Portafolio Análisis Instrumental

El análisis instrumental se refiere específicamente a los métodos que se apoyan
en aparatos o instrumentos, los cuales son de gran ayuda ya que convierten la
información química a una forma que fácilmente podemos interpretar.
La necesidad de una mayor precisión en los análisis y el avance de la tecnología
en países como Estados Unidos o Alemania hicieron posible la aparición de
instrumentos como el espectrofotómetro ultravioleta o infrarrojo, los
espectrofotómetros de emisión entre otros.

 Curva de calibración.
Un procedimiento analítico muy utilizado en análisis cuantitativo es el llamado de
calibración que implica la construcción de una “curva de calibración”. Una curva de
calibración es la representación gráfica de una señal que se mide en función de la
concentración de un analito.
La calibración incluye la selección de un modelo para estimar los parámetros que
permitan determinar la linealidad de esa curva. y, en consecuencia, la capacidad
de un método analítico para obtener resultados que sean directamente
proporcionales a la concentración de un compuesto en una muestra, dentro de un
determinado intervalo de trabajo.
 En el procedimiento se compara una propiedad del analito con la de
estándares de concentración conocida del mismo analito (o de algún otro
con propiedades muy similares a éste).
 Para realizar la comparación se requiere utilizar métodos y equipos
apropiados para la resolución del problema de acuerdo al analito que se
desee determinar.
 La etapa de calibración analítica se realiza mediante un modelo de línea
recta que consiste en encontrar la recta de calibrado que mejor ajuste a una
serie de “n” puntos experimentales, donde cada punto se encuentra definido
por una variable “x” (variable independiente, generalmente concentración
del analito de interés) y una variable “y” (variable dependiente,
generalmente respuesta instrumental). La recta de calibrado se encuentra
definida por una ordenada al origen (b) y una pendiente (m), mediante la
ecuación y = mx + b.
 A partir de la curva de calibración (conjunto de concentraciones que
describen el intervalo en el cual se deberá cuantificar el compuesto por
analizar) y a fin de asegurar que la recta encontrada con los puntos
experimentales se ajuste correctamente al modelo matemático de la
ecuación se calculan los valores de la ordenada al origen, la pendiente y el
coeficiente de determinación (r2).

 Por tener una buena exactitud y confiabilidad estadística, el método más
empleado para encontrar los parámetros de la curva de calibrado es el
método de los mínimos cuadrados.
 Este método busca la recta del calibrado que haga que la suma de los
cuadrados de las distancias verticales entre cada punto experimental y la
recta de calibrado sea mínima o tienda a cero.
 A la distancia vertical entre cada punto experimental y la recta de calibrado
se le conoce como residual. En forma gráfica se representa como:
 Construcción de una Curva de Calibración.
1. Tener los 2 tipos de disoluciones:
 Patrón o estándar: Contiene cantidades conocidas de analito.
 Blanco: Contiene todos los reactivos y disolventes usados en el
análisis (matriz), pero sin el analito, mide la respuesta del

procedimiento analítico a las impurezas o interferencia que exista en
los reactivos.
2. Preparar estándares que cubran el intervalo adecuado de
Concentración y medir la respuesta del procedimiento analítico.
3. Restar la respuesta media de los tres blancos de la respuesta medida
para obtener la respuesta corregida. El blanco mide la respuesta del
procedimiento cuando no hay analito presente.
4. Trazar un gráfico con las respuestas corregidas frente a la
concentración del analito. Hallar la recta que “mejor” se ajusta a los
datos (incluyendo el blanco) situados dentro del tramo lineal.

 Análisis Espectroscópico.
 Espectro Electromagnético.
Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles.
Se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo
de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren
longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un
átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías
de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el
tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y
continuo.
Este espectro se ha dividido en diferentes regiones, pero que no tienen fronteras
rígidas entre regiones adyacentes. Se utilizan dos parámetros comunes para
referirse al espectro electromagnético: frecuencia y longitud de onda.

La radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio,
microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta,
rayos X y rayos gamma.
Ondas suficientemente cortas. Son
absorbidas por moléculas que tienen
un momento dipolar en líquidos
MICROONDAS
Es absorbida por los modos rotatorios
de las moléculas en fase gaseosa
INFRARROJO
VISIBLE
ULTRAVIOLETA
RAYOS X
RAYOS GAMMA
Los rayos x duros tienen longitud de
onda más cortas que los rayos x suaves
Son absorbidas y emitidas por
electrones en las moléculas
Puede romper enlaces químicos
haciendo a las moléculas radioactivas o
ionizadas lo que cambia su
comporttamiento

 Métodos espectroscópicos de análisis
Se basan en la medición de la radiación electromagnética emitida o absorbida por
la materia.
Emisión: utilizan la radiación emitida por una sustancia que ha sido excitada por
una energía térmica, eléctrica o electromagnética, al pasar al estado fundamental.
Esta radiación es característica del material o compuesto emisor.
Absorción: se basan en la disminución de potencia de una radiación
electromagnética que ha interaccionado con la materia.
Miden la relación entre intensidad final - inicial mediante un parámetro
denominado Transmitancia.
Ambos tránsitos se realizan entre niveles que están cuantizados.
Para pasar de un nivel a otro tiene que haber una variación de energía cuatizada.
Para que haya interacción entre la radiación electromagnética y la materia es
necesario:
 que la energía asociada a esa radiación electromagnética satisfaga a la
necesidad de energía de ese salto.
 tiene que existir una probabilidad de transmisión entre niveles.
Son dos condiciones necesarias para darse un método espectroscópico.
Propiedades de la radiación electromagnética
La radiación electromagnética es una forma de energía que se transmite en el
espacio (v = 3·108 m/s) sin necesidad de medio ni apoyo para transmitirse, y no va
acompañada de materia.
La naturaleza de la radiación electromagnética es dual, por una parte tiene
naturaleza ondulatoria y por otro lado tiene naturaleza corpuscular.
 Transmitancia.
La transmitancia se define como la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo
en determinada cantidad de tiempo.

Existen varios tipos de transmitancia, dependiendo de qué tipo de energía
consideremos.
La transmitancia óptica se refiere a la cantidad de luz que atraviesa un cuerpo, en
una determinada longitud de onda. Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo
traslúcido, una parte de esa luz es absorbida por el mismo, y otra fracción de ese
haz de luz atraversará el cuerpo, según su transmitancia. El valor de la
transmitancia óptica de un objeto se puede determinar según la siguiente
expresión:
I es la cantidad de luz transmitida por la muestra e I0 es la cantidad total de luz
incidente.
Muchas veces encontraremos la transmitancia expresada en porcentaje, según la
fórmula:
Podemos hablar de transmitancia térmica como la cantidad de energía en forma
de calor que atraviesa un cuerpo, en cierta unidad de tiempo. Si tenemos en
cuenta un cuerpo con caras planas y paralelas, y entre sus caras hay una
diferencia térmica, esta diferencia constituye la transmitancia térmica del cuerpo.
La transmitancia térmica es el inverso de la resistencia térmica. Se puede definir
según la siguiente fórmula:
En esta expresión tenemos que
U = transmitancia en W/m2. Kelvin
S = superficie del cuerpo en m2.
K = diferencia de temperaturas en grados Kelvin.
El concepto de este tipo de transmitancia es aplicado en los cálculos para
construir aislamientos térmicos y para calcular pérdidas de energía en forma de
calor.

También se toman en cuenta estos conceptos al momento de calefaccionar una
habitación, ya que hay que calcular qué potencia se necesitará en un determinado
período, para lograr una cierta temperatura en la habitación, teniendo en cuenta la
pérdida de calor debido a la transmitancia de las paredes de la habitación.
 Absorbancia
Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esta luz es
absorbida por el cuerpo, y el haz de luz restante atraviesa dicho cuerpo. A mayor
cantidad de luz absorbida, mayor será la absorbancia del cuerpo, y menor
cantidad de luz será transmitida por dicho cuerpo. Como se ve, la absorbancia y la
transmitancia son dos aspectos del mismo fenómeno. La absorbancia, a una
determinada longitud de onda lambda, se define como:
Donde I es la intensidad de la luz que pasa por la muestra (luz transmitida) y I0 es
la intensidad de la luz incidente.
La medida de la absorbancia de una solución es usada con mucha frecuencia en
laboratorio clínico, para determinar la concentración de analitos tales como
colesterol, glucosa, creatinina y triglicéridos en sangre. Cada uno de estos analitos
se hace reaccionar químicamente con determinados compuestos, a fin de obtener
una solución coloreada. A mayor intensidad de color, mayor será la absorbancia
de la solución en una determinada longitud de onda. La absorbancia es entonces
directamente proporcional a la concentración del analito en sangre.
Para medir esta absorbancia, se hace incidir un haz de luz con determinada
intensidad y longitud de onda, sobre la solución, y se mide la luz transmitida al otro
lado de la cubeta que contiene dicha solución. Estas técnicas están comprendidas
en el área de la espectrofotometría.

