10 ppm de Pb, γ=
m
ss
=
1,12
0,15
= 7,5
Para 01 ppm de Pb, γ=
1,12
0,025
= 45
(c) Aplicando la “ecuación 4 – 8”
Sm = 𝑆bl + k Ss = 0,0296 + 3 * 0,0082 = 0,054
y sustituyendo en la “ecuación 4 – 9”
𝑪𝒎 =
𝒎
=
0,054−0,0296
1,12
= 0,022 ppm de Pb.

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Intervalo de concentración aplicable
o Intervalo útil de un método analítico: Intervalo entre la concentración más
pequeña con la que pueden realizarse medidas cuantitativas (LOQ – Limit of
quantification) hasta la concentración a la que la curva de calibrado se desvía
de la linealidad (LOL – limit of linearity) Aspectos básicos del proceso analítico
o El límite inferior se estima como diez veces la desviación estándar cuando la
concentración del analito es cero.
o Para aplicación de un método analítico debe tener un intervalo de al menos dos
órdenes de magnitud
Otros parámetros relacionados con las propiedades analíticas básicas son: La
linealidad que mide el ajuste de la relación entre la señal analítica y la concentración
con un modelo lineal.
El intervalo de concentración aplicable es el intervalo comprendido entre la
concentración más pequeña con la que pueden realizarse mediciones cuantitativas,
hasta la concentración a la cual la recta se desvía de la linealidad. Es el tramo en el
cual la pendiente permanece constante.

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La robustez es una cualidad de un método analítico que mide su capacidad de
resistir pequeños cambios en las condiciones operacionales sin que su
funcionamiento se vea afectado.
Propiedades analíticas complementarias
La selectividad se define como la capacidad de un método analítico para originar
resultados que dependan de forma exclusiva del analito(s) para su identificación o
cuantificación en la muestra.
Soporta directamente a la exactitud ya que las interferencias causan errores
sistemáticos que alejan (por exceso o defecto) al resultado del valor considerado
como verdadero.
Estas interferencias pueden ser de distintos tipos:
1.- Interferencias de origen químico, por ejemplo, la especie química perturbadora
origina una reacción coloreada con el reactivo o ligando similar a la que produce
el analito de la muestra.
2.- Interferencias de origen físico, por ejemplo, la presencia de partículas en
suspensión en una muestra puede causar dispersión de la radiación cuando se
realizan medidas de intensidad de fluorescencia del analito o su producto de
reacción.
3.- Interferencias de origen instrumental, consecuencia del control inadecuado del
caudal y/o temperatura en la cromatografía de gases.
4.- Interferencia de signo positivo (por exceso). Como la interferencia química.
5.- Interferencia de signo negativo (por defecto), por ejemplo, la presencia de una
especie enmascarante que reacciona competitivamente con el analito por el
reactivo.
6.- Interferencias con el mismo mecanismo como para que se produzca la señal del
analito (como la interferencia química).
7.- Interferencia con diferente mecanismo como para que se produzca la señal del
analito (como la interferencia física).
8.- Interferencia con efecto aditivo, causadas por especies con independencia de la
concentración del analito.

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9.- Interferencia con efecto proporcional, cuyo efecto perturbador depende de la
concentración del analito, y hace aumentar o disminuir la sensibilidad según la
pendiente del calibrado
10.- Interferencia con efecto múltiple que implican tanto errores aditivos como
proporcionales.
Una información analítica suministrada fuera de plazo es inútil y por tanto de mala
calidad, por lo tanto, la rapidez es una propiedad importante atribuible al proceso
analítico que define globalmente la productividad del laboratorio.
Se refiere al tiempo de análisis y se expresa como frecuencia de muestreo (𝛿);
numero de muestras (n) procesadas de forma completa, desde el muestreo, hasta la
consecución del resultado en periodo dado de tiempo (Ejemplo 1 hora)
𝜹 = n.h1- 4 - 10
El valor económico de cada análisis es un elemento sustancial de la productividad
del laboratorio. Con frecuencia los costes se convierten en un parámetro prioritario y
pueden clasificarse según varios criterios como costes generales (relacionados con
el montaje y mantenimiento del laboratorio de análisis), específicos (se refieren al
precio del análisis), fijos (relacionados con la instrumentación del laboratorio) y
variables (relacionados a la contratación de personal)
La automatización aumenta los gastos fijos (relacionados con una instrumentación
cara, útil para gran cantidad de muestras cuando se exige rapidez en la medida) y
disminuye los gastos variables (derivados de una reducción de personal).
El personal es un aspecto practico de gran trascendencia que caracteriza al proceso
analítico. Se puede dividir en dos grupos: El primero, relacionado con la seguridad
del operador, personal del laboratorio y medio ambiente (desechos); y el segundo,
relacionado con la comodidad del personal del laboratorio. (evitar tareas tediosas,
que impliquen estrés, etc.)
4.5 Selección de un método analítico. –
Es esencial definir con claridad la naturaleza del problema analítico. Analizando las
siguientes interrogantes:

