Quimica Analitica instrumental Generalidades

1. Tema 1. Generalidades
Química Analítica Instrumental
Profesor: Agustín González Crevillén

2. Tema 1. Generalidades
 Clasificación de los métodos analíticos
 Tipos de métodos instrumentales
 Instrumentos para el análisis
 Selección de un método analítico
 Calibración de los métodos instrumentales
 Relación entre señal y ruido
 Fuentes de ruido en los análisis instrumentales
 Aumento de la relación señal/ruido
Este tema se corresponde con los capítulos 1 y 5 del libro de Skoog (5ª, 6ª edición)
Índice

3. Clasificación de los métodos analíticos
 Métodos clásicos:
Separación compuestos de la muestra (destilación, extracción,
precipitación) y posterior análisis cualitativo y cuantitativo
Análisis cuantitativo: gravimetrías (medida de masa) y volumetrías
(medida de volumen)
 Métodos instrumentales.
Se miden propiedades físicas del analito: conductividad,
potencial de electrodo, absorción/emisión de luz,
relación masa/carga, fluorescencia, etc.
Avances en electrónica e informática
3

4. Tipos de métodos instrumentales
Propiedad física Método instrumental
Emisión de radiación Espectroscopía de emisión (UV-vis,
fluorescencia y fosforescencia)
Absorción de
radiación
Espectrofotometría UV-vis
Dispersión de
radiación
Turbidimetría y nefelometría
Potencial eléctrico Potenciometría
Corriente eléctrica Amperometría y polarografía
Relación masa/carga Espectrometría de masas
4

5. Instrumentos para análisis
5
Estímulo Respuesta
Fuente de
energía
Información
analítica
Muestra

6. Instrumento
Fuente
de
energía
Información
analítica
Selección de
la
información
Transductor
Dominio de
datos de la
información
traducida
Fotómetro
Lámpara
de
tungsteno
Atenuación de
la radiación
Filtro Fotodiodo
Corriente
eléctrica
Espectro-
fotómetro de
emisión
atómica
Plasma de
acoplamie
nto
inductivo
Radiación UV-vis Monocromador
Tubo
fotomultiplica
dor
Corriente
eléctrica
pHmetro
Electrodo
de vidrio/
muestra
Actividad del H+ Electrodo de
vidrio
Electrodo
indicador/
referencia
Potencial
eléctrico
Espectrómetro
de masas
Fuente de
ionización
Relación
masa/carga
Analizador de
masas
Multiplicador
de electrones
Corriente
eléctrica
6
Instrumentos para análisis

7. 7
Criterio Párametros de calidad
Precisión Desviación estándar absoluta, relativa, coeficiente
de variación, varianza
Sesgo Error sistemático absoluto, relativo
Sensibilidad Sensibilidad de calibración, sensibilidad analítica
Límite de
detección
Blanco más tres veces la desviación estándar del
blanco
Intervalo lineal Límite de cuantificación de la concentración (LOQ)
a límite de la linealidad de la concentración (LOL)
Selectividad Coeficiente de selectividad
Selección de un método analítico

8. Calibración de los métodos instrumentales
 La calibración determina la relación entre la respuesta
analítica y la concentración del analito.
Excepciones: métodos gravimétricos y algunos culombimétricos
(métodos absolutos)
8
 Procedimientos de calibración:
 Comparación directa con patrones
Valoraciones
 Curvas de calibrado
Calibración con un patrón externo
Método de adición estándar
Método del patrón interno

9. Calibración con un patrón externo
 Método de los mínimos cuadrados
Relación lineal (y=mx + b)
Errores en la señal analítica (eje y)
 Errores en la calibración del patrón
externo
Matriz
 Ventaja: Reutilizable
9
Curva de calibrado para determinar isooctano en una muestra de hidrocarburo
Calibración de los métodos instrumentales

10. 10
Calibración de los métodos instrumentales
Método de adiciones estándar
 Se adiciona cantidades crecientes de
estándar o patrón sobre la disolución
problema y se construye una recta
de calibrado
 Ventaja: minimiza efectos de matriz
Señal vs concentración
Señal vs volumen añadido de estándar
𝐶𝑥 = −
(𝑉𝑠)𝑜. 𝐶𝑠
𝑉𝑥
𝐶𝑥 =
𝑏. 𝐶𝑠
𝑚. 𝑉𝑥
𝑦 = 𝑚. 𝑥 + 𝑏
Extrapolación:
Ecuación de la recta:
Cs concentración de estándar
Vx volumen inicial de muestra

11.  Un patrón interno es una sustancia que se añade en cantidad
constante a todas las muestras, blancos y patrones de
calibración al efectuar el análisis.
 Curva de calibrado: cociente de la señal del patrón del analito
entre la señal del patrón interno en función de la
concentración del patrón del analito.
 Cuantificación: Se interpola el valor del cociente de la señal
analito entre la señal del patrón interno
 Ventajas: Reduce el error aleatorio y sistemático
 Inconvenientes:
- Laborioso
- Hay que añadir de manera reproducible el patrón interno
- Patrón interno debe dar señal parecida al analito y no
interferir con él 11
Calibración de los métodos instrumentales
Método del patrón interno

12. Señales y ruido
12
 Cada medición analítica está constituida por dos componentes.
Señal, lleva información acerca del analito de interés.
Ruido, es información extraña que degrada la exactitud y
precisión de un análisis y limita la cantidad mínima de analito
que se puede detectar.
 La magnitud del ruido se define como la desviación estándar s de
numerosas mediciones de la intensidad de señal, y la señal está
dada por la media de las mediciones:
𝑆
𝑁
=
𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎
𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑠𝑡á𝑛𝑑𝑎𝑟
=
𝑥
𝑠
=
1
𝑅𝑆𝐷

13. Señales y ruido
Fuentes de ruido
• Ruido químico
• Ruido instrumental
Aumento de la relación S/N
• Hardware
Conexión a tierra y blindaje,
amplificadores diferenciales…
• Software
Promediado de conjunto y por bloques
Filtrado digital: Transformada de
Fourier y suavizado polinomial
Reducción de ruido por promediado
Espectro de RMN