 Ley de Beer.
Dentro de un fotómetro de optek, se utiliza un haz de luz enfocado de manera
precisa para penetrar el elemento del procesado. Una célula fotoeléctrica de silicio
mide la intensidad resultante de luz. La alteración de la intensidad de la luz,
causada por la absorción y/o difusión está explicada en la Ley Lambert-Beer.
La Ley Lambert Beer es un medio matemático de expresar cómo la materia
absorbe la luz. Esta ley afirma que la cantidad de luz que sale de una muestra es
disminuida por tres fenómenos físicos:
 La cantidad de material de absorción en su trayectoria
(concentración)
 La distancia que la luz debe atravesar a través de la muestra
(distancia de la trayectoria óptica)
 La probabilidad de que el fotón de esa amplitud particular de onda
sea absorbido por el material (absorbencia o coeficiente de
extinción)
Esta relación puede ser expresada como:
A = εdc
Donde
A = Absorbancia
ε = Coeficiente molar de extinción
d = Distancia en cm
c = Concentración molar
Transmitancia
A medida que un haz de luz atraviesa un medio absorbente, la cantidad de luz
absorbida en cualquier volumen es proporcional a la intensidad de luz incidente
multiplicado por el coeficiente de absorción. Consecuentemente, la intensidad de
un haz incidente decae exponencialmente a medida que pasa a través del
absorbente. Esta relación cuando se expresa como Ley de Lambert es:

T = 10-εcd or T = 10-A
Donde
T = Transmitancia
ε = Coeficiente molar de extinción
c = Concentración molar del absorbente
d = Distancia en cm
En un enfoque simplificado, la transmitancia puede ser expresada como la
intensidad de la radiación incidente, Io, que divide a la luz emergente de la
muestra, I. Se refiere a la relación I/Io como transmitancia o sencillamente T.
Absorción
La transmitancia puede ser trazada en relación a la concentración, pero la relación
no es lineal. El logaritmo negativo en base 10 de la transmitancia sí es, sin
embargo, lineal con la concentración.
De esta manera, la absorción es medida como:
A = -log10 (I/Io) or A = -log10 (T)

 Metodo de Color-Mezcla.
El color que parece que tiene un determinado objeto depende de qué partes
del espectro electromagnético son reflejadas por él, o dicho a la inversa, qué
partes del espectro no son absorbidas.
Se necesitan tres cosas para ver un color: una fuente de luz, una muestra y un
detector (que puede ser un ojo).
Los colores no son más que un producto de la mente. El cerebro ve diferentes
colores cuando el ojo humano percibe diferentes frecuencias de luz. La luz es una
radiación electromagnética, igual que una onda de radio, pero con una frecuencia
mucho más alta y una longitud de onda más corta.
El ojo humano sólo está capacitado para percibir un rango limitado de estas
frecuencias, intervalo que se denomina “espectro visible de la luz”, y que abarca
desde los tonos rojos del orden de los 705 nanómetros (nm) hasta los tonos azul
violáceos del orden de los 385 nm, pasando por todos los colores intermedios.
Las longitudes de onda que quedan fuera del espectro visible por ser superiores a
la del color rojo se denominan “ondas infrarrojas” y se perciben como energía
térmica (calórica). En el otro extremo, mas allá del espectro visible del violeta, se
encuentra la luz ultravioleta, cuyo contenido energético es tal que puede broncear
la piel.
Cuando el ojo humano recibe luz que contiene igual cantidad de cada una de las
longitudes de onda de la parte visible del espectro, ésta es percibida como luz
blanca. La luz diurna, por ejemplo, contiene todas las longitudes de onda y por eso
se percibe como blanca.
Teoría del color: es un grupo de reglas básicas en la mezcla de colores para
conseguir el efecto deseado combinando colores de luz o pigmento.

