Química analítica: instrumentos y equipos
Herramientas del oficio
¿Alguna vez ha visto un programa de televisión sobre la escena del crimen en el que el equipo forense puede identificar a un sospechoso basándose en el menor residuo de evidencia que quedó atrás? Es realmente fascinante cómo los especialistas que trabajan en medicina forense pueden tomar la muestra más pequeña de algo recuperado en la escena del crimen y no solo identificar cuál es la sustancia, sino también rastrearla hasta una persona o ubicación específica.
Los químicos forenses tienen que ser muy competentes en química analítica , el campo de la química que se ocupa de los instrumentos y métodos utilizados para identificar y cuantificar la materia. Si bien hay cientos de instrumentos y equipos disponibles para los químicos, hoy vamos a conocer dos de los instrumentos más populares e importantes con los que trabajan los químicos analíticos.
Espectrometría de masas
Una de las piezas de información más convenientes e importantes que podemos usar para ayudar a identificar un compuesto desconocido es su masa. Si conocemos la masa, es posible encontrar posibles candidatos para la fórmula molecular del compuesto de interés. Conocer la fórmula molecular ayuda mucho a identificar una molécula desconocida.
El método utilizado por un químico analítico para determinar la masa de un compuesto se llama espectrometría de masas , que esencialmente es una forma de determinar cuánto pesa un compuesto. Al igual que tú y yo nos subimos a una báscula para medir nuestro peso, ¡un espectrómetro de masas mide el peso de un compuesto químico!
Cómo funciona
En general, un espectrómetro de masas (el instrumento real) bombardea nuestra muestra con electrones y esto hace que las moléculas se fragmenten (o se rompan) en iones cargados. Luego, los iones se ‘clasifican’ o separan en función de sus relaciones de masa a carga. Los diferentes tipos de iones son luego detectados por lo que se llama un multiplicador de electrones y los resultados se muestran como un espectro. Los átomos o moléculas de la muestra se pueden determinar comparándolos con masas que se han informado previamente o mediante el patrón de fragmentación característico de la molécula.
Al igual que usted y yo tenemos un conjunto único de huellas dactilares que nadie más en el mundo tiene, cuando una molécula pasa a través de un espectrómetro de masas, generalmente se rompe (fragmenta) de una manera muy específica y diferente a cualquier otra molécula. Básicamente, podemos pensar en esto como la ‘huella digital’ de la molécula y es una pieza de información muy valiosa para tener.
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Cromatografía líquida de alta resolución
La cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC abreviado) es un método de instrumentación muy útil que permite a un químico analítico separar e identificar de manera efectiva los componentes químicos de una mezcla. Este instrumento en particular utiliza potentes bombas para pasar una mezcla de solvente líquido que contiene nuestra muestra a través de una columna que está empaquetada con un material adsorbente. Los diferentes compuestos que se encuentran en la mezcla de muestra interactuarán de manera ligeramente diferente con el material adsorbente, lo que hará que tengan diferentes velocidades de flujo entre sí.
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Otra forma de pensar en esto es que a cada compuesto le gustará el material adsorbente dentro de la columna en diferente medida. Los compuestos a los que les gusta más el adsorbente se adherirán a él durante más tiempo, mientras que otros a los que no les guste tanto el adsorbente volverán a desprenderse. Este fenómeno es lo que permite que los compuestos se separen unos de otros porque los diferentes compuestos saldrán de la columna a diferentes velocidades o tiempos.
Qué puede hacer la HPLC
La HPLC es un instrumento invaluable que encuentra una amplia gama de usos. Por ejemplo, las empresas farmacéuticas utilizan habitualmente HPLC para obtener moléculas de fármacos que sintetizan con la mayor pureza posible. Otro uso común de la HPLC es cuando alguien intenta aislar un producto natural biológica o medicinalmente activo de una fuente vegetal para averiguar cuál es su identidad. En este caso, el químico de productos naturales podría incluso utilizar HPLC y espectrometría de masas en conjunto.
Resumen de la lección
En esta lección aprendimos que la química analítica es un subcampo muy importante de la química, en el que se emplean varios instrumentos y métodos para separar y cuantificar la materia. Entre las herramientas de instrumentación de que dispone un químico analítico, la espectrometría de masas y la HPLC son dos de las más habituales e importantes.
1. La espectrometría de masas implica tomar una muestra y determinar su masa y patrón de fragmentación dividiéndola (fragmentando). Una vez que se conoce la masa del compuesto, finalmente se puede identificar.
2. Alto rendimiento líquido cromatografía (HPLC) es un método de separación de los componentes químicos de una mezcla pasándolos sobre un material adsorbente con una bomba. Según la afinidad de los compuestos por el adsorbente, se separarán a diferentes velocidades o tiempos.