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1. Que exactitud y precisión se requieren.
2. De cuanta muestra se dispone.
3. Cuál es el intervalo de concentración del analito.
4. Que componentes de la muestra interferirán
5. Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la matriz de la muestra.
6. Cuantas muestras debe analizarse.
Es de vital importancia la respuesta a la primera pregunta, ya que determina el tiempo
y el esmero que requerirá el análisis. La respuesta a la segunda y tercera determina
lo sensible que debe ser el método y al intervalo de concentraciones al que debe de
adaptarse. La respuesta a la cuarta pregunta determina que selectividad se
requiere. Es importante la respuesta a la quinta pregunta porque algunos métodos
analíticos sirven para disoluciones del analito, otros a muestras gaseosas y otros son
más adecuados para análisis directo de sólidos. Una consideración importante desde
el punto de vista económico es el número de muestras que hay que analizar. influye
en el tiempo y otros.
Teniendo en cuenta las respuestas a las seis cuestiones anteriores, se puede
escoger un método, siempre que se conozcan las características del funcionamiento
de los distintos métodos instrumentales indicados en la tabla N°01.
Ejemplo 4. 2.-
Dos clientes, quieren determinar el porcentaje de Hg en la muestra de cada uno:
A → Quiere conocer con gran exactitud el contenido en Hg en un cargamento
de mineral donde Hg es compuesto mayoritario, por lo que, podrá proveer
al laboratorio muestra en cualquier proporción.
B → Contenido en Hg en una moneda antigua con Hg a un nivel de ppm,
exigiendo que no sea dañada la moneda.
Aun cuando el problema es el mismo, el método analítico tendrá grandes diferencias:

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4.6 Calibración de métodos instrumentales (ISO International Estándar
Office)
El conjunto de operaciones que permiten establecer en determinadas condiciones
experimentales, la relación existente entre los valores indicados por el instrumento
con los valores obtenidos con la medida de un valor conocido. Una parte muy
importante de todos los procedimientos analíticos es la calibración y estandarización
del proceso.
La calibración determina la relación entre la respuesta analítica y la concentración
del analito. Por lo regular, se determina mediante el uso de normas químicas.
Casi todos los métodos analíticos requieren algún tipo de calibración según normas
químicas. Los métodos gravimétricos y algunos métodos coulombimétricos están
entre los pocos métodos absolutos que no se basan en la calibración de acuerdo
con normas químicas.
Comparación con estándares. –
Comparación directa:
Algunos procedimientos analíticos requieren la comparación de una propiedad
del analito (o del producto de una reacción con el analito) con estándares o
patrones tales que la propiedad que se está probando concuerde de manera
muy cercana con la del estándar.
Por ejemplo, en los primeros colorímetros, el color producido como resultado
de una reacción química de un analito se comparaba con el color producido por
la reacción de estándares. Si la concentración del estándar se variaba por
dilución, por ejemplo, era posible obtener una coincidencia de color casi exacta.
La concentración del analito era entonces igual a la concentración del estándar
después de la dilución. Tal procedimiento se llama comparación nula o
método de isomación.
Titulaciones
Están entre las más precisas de todos los procedimientos analíticos. En una
titulación, el analito reacciona con un reactivo estandarizado, el titulante, en una

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reacción de estequiometria conocida. Por lo regular, la cantidad de titulante varia
hasta que se alcanza la equivalencia química, según lo indica el cambio del color
del indicador químico o el cambio en una respuesta del instrumento.
La cantidad de reactivo estandarizado necesario para alcanzar la equivalencia
química se puede relacionar con la cantidad de analito presente, por lo tanto, la
titulación es un típico ejemplo de comparación química.
Calibración de un estándar externo. –
Un estándar o patrón externo se prepara por separado de la muestra. En cambio,
un estándar interno se añade a la muestra.
Los estándares externos se usan para calibrar instrumentos y procedimientos cuando
no hay efectos de interferencia de la matriz de componentes sobre la disolución del
analito. Se prepara una serie de tales estándares externos que contienen el analito
en concentraciones conocidas. Lo ideal es usar tres o más de las disoluciones en el
proceso de calibración. No obstante, se puede confiar en calibraciones de dos puntos
en algunos análisis de rutina.
Ejemplo: Soluciones estándar a diferentes concentraciones de analito más
un blanco CA = 0
𝑚𝑔
𝑚𝐿
de proteína