Luz: parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo
humano.
Pigmento: es un material que cambia el color de la luz que refleja como resultado
de la absorción selectiva del color.
Teoría de Ostwald
La Teoría del color que propone Wilhelm Ostwald consta de cuatro sensaciones
cromáticas elementales (amarillo, café, morado y verde) y dos sensaciones
acromáticas las cuales son intermedias.
Modelo de color RGB
La mezcla de colores luz, normalmente rojo, verde y azul, se realiza utilizando el
sistema de color aditivo, también referido como el modelo RGB o el espacio de
color RGB. Todos los colores posibles que pueden ser creados por la mezcla de
estas tres luces de color son aludidos como el espectro de color de estas luces en
concreto. Cuando ningún color luz está presente, uno percibe el negro. Los
colores luz tienen aplicación en los monitores de un ordenador, televisores,
proyectores de vídeo y todos aquellos sistemas que utilizan combinaciones de
materiales que fosforecen en el rojo, verde y azul.

 Espectrofotómetro visible.
La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales
de moléculas, y además, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.
Se utiliza de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes
de soluciones de iones de metales de transición y compuestos orgánicos
altamente conjugados.
El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación
absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida
de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.
Todas las sustancias pueden absorber energía radiante. El vidrio, que parece ser
completamente transparente, absorbe longitudes de onda que pertenecen al
espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del IR. La absorción de
las radiaciones UV, visibles e IR depende de la estructura de las moléculas, y es
característica para cada sustancia química. El color de las sustancias se debe a
que absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y
sólo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida.
Esta espectrofotometría utiliza radiaciones del campo UV de 80 a 400 nm,
principalmente de 200 a 400 nm (UV cercano) y de luz visible de 400 a 800 nm,
por lo que es de gran utilidad para caracterizar las soluciones en la región
ultravioleta-visible del espectro. Se rige por una ley muy importante: la ecuación de
Beer-Lambert.

 Espectrometría de absorción atómica.
Para obtener espectros ópticos atómicos y espectros de masa atómicos, los
constituyentes de una muestra se deben convertir en átomos o iones gaseosos
que puedan ser determinados por mediciones espectrales de emisión, absorción,
fluorescencia o masa.
La precisión y la exactitud de los métodos atómicos dependen en gran medida del
proceso de atomización y del método para introducir la muestra en la región de
atomización.
la espectroscopia de emisión y absorción atómica se usa casi exclusivamente para
el análisis de átomos. Por consiguiente, la técnica resulta casi insuperable como
método de análisis elemental de metales.
Los átomos individuales también absorben la radiación y llegan a estados de ener-
gía electrónica excitados. Estos espectros de absorción son más sencillos que los
espectros moleculares debido a que los estados de energía electrónicos no tienen
subniveles de energía vibracional ni rotacional.
Los componentes básicos de un equipo de absorción atómica son:
Proceso de espectroscopia de absorción atómica

 Espectroscopia de Infrarrojo.

 Espectroscopia de infrarrojo
Utiliza la radiación del espectro electromagnético cuya longitud de onda (λ) está
comprendida entre los 800 y los 400000 nm (0.8 y 400 μ 1 μ = 10-4 cm) y su
efecto sobre la materia orgánica, como se indicó con anterioridad, es producir
deformaciones de los enlaces de la sustancia. Debido a su gran amplitud se suele
dividir en tres zonas:
Siendo el IR medio el normalmente utilizado experimentalmente en determinación
estructural (2.5 - 16 μ). Debido a consideraciones de tipo histórico la unidad más
usada en la espectroscopia infrarroja no es la longitud de onda (λ) sino el número
de onda (υ,υ = 1/ λ cm-1), correspondiendo el IR medio a la zona comprendida
entre 4000 y 625 cm-1.
El aspecto típico de un espectro IR es el que se muestra en la figura:
Cada absorción observable en el espectro corresponde a una vibración
determinada de algún enlace dentro de la molécula.
Hay diferentes modos normales de vibración en las moléculas, llevan asociado un
movimiento característico de los átomos, los principales son: las deformaciones de
enlace, angulos de valencia, angulos diedros, deformaciones fuera del plano, etc.

