Química analítica: técnicas y métodos

Publicado el 7 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Química analítica

¿Qué hay exactamente en el agua que estás bebiendo? ¿Cuánto nitrógeno hay en el suelo de su césped? Estas y muchas otras preguntas pueden responderse utilizando técnicas y métodos de química analítica . La química analítica es la ciencia de determinar qué es un compuesto, separarlo y medir cuánto de él hay.

Los dos métodos principales utilizados son la química húmeda y los métodos instrumentales. La química húmeda, que es el enfoque clásico de la química analítica, se ha utilizado durante siglos. El método del instrumento es un desarrollo bastante reciente. Ambos métodos todavía se utilizan hoy en día, pero el método del instrumento está ganando popularidad.

Química húmeda

La química húmeda utiliza sustancias químicas conocidas para reaccionar con sustancias químicas desconocidas (o cantidades conocidas de sustancias químicas con una cantidad desconocida de sustancias químicas) y utiliza resultados de reacciones conocidas para determinar qué o qué cantidad de una sustancia química está presente. Estas reacciones también pueden aislar el compuesto deseado.

Una técnica de química húmeda común son las titulaciones. Una titulación requiere una reacción química conocida que normalmente da como resultado un cambio de color, porque el cambio de color es fácil de identificar. Al medir cuidadosamente la cantidad de titulante que se agrega antes de que ocurra el cambio de color, podemos calcular la cantidad del otro compuesto presente.

El método de la llama fue descubierto por Robert Bunsen y Gustav Kirchoff en 1860, lo que llevó al descubrimiento de muchos de los oligoelementos (elementos que no se encuentran comúnmente en la tierra) como el cesio y el rubidio. Cada elemento se quema con un color muy específico. Al quemar los elementos y observar los colores, podemos determinar qué elementos hay en un compuesto.

También se utilizan muchos tipos diferentes de métodos químicos. Estas pruebas se utilizan a menudo para identificar la presencia o ausencia de un compuesto. Por ejemplo, la prueba de Kastle-Meyer puede determinar si hay sangre presente frotando un área desconocida con peróxido de hidrógeno y observando si se vuelve rosa rápidamente.

Otras pruebas, como la cromatografía, pueden aislar compuestos específicos. Este método aísla los compuestos según su tamaño, carga u otra calidad. La cromatografía puede aislar por tamaño de la misma manera que se cuelan los espaguetis del agua con un colador, solo que los ‘agujeros’ son mucho más pequeños. También puede aislar compuestos por carga o por otras fuerzas de atracción. Una columna de cromatografía se prepara con sustancias destinadas a retener algunos productos y dejar que otros caigan. El compuesto que se analiza se vierte luego en la columna. Después de que todo cae por primera vez, se usa un solvente para extraer lo que quedó en la columna.

Métodos de instrumentos

Los métodos de los instrumentos se basan a menudo en métodos de química húmeda, pero se han automatizado o se han hecho más precisos. Estos métodos utilizan instrumentos específicos para medir, aislar e identificar compuestos desconocidos. Pueden hacer esto de forma más rápida y sencilla que con los métodos tradicionales de química húmeda. Sin embargo, estos instrumentos suelen ser muy caros, razón por la cual todavía se utiliza la química húmeda.

Hay varios tipos diferentes de instrumentos de espectroscopia que se utilizan para identificar y medir compuestos. A menudo, estos instrumentos utilizan las mismas técnicas que la química húmeda. Por ejemplo, la espectroscopia de color se puede utilizar en un método similar al de las titulaciones. Sin embargo, el instrumento es capaz de detectar cambios de color leves que el ojo humano no puede detectar, por lo que es capaz de determinar con mayor precisión y facilidad la cantidad de un compuesto presente, o incluso una pequeña cantidad del compuesto.

La espectroscopia funciona enviando ondas de luz (o rayos X, o las ondas que se utilicen) a través de la muestra desconocida. La muestra dobla, refleja y refracta las ondas. Los diferentes compuestos doblan, reflejan y refractan las ondas en diferentes ángulos. El espectrómetro mide cómo se desviaron las ondas; esta medida se puede comparar con estándares conocidos.

Los espectrómetros de masas utilizan la diferencia más básica entre elementos para determinar qué elementos y cuánto de cada uno están presentes, así como el peso de esos elementos. Cada elemento tiene un peso (masa) único. El espectrómetro de masas separa el compuesto desconocido en elementos individuales. Se coloca una carga en cada elemento para convertirlo en un ion. Luego, un imán atrae cada elemento individualmente. Cuanto más pesado es el elemento, más rápido se atrae. Entonces, cada elemento se puede pesar sin que los otros elementos interfieran con el peso. La salida nos dice el peso total de cada elemento. A partir de esto, podemos determinar cuánto hidrógeno (u oxígeno, calcio o cualquier otro elemento) hay en el compuesto.

Hay muchos tipos de espectrómetros, que incluyen: rayos X, infrarrojos, resonancia magnética nuclear (RMN), absorción o emisión atómica, UV y otros. Cada uno de estos utiliza diferentes interacciones entre moléculas o elementos y radiación electromagnética para identificar y medir.


El instrumento de HPLC parece una caja simple, pero puede aislar e identificar compuestos con precisión
Instrumento de HPLC

Un cromatógrafo es otro instrumento que (como su nombre lo indica) se basa en el método de cromatografía de química húmeda. Estos instrumentos, como HPLC (cromatógrafo de líquidos de alto rendimiento) y GC (cromatógrafo de gases), pueden separar con precisión los compuestos para que luego puedan medirse o utilizarse en otros experimentos.

Resumen de la lección

La química analítica es la ciencia en la que los compuestos se aíslan, miden e identifican. Los principales métodos utilizados son la química húmeda y los métodos instrumentales . La química húmeda incluye técnicas como cromatografía, titulación, reacción química y el método de llama. Los métodos de los instrumentos incluyen el uso de instrumentos modernos como espectrómetros (que incluyen luz visible, luz ultravioleta, masa, infrarrojos, RMN y muchos otros) y cromatógrafos como HPLC y GC. Estos instrumentos son capaces de identificar de forma precisa y sencilla una multitud de compuestos y elementos.

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