8 CAPÍTULO 1
Naturaleza de la química analítica
propiedad que sea proporcional a la concentración de analito y, entonces, se puede llevar a cabo la medición. Si no, es posible que se necesiten algunos otros pasos químicos, como se muestra en la figura 1.2, para convertir el analito en una forma que sea adecuada para el paso de medición. Por ejemplo, para determinar la cantidad de manganeso en el acero, se debe oxidar el manganeso a MnO42 antes de medir la absorbancia de la disolución coloreada (véase el capítulo 26). En este punto del análisis es posible pasar directamente al paso de medición, aunque es más común que esto no suceda, ya que se deben eliminar las interferencias de la muestra antes de hacer mediciones, como se ilustra en el diagrama de flujo.
1C.4 Eliminación de interferencias
Una interferencia, o interferente, es una especie química que causa un error en el análisis al aumentar o atenuar la magnitud que se está midiendo.
Una vez que se tiene la muestra en disolución y que se ha convertido el analito a una forma adecuada para ser medido, el paso siguiente es eliminar todas aquellas sustancias de la muestra que pueden interferir en las mediciones (véase la figura 1.2). Pocas propiedades físicas o químicas importantes en el análisis químico son únicas para una especie química. Es más común que las reacciones utilizadas y las propiedades que se miden sean características de un grupo de elementos o compuestos. Las especies químicas diferentes del analito que afectan la medición final se conocen como interferencias, o interferentes. Antes de llevar a cabo la medición final, hay que diseñar un esquema para separar a los analitos de las interferencias. No hay reglas establecidas ni sencillas para eliminar las interferencias. Este problema puede ser un aspecto demandante dentro del análisis. Los capítulos 31 al 34 describen en detalle algunos métodos de separación.
1C.5 Calibración y medición de la concentración La matriz, o matriz de la muestra, es el conjunto de todos los componentes en la muestra que contienen un analito.
Todos los resultados analíticos dependen de la medición final X de una propiedad física o química del analito, tal como se muestra en la figura 1.2. Esta propiedad debe variar de manera conocida y reproducible con la concentración cA del analito. De manera ideal, la medición de una propiedad dada es directamente proporcional a la concentración del analito, esto es,
Las técnicas o reacciones que son útiles para un solo analito se conocen como específicas. Las técnicas o reacciones que funcionan para unos cuantos analitos son selectivas.
cA 5 kX
La calibración es el proceso mediante el cual se determina la proporcionalidad entre la concentración de un analito y la cantidad medida.
donde k es una constante de proporcionalidad. Con algunas pocas excepciones, los métodos analíticos requieren la determinación empírica de k con estándares químicos para los cuales la cA se conoce.2 El proceso para determinar k es, por lo tanto, un paso crucial en la mayoría de los análisis; este proceso se conoce como calibración. Los métodos de calibración se abordan más en detalle en el capítulo 8.
1C.6 Cálculo de los resultados Calcular las concentraciones de un analito a partir de datos experimentales es relativamente fácil, particularmente con la ayuda de computadoras. Este paso aparece como el penúltimo en la ruta central del diagrama de flujo de la figura 1.2. Estos cálculos se basan tanto sobre los resultados experimentales de los datos recolectados en la etapa de medición como sobre las características de los instrumentos de medición y la estequiometría de la reacción analítica. Ejemplos de estos cálculos aparecen a lo largo del libro.
1C.7 Evaluación de los resultados mediante la estimación