GRUPO FUNCIONAL
NUMERO
DE ONDA
(cm-1
)
GRUPO
FUNCIONAL
NUMERO
DE ONDA
(cm-1
)
OH
(enlace de hidrógeno)
3100-3200 -C ≡ C- 2300-2100
OH
(sin enlace de hidrógeno)
3600 -C ≡ N ~ 2250
Cetonas 1725-1700 -N=C=O ~ 2270
Aldehídos 1740-1720 -N=C=S ~ 2150
Aldehídos y cetonas α,β-
insaturados
1715-1660 C=C=C ~ 1950
Ciclopentanonas 1750-1740 NH 3500-3300
Ciclobutanonas 1780-1760 C=N- 1690-1480
Ácidos carboxílicos 1725-1700 NO2 1650-1500
1400-1250
Esteres 1750-1735 S=O 1070-1010
Esteres α,β-insaturados 1750-1715 sulfonas 1350-1300
1150-1100
δ-Lactonas 1750-1735 Sulfonamidas y
sulfonatos
1370-1300
1180-1140
γ-lactonas 1780-1760 C-F 1400-1000
Amidas 1690-1630 C-Cl 780-580
-COCl 1815-1785 C-Br 800-560
Anhidridos 1850-
1740(2)
C-I 600-500

 Modelo Vibracional.
Las vibraciones moleculares pueden estudiarse con el modelo del oscilador
armónico cuántico. La energía viene dada por:
Ev=(v+12)hν(1)
Los distintos niveles de energía vienen dados por el número cuántico v, que toma
valores 0.1.2.3.4.....
h es la constante de Planck y ν la frecuencia del oscilador que viene dada por la
expresión:
ν=12πkμ−−√(2)
Donde k es la constante de fuerza del muelle y μ la masa reducida del
sistema. μ=m1m2m1+m2.
Dividiendo la frecuencia entre la velocidad de la luz se obtiene número de
ondas ν¯
ν¯=12πckμ−−√(3)
El estudio de la ecuación (3) nos permitirá predicir a qué número de ondas
absorben radiación infrarroja los enlaces de una molécula. Esta ecuación sólo es
aplicable a las vibraciones de tensión.
Frecuencias de absorción altasLa ecuación (3) indica que masas reducidas
pequeñas (átomos de poca masa) y constantes de fuerza altas (enlaces fuertes)
conducen a frecuencias altas. En estas condicionees las bandas de absorción
salen a numeros de onda altos.

Como puede observarse en el gráfico las frecuencias altas dan lugar a un mayor
espaciado entre los niveles energéticos.
Frecuencias de absorción bajas
La ecuación (3) indica que masas reducidas grandes y constantes de fuerza
pequeñas (enlaces débiles) conducen a frecuencias bajas. En estas condicionees
las bandas de absorción salen a numeros de onda bajos.
Como puede observarse en el gráfico las frecuencias bajas dan lugar a un menor
espaciado entre los niveles energéticos.

 Lámpara de Cátodo Hueco.
Una lámpara de cátodo hueco (LCH) es un tipo de lámpara que es usada en física
y química como una fuente de líneas espectrales, generalmente para el
funcionamiento de espectrómetros de absorción atómica y como estabilizador de
frecuencias de láser.
Para analizar los constituyentes atómicos de una muestra es necesario atomizarla.
La muestra debe ser iluminada por la luz. Finalmente, la luz es transmitida y
medida por un detector. Con el fin de reducir el efecto de emisión del atomizador o
del ambiente, normalmente se usa un espectrómetro entre el atomizador y el
detector.
Una lámpara de cátodo consiste en dos electrodos (un cátodo y un ánodo) en el
interior de un cilindro de cristal .El cátodo está recubierto con el metal puro o un
compuesto que contenga el analito. El ánodo es un alambre de wolframio o
níquel. El cilindro de vidrio contiene un gas noble, a baja presión. se aplica un
potencial para ionizar a las moléculas.
La emisión de la lámpara de cátodo hueco se produce exactamente a la misma
longitud de onda que la línea de absorción que se utiliza para excitar los átomos
producidos en el horno ya que en ambo casos se produce la misma transición.
 Cuando se aplica un potencial entre los dos electrodos se produce una
descarga que ioniza a las moléculas de gas noble.
 Los iones producidos son atraídos eléctricamente hacia el cátodo, y las
colisiones resultantes inducen la vaporización de los átomos de analito.
 En este proceso los electrones de los átomos de analito son excitados, y al
volver al estado fundamental emiten su radiación característica.
 Finalmente, los átomos de analito se depositan sobre la superficie del
cátodo. No obstante, un fracción se deposita sobre las paredes de la
lámpara y ya no son útiles para un nuevo ciclo.