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La calibración se consigue al obtener la señal de respuesta (absorbancia, altura del
pico, área del pico) en función de la concentración conocida del analito.
Una curva de calibración se prepara con una gráfica de los datos o ajustándoles una
ecuación matemática aceptable, como la ecuación de la recta dada por la pendiente
y la ordenada al origen que se usa en el método de los mínimos cuadrados lineales
El paso siguiente es la etapa de predicción, en la que se obtiene la señal de respuesta
para la muestra y se usa para predecir la concentración desconocida del analito, Cx,
a partir de la curva de calibración o de la ecuación de mejor ajuste.
Para determinar una concentración desconocida Cx a partir de la recta de mínimos
cuadrados, se obtiene el valor de la respuesta del instrumento Yc para la incógnita, y
la pendiente y la ordenada al origen se usan para calcular la concentración
desconocida Cx como se muestra en la ecuación:
Yc = mCx + Ybl 4.11

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La concentración del analito en la muestra original se calcula luego mediante Cx
aplicando los factores de dilución convenientes tomados de los pasos que se
siguieron para preparar la muestra.
Ejemplo 4. 3
En un laboratorio se analizaron una serie de disoluciones estándar de plata por
espectrometría de absorción atómica de llama, obteniendo los resultados que
aparecen en el cuadro siguiente:
[Ag] ng/mL 0 5 10 15 20 25 30
A 0,003 0,127 0,251 0,390 0,498 0,625 0,763
a) Determinar la pendiente, la ordenada en el origen y el coeficiente de
determinación de la gráfica de calibración.
N°
[Ag] en ng/mL
Xi
Absorbancia (A)
Yi
X * Y X2 Y2
1 0 0,003 0,0000 0,00 0,000009
2 5 0,127 0,6350 25,00 0,016129
3 10 0,251 2,5100 100,00 0,063001
4 15 0,39 5,8500 225,00 0,152100
5 20 0,498 9,9600 400,00 0,248004
6 25 0,625 15,6250 625,00 0,390625
7 30 0,763 22,8900 900,00 0,582169
Σ𝑋𝑖 105 2,657 57,4700 2275,00 1,452037
m =
(𝑛•∑(𝑋•𝑌))−(∑ 𝑋•∑ 𝑌)
𝑛•∑ 𝑋2−(∑ 𝑋)
2

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b =
(∑ 𝑌•∑ 𝑋2)−(∑ 𝑋•∑ 𝑋•𝑌)
(𝑛•∑ 𝑋
2
−(∑ 𝑋)
2
𝑟2
=
(𝑛•∑(𝑋•𝑌)−(∑ 𝑋•∑ 𝑌))
2
(𝑛•∑ 𝑋2−(∑ 𝑋)
2
)•(𝑛•(∑ 𝑌
2
)−(∑ 𝑌)
2
)
Remplazando valores en las fórmulas se obtiene:
m = 0,02516429 → 0,025164
b = 0,00210714 → 0,00211
r2 = 0,99944349 → 0,9994
Gráficamente:
y = 0,0252x + 0,0021
R² = 0,9994
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 5 10 15 20 25 30 35
Absorbancia
(A)
Concentracion Ag (en ng/mL)
CURVA DE CALIBRACION

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b) Se realizó, por triplicado, un análisis de una disolución de plata en las mismas
condiciones que el calibrado anterior, obteniendo absorbancias de 0,308,
0,314 y 0,312. Calcular la concentración de la citada disolución.
DATOS
Absorbancia de la muestra: (Respuesta del instrumento “S” a tres alícuotas de la misma muestra)
𝑆𝑀 =
0,308+0,314+0,312
3
= 0,311333
S = mCx + b
Remplazando valores:
0,311333 = 0,025164Cx + 0,00211
Cx =
0,311333−0,002107
0,025164
= 12,288 ng/mL
c) Calcular el LOD con los datos experimentales siguientes:
yB = a; sB (= sx/y ) = 0,007, para un ajuste lineal tipo y = a + bx; Luego;
DATOS:
YB = 0,0021 (Señal promedio del blanco)
SB = 𝑆𝑥/𝑦 = 0,007 (Desviación estándar del blanco)
Límite de detección:
Sm = 𝑺bl + k Ss = 0,0021 + 3 * 0,007 = 0,02311
EL LIMITE DE DETECCION esta dado por:

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𝑪𝒎 =
𝒎
=
0,02311−0,00211
0,02516
= 0,835
𝑛𝑔
𝑚𝐿
Agregado de Patrón o Estándar
El estándar es agregado a las muestras a analizar, se relaciona la señal obtenida en
muestras con patrón con aquellas a las que no fue agregado el estándar.
Utilidad:
(1).- Cuando la matriz de una muestra sea, o bien desconocida o tan compleja que
no podría emplearse un estándar externo con suficiente garantía.
(2).- Cuando el proceso de preparación de la muestra o la técnica de ensayo sea
compleja o muy variable.
(3).- Cuando la medida dependa de condiciones instrumentales muy precisas y
difícilmente controlables
Suponga que varias alícuotas Vx de la solución desconocida cuya concentración es
Cx se vierten en matraces de volumen Vt. A cada uno de ellos se le añade un volumen
variable Vs de una solución patrón o estándar del analito que tiene una concentración
conocida Cs. Luego se añaden reactivos adecuados y cada solución se diluye a cierto
volumen. (vt)
Se efectúan entonces las mediciones instrumentales en cada una de las disoluciones
y se corrigen por alguna respuesta blanco para tener una respuesta neta S del
instrumento. Si la respuesta del instrumento corregida por el blanco es proporcional
a la concentración, como se supone que debe ser en el método de la adición
estándar, se puede escribir.
S =
𝐤 𝐕𝐬 𝐂𝐬
𝐕𝐭
+
𝐤 𝐕𝐱 𝐂𝐱
𝐕𝐭
4. 12
donde k es una constante de proporcionalidad.
Una gráfica de S en función de Vs es una recta de la forma:
S = mVs + b 4. 13

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donde la pendiente m y la ordenada al origen b se obtienen a partir de:
m =
k Cs
Vt
4. 14
b =
k Vx Cx
Vt
4. 15
Se puede ejecutar un análisis de mínimos cuadrados para determinar m y b; Cx se
obtiene de la relación de estas dos cantidades y los valores conocidos de Cs, Cx, Vx,
y Vs. Así,
𝑏
𝑚
=
k Vx Cx
V𝑡
k Cs
V𝑡
=
Vx Cx
𝐶𝑠
O bien;
Cx =
𝒃
𝒎
•
𝑪𝒔
𝑽𝒙
4. 16
Con el objetivo de ahorrar tiempo o muestra, se puede ejecutar un análisis de adición
estándar usando solo dos incrementos de la muestra. En este caso, se haría una sola
adición de Vs mL de estándar o patrón a una de las dos muestras, y se escribiría:
𝑺𝟏 =
𝒌 • 𝑽𝒙 • 𝑪𝒙
𝑽𝒕
4. 17
𝑺𝟏 =
𝒌 • 𝑽𝒙 • 𝑪𝒙
𝑽𝒕
+
𝒌 • 𝑽𝒔 • 𝑪𝒔
𝑽𝒕
4. 18
Donde s1 y s2 son las señales que resultan de la muestra diluida y de la muestra
diluida más el patrón, respectivamente.
Al dividir la segunda ecuación entre la primera y reacomodar términos se tiene,
𝑪𝒙 =
𝑺𝟏𝑪𝒔𝑽𝒔
(𝑺𝟐−𝑺𝟏)𝑽𝒙
4. 19

QMC208
El método de una sola adición es un poco más peligroso porque presupone una
relación lineal y no proporciona ninguna verificación de ella. El método de adiciones
múltiples por lo menos proporciona una verificación de la hipótesis de linealidad.
Ejemplo 4. 4.-
Para la determinación de aluminio en muestras de agua de río se aplicó el método
de adición de estándar. En todos los casos se utilizó un volumen de la muestra de 10
mL, y a las cuales se les adiciono una solución patrón (S) de aluminio 0,15 mM.
Finalmente, todas las soluciones se diluyeron a un volumen de 25 mL y se obtuvieron
los resultados siguientes:
Señal 5,0 10,1 15,1 20,0
Solución Muestra sola Muestra + 2 mL de S Muestra + 4 mL de S Muestra + 6 mL de S
Determine la concentración de Al en la muestra a partir de:
a.- Una gráfica de la señal medida, en función del volumen del estándar añadido.
b.- Una gráfica de la señal medida, en función de la concentración del estándar y
considere el efecto de dilución.
Solución:
Datos:
Una gráfica de la señal medida, en función del volumen del estándar añadido
Vs (en mL): eje X 0 2 4 6
Señal Medida “S”: eje Y 5,0 10,1 15.1 20.0

