2 CAPÍTULO 1
El análisis cualitativo revela la identidad de los elementos y compuestos en una muestra. El análisis cuantitativo indica la cantidad de cada sustancia en una muestra. Los analitos son los componentes que se determinan en una muestra.
Naturaleza de la química analítica
remoto. El instrumento LIBS será capaz de determinar la concentración de un gran número de elementos sin necesidad de preparar las muestras. El LIBS es capaz de identificar y determinar las concentraciones de elementos traza, las de elementos mayores o las de los menores, además de que puede detectar minerales hidratados. El paquete de análisis de muestras contiene un espectrómetro de masas de cuadrupolo (capítulo 29), un cromatógrafo de gases (capítulo 32) y un espectrómetro de láser sintonizable (capítulo 25). Las metas del paquete son las de buscar fuentes de compuestos de carbono, compuestos orgánicos importantes para la vida, la de caracterizar los estados químicos e isotópicos de varios elementos químicos, la de determinar la composición de la atmósfera marciana y la de buscar gases nobles e isótopos de algunos elementos ligeros.1 Estos ejemplos demuestran que tanto la información cuantitativa como la cualitativa son importantes para llevar a cabo un análisis químico. El análisis cualitativo establece la identidad química de las especies químicas en una muestra. El análisis cuantitativo determina las cantidades relativas de estas especies, o analitos, en términos numéricos. Los datos de los diferentes espectrómetros en los robots proporcionan ambos tipos de información. Como suele ocurrir con otros instrumentos analíticos, el cromatógrafo de gases y el espectrómetro de masas incorporan un paso de separación que es una parte indispensable del proceso analítico. Con unos cuantos instrumentos analíticos, ejemplificados aquí por los experimentos realizados por el APXS y el LIBS, la separación química de los diferentes elementos contenidos en las rocas es innecesaria dado que estos métodos proporcionan información altamente selectiva. A lo largo del texto, se explorarán los métodos de análisis cuantitativo, los métodos de separación y los principios con los cuales operan estos aparatos. El análisis cualitativo es una parte necesaria en el paso de separación, y determinar la identidad de los analitos es esencial para poder llevar a cabo el análisis cuantitativo.
1A LA FUNCIÓN DE LA QUÍMICA ANALÍTICA La química analítica se aplica ampliamente en la industria, la medicina y en todas las ciencias en general. Para mostrarlo, consideraremos algunos ejemplos. Las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono se determinan diariamente en millones de muestras de sangre a fin de diagnosticar y tratar diversas enfermedades. Las cantidades de hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono presentes en los gases emitidos por los automóviles se miden continuamente para determinar la eficiencia de los equipos que controlan dicha emisión de gases. Las mediciones cuantitativas de calcio ionizado en el suero ayudan a diagnosticar enfermedades de las glándulas paratiroides en los humanos. La determinación cuantitativa de nitrógeno en los alimentos permite determinar su contenido de proteína y, por consiguiente, su valor nutricional. El acero se analiza durante su producción a fin de ajustar las concentraciones de elementos como el carbono, níquel y cromo y poder darle la fuerza, dureza, resistencia a la corrosión y ductilidad requeridas. El contenido de mercaptano en el gas que se utiliza en el hogar se monitorea en forma continua para asegurar que el gas tenga un olor lo suficientemente desagradable para permitir que la gente perciba fugas peligrosas. Los agricultores llevan a cabo ciclos calendarizados de fertilización e irrigación para satisfacer las necesidades de las plantas durante la temporada de crecimiento; estas necesidades se determinan realizando análisis cuantitativos de las plantas y del suelo. El análisis químico cuantitativo también desempeña una función vital en diferentes áreas de investigación, como la química, bioquímica, biología, geología, física y las demás ciencias. Por ejemplo, las mediciones cuantitativas de iones potasio, calcio y sodio en los fluidos de animales permiten que los fisiólogos estudien la función de estos iones en la conducción de señales nerviosas, así como en la contracción y relajación muscular. Los químicos dilucidan los mecanismos de las reacciones químicas a través de los estudios de 1
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