A través de esta serie de procesos se obtiene un haz de radiación bien
concentrado, ya que casi toda la totalidad de los eventos ocurren dentro del
cátodo de la lámpara. También el resultado final es la obtención de un espectro
característico de elemento del que está hecho el cátodo de la lámpara.
 Tipos de Flama.
Atendiendo a como se incorpora el oxígeno a la llama, podemos distinguir:
Llamas de premezcla.- Cuando el combustible y comburente van mezclados
previamente a la combustión, como en el caso de un mechero bunsen. En estas
llamas la combustión es más completa y permiten alcanzar mayores temperaturas,
presentando otras características como la tonalidad azul.
Llamas de difusión.- Cuando el comburente se incorpora a la combustión debido
al movimiento convectivo de la propia llama, como en el caso de una vela. En este
caso la reacción se produce en el exterior de la llama y la combustión es más
incompleta y por lo tanto alcanzan una menor temperatura. Estas llamas pueden
variar de color aunque predomina el amarillo.
Llamas de Premezcla.
Se pueden diferenciar tres zonas:1
 Zona de precalentamiento: Al salir la mezcla de combustible/comburente
aún no posee la temperatura necesaria para reaccionar, aumentando esta
según se aproxima a la siguiente zona

 Zona de reacción: Una vez alcanzada la temperatura de ignición la mezcla
reacciona liberando calor y formando los productos en función de los reactivos.
 Zona de post reacción: Los gases productos de la reacción se van enfriando y
dejan de emitir luz.
Una definición más breve: son aquellas en la que el combustible fluye con un
adicional de aire u oxígeno. Ejemplo: quemadores de gas.
Llamas de difusión
Debido a su complejidad, es donde más se ha avanzado gracias a los avances en
el aparataje de medición, pudiendo describirse varios modelos.
Modelo de tres zonas o las partes de la llama
El primero que publicó un estudio científico sobre la llama y su estructura fue
Michael Faraday en 1908 con The Chemical History Of A Candle en el que
mediante unos sencillos experimentos identificó tres zonas en la llama:
 Zona interna: La cera fundida de la vela se vaporiza alrededor de la mecha,
creando una zona en la que lo único que hay es gases combustibles por lo que
no puede combustionar. A esta zona también se le denomina zona fría o zona
oscura ya que en ella no se emite luz.
 Zona intermedia: En el límite de la zona interna el combustible comienza a
mezclarse con el oxígeno circundante permitiendo su combustión. Es la región
en la que la temperatura es muy elevada de forma que emite luz.
 Zona externa: En ella predomina el oxígeno circundante, por lo que los
radicales libres formados en las zonas de mayor temperatura se combinan con
el oxígeno completando la oxidación o bien escapando en forma de hollín.
Modelo de cuatro zonas
Estudios más recientes han permitido observar que las llamas de difusión presenta
zonas en las que su combustión se asemeja a las llamas de premezcla en
aquellas zonas que mejor aporte de oxígeno tienen, en la zona inferior y en la
capa más externa, apreciable a simple vista ya que presentan características
comunes como poca luminosidad y color azulado.
Partes de la llama:
1. zona fría (cono interno)
2. 300° - 350°

3. zona reductora (cono luminoso) 1570° - 1540°
4. zona oxidante (cono calorífero) 1540°
 Funciones de la Llama.
 Pasar la muestra a analizar de estado líquido a gaseoso.
 Descompone compuestos moleculares en átomos individuales.
 Excita los átomos.