QMC208
m = 2,5
b = 5,05
R2 = 0,9999
Curva de calibración:
S = 2,5Vs + 5.05
En este problema, Cs = 0,15 mM, Vx = 10 mL, y Vt = 25 mL. La grafica de los datos
se ilustra en la siguiente figura, y en ella se demuestra que hay una relación entre la
señal medida S del instrumento y la concentración del estándar Cs.
Curva de calibración:
S = 2,5Vs + 5.05
R2 = 0,9999
Remplazando valores en la Ec. 4. 16:
Cx =
𝐛 𝐂𝐬
𝒎 𝑽𝒙
=
𝟓.𝟎𝟓
𝟐.𝟓
*
𝟎.𝟏𝟓 𝒎𝑴
𝟏𝟎
= 0.03 mM *
𝑴
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎𝑴
= 3.03 x 10-5 M
y = 2,5x + 5,05
R² = 1
0
5
10
15
20
25
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Señal
del
Instrumento
"S"
Volumen del estandar "S": (en mL)
CURVA DE CALIBRADO

QMC208
O también Cx puede calcularse: El valor extrapolado, el volumen de reactivo que
corresponde a la respuesta cero del instrumento, en este caso es de -2,020 mL.
S = 2,5Vs + 5.05
Si: S = 0 ⇒ 0 = 2,5(Vs)0 + 5.05
(Vs)0 = -
𝟓.𝟎𝟓
𝟐.𝟓
= - 2.020 mL
𝑪𝒙 = -
(𝑽𝒔)𝒐• 𝑪𝒔
𝑽𝒙
= -
(𝐕𝐬)𝐨 ∗ 𝐂𝐬
𝐕𝐱
= -
−2.020 𝑚𝐿 ∗0,15 𝑚𝑀
10 𝑚𝐿
= 0,03030 mM
= 3,03 x 10-5 M
Una gráfica de la señal medida, en función de la concentración del
estándar y considere el efecto de dilución.
C1 * V1 = C2 * V2 ⇒ C2 = (0,15 mM * 2 mL)/25 mL
= 0,012 mM = 1,2 x 10-5 M
Solución Señal [S] x 10-5
M
Muestra sola 5,0 0
Muestra + 2 mL de S 10,1 1,2

QMC208
En este problema, Cs = 0,15 mM, Vx = 10.0 mL, y Vt = 25 mL. La grafica de los datos
se ilustra en la siguiente figura, y en ella se demuestra que hay una relación entre la
señal medida S del instrumento y la concentración del estándar Cs.
CURVA DE CALIBRADO
S = 4,1667Cs + 5.05
Cx =
𝑏
𝑚
*
𝑉𝑡
𝑉𝑥
Cx =
𝑏
𝑚
*
𝑉𝑡
𝑉𝑥
=
5.05
4,1667
*
25
10
= 3.03 x 10-5 M
Ventajas de los métodos instrumentales
❑ Ahorran tiempo
❑ Requieren menos separaciones químicas
❑ Son más sensibles
y = 4,1667x + 5,05
R² = 1
0
5
10
15
20
25
-2 -1 0 1 2 3 4
Señal
del
instrumento
"S"
[S] x 10 -5 M
CURVA DE CALIBRADO

QMC208
❑ Son seguros
Comparación entre métodos químicos e instrumentales:
La comparación de estos métodos se puede realizar sobre la base de sus
características de bondad, concretadas en la precisión, exactitud, sensibilidad,
selectividad, rapidez y coste.
En relación con la precisión, los métodos químicos suelen ser más precisos en
términos absolutos que los métodos instrumentales.
Los métodos químicos son más exactos para altas concentraciones, aumentando el
error de estos métodos a medida que la concentración disminuye, condiciones en las
que los métodos instrumentales son más exactos
Los métodos instrumentales son más sensibles que los métodos químicos. Esto
implica que son capaces de detectar y determinar cantidades de analito mucho más
pequeñas que los métodos clásicos, lo cual los hace particularmente útiles para el
análisis de trazas, de gran importancia, por ejemplo, en muestras biológicas,
medioambientales y otras.
La selectividad de los métodos instrumentales es muy diversa, existiendo algunos
muy selectivos, en especial, algunos métodos ópticos
Con respecto a la rapidez, los métodos instrumentales son más rápidos para
determinaciones en serie o de rutina.
Requieren un tiempo de puesta a punto, pero luego suelen ser rápidos. Además,
suelen ser fácilmente automatizables, ya que muchos dan respuestas rápidas y
continuas, haciendo posible su adaptación a análisis de control, lo cual permite, tras
una interpretación, pasar a la acción en poco tiempo.

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