 Ecuación de Boltzmann.
Dado un conjunto numeroso de átomos de hidrógeno, no todos tienen la energía
del estado fundamental, sino que una pequeña parte de los átomos está en
estados excitados. La distribución responde a la ecuación de Boltzmann, según la
cual, si se considera una gran colección de átomos de un tipo determinado, la
relación entre el número de átomos NA que se halla en un estado A de energía EA
y el número de átomos NB en un estado B de energía EB.
Determina la relación entre el número de población de un nivel específico de
energía y la temperatura.
Cuanto mayor es la temperatura, mayor es el número de población .
Cuanto mayor es el nivel de energía, el número de población es más bajo.
𝑁𝑗
𝑁𝑜
=
𝑃𝑗
𝑃𝑜
𝑒𝑥𝑝−(
𝐸𝑗
𝐾𝑇
)
𝑁𝑜= nunmero de atomos en estado basal
T= temperatura absoluta
Si sobre un solo átomo de hidrógeno que se encuentra en su estado fundamental
incide un haz de radiación policromática, el átomo podrá absorber un fotón de
energía 10,2 eV para pasar al segundo nivel, o bien fotones de energías iguales a
cualquier diferencia entre la del estado fundamental y alguno de los excitados.
Cuando se dispone de un gran conjunto de átomos de hidrógeno, la mayoría
tendrá la energía del estado fundamental, pero algunos estarán excitados (según
la ecuación de Boltzmann). Si la colección se somete a una radiación
policromática, algunos de los átomos en el estado fundamental absorberán
fotones de energía suficiente para “subir” al primer estado excitado; otros llegarán
al segundo, tercero o sucesivos estados excitados absorbiendo fotones más
energéticos. Los escasos átomos que estaban originalmente en el primero
excitado podrán pasar al segundo, tercero, etc., pero, como su número en general
es muy pequeño, estas transiciones serán difícilmente observables
experimentalmente, salvo a muy altas temperaturas.

 Cromatografía de gases
La cromatografía de gases es la técnica a elegir para la separación de
compuestos orgánicos e inorgánicos térmicamente estables y volátiles.
Tipos de cromatografía de gases
La cromatografía gas-líquido (GLC, de gas-liquid chromatography) lleva a cabo la
separación por medio del reparto de los componentes de una mezcla química,
entre una fase gaseosa que fluye (móvil) y una fase líquida estacionaria sujeta a
un soporte sólido. La cromatografía gas-sólido (GSC, de gas-solid
choromatography) utiliza un absorbente sólido como fase estacionaria. La
disponibilidad de detectores versátiles y específicos, y la posibilidad de acoplar el
cromatógrafo de gases a un espectrómetro de masas o a un espectrofotómetro de
infrarrojo, amplían aún más la utilidad de la cromatografía de gases.
Objetivos de una cromatografía de gases.
1. Proporcionar un gasto o flujo constante del gas transportador (fase móvil)
2. Permitir la introducción de vapores de la muestra en la corriente de gas que
fluye
3. Contener la longitud apropiada de fase estacionaria
4. Mantener la columna a temperatura apropiada
5. Detectar los componentes de la muestra conforme eluyen de la columna
6. Proveer una señal legible proporcional en magnitud a la cantidad de cada
componente
Requerimientos de un equipo de cromatografía de gases
El corazón de los procesos de cromatografía de gases es la separación en
columna.
Los requerimientos básicos en un equipo de cromatografía de gases son:
1. Gas de arrastre o acarreador
2. Puerto de inyección
3. Una columna
4. Un detector
5. Un registrador o cualquier otro dispositivo de salida para medir la señal del
detector
6. Cromatogramas
En la siguiente figura de detallan estos requerimientos en un cromatógrafo de
gases:

Esquema de un cromatógrafo de gases:
Aplicaciones de la cromatografía de gases
La cromatografía de gases tiene amplia aplicación, en las industrias se enfoca
principalmente a evaluar la pureza de los reactantes y productos de reacción o
bien a monitorear la secuencia de la reacción, para los fabricantes de reactivos
químicos su aplicación para la determinación de la pureza es lo más importante.
En la investigación es un auxiliar indispensable para diversas técnicas de
evaluación, entre las principales están los estudios cinéticos, análisis de adsorción
a temperatura programada, determinación de áreas específicas por adsorción de
gas y determinación de isotermas de adsorción.
En el campo también pueden ser aplicados, principalmente en estudios de
contaminantes del agua: insecticidas en agua, pesticidas en aguas de lagos,
lagunas, ríos; desechos industriales descargados en ríos o lagunas.
En la industria del petróleo juega una función primordial, por medio de la
cromatografía se pueden analizar los constituyentes de las gasolinas, las mezclas
de gases de refinería, gases de combustión, etc.
Las aplicaciones de la cromatografía son múltiples y la convierten en la técnica de
análisis más poderosa que existe, su utilización requiere principalmente de
constancia y entusiasmo.

Método de calibración externa
A diferencia de la calibración interna, las muestras y patrones se determinan de
manera separada.
 La muestra no está presente.
 Primero se inyecta una muestra.
 Luego, se inyecta de nuevo pero con la sustancia que se requiere analizar.
 Se agrega en la misma cantidad a toda la curva de calibración.
El método consiste en colocar siempre la misma cantidad de testigo interno que es
una solución estándar de la sustancia. De esta manera al graficar se pueden
encontrar los valores correspondientes a dichas característica.
 La clave de la cromatografía de gases se encuentra en la regulación de las
temperaturas.

 Cromatografía de líquidos:
La cromatografía de líquidos es un método de separación física basado en la
distribución de los componentes de una mezcla entre una fase estacionaria y una
fase móvil que en este caso es un líquido.
La cromatografía líquida “clásica” se lleva a cabo en una columna generalmente
de vidrio, la cual está rellena con la fase estacionaria. Luego de sembrar la
muestra en la parte superior, se hace fluir la fase móvil a través de la columna por
efecto de la gravedad
La cromatografía de líquidos está basada en la polaridad de las sustancias y es
necesario “jugar” con esta propiedad a lo largo del tiempo para lograr un mejor
desempeño.
Dependiendo del tipo de fase estacionaria y del tipo de fenómeno físico que
provoca la separación, la cromatografía líquida de alta resolución puede
clasificarse en:
1. Cromatografía de adsorción: La fase estacionaria es un sólido y
se utiliza casi exclusivamente sílice (sílica) y en casos discretos alúmina.
2. Cromatografía de reparto o partición. Actualmente se utiliza
como fase estacionaria compuestos ligados químicamente a un soporte
sólido de sílice. Se puede subdividir en cromatografía en fase normal y en
fase inversa. En la cromatografía en fase normal la fase estacionaria es
polar y la fase móvil es poco polar. En esta modalidad los compuestos
más polares quedan más retenidos mientras que los menos polares eluyen
primero. En la cromatografía en fase inversa, el compuesto unido
químicamente es no polar, frecuentemente hidrocarburo alifático, y se
emplean las fases móviles son solventes polares. En este caso, las
sustancias más polares eluyen primero y las hidrofóbicas quedan más
retenidas.
3. Cromatografía de iones. Se utilizan columnas rellenas con fases
estacionarias con una determinada carga que retienen iones de carga
opuesta. Las fases estacionarias para la modalidad clásica de esta
cromatografía son las resinas de intercambio iónico.
4. Cromatografía de exclusión por tamaño: La fase estacionaria está
formada por partículas de porosidad definida y uniforme. Las moléculas de
mayor tamaño tienen menor capacidad para acceder a los poros y por
mantenerse “excluidas” eluyen más rápido, mientras que las de menor

tamaño que pueden penetrar en los poros y permanecer allí más tiempo
eluyen en último lugar.
Equipo de cromatografía líquida:
A este máximo desempeño se le conoce como High Performance Liquid
Chromatography (HPLC).
Plato teórico: Es un indicador de la resolución de un cromatógrafo, es decir, entre
más platos teóricos tenemos, nuestro equipo funciona con más eficiencia.
Tiempo de retención
HEPT
μ Flujo
Altura mínima

Si tenemos platos más pequeños, es lógico que en un determinado espacio cabra
un mayor número de estos.
En conclusión, la cromatografía de gases dependerá de la un juego de presión y
temperaturas mientras que la de líquidos se basará en la polaridad, esto es
indispensable para poder optimizar este tipo de aparatos.

Bibliografía.
 Skoog, Douglas A., Holler, F. James y Nieman, Timothy A. (2001).
Principios de Análisis Instrumental (5a. Ed.). Madrid: McGraw-Hill.
 http://es.scribd.com/doc/65254127/La-espectrometria-de-masas
 http://www.quiminet.com/articulos/la-cromatografia-de-gases-18302.htm
 http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/5.1CromatografiaIntroduccion_2620.pdf
 http://www.google.com.mx/search?hl=es-
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n+catodo+cilindrico+de+metal+que&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.&bpcl=39650382&
biw=1280&bih=672&um=1&ie=UTF-
8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=bdrDUI7kIKamiQLZl4Ao
 http://www.espectrometria.com/espectrometra_de_absorcin_atmica
 http://absorcion-atomica.blogspot.mx/2011/02/lamparas-de-catodo-hueco-y-de-
descarga.html
 http://www.lawebdefisica.com/dicc/oscil/
 http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2001184/lecciones/Cap18/03_01_01
.htm
 Ayres , Gilbert H. (1970). Análisis Químico Cuantitativo. Madrid: Ediciones
del Castillo S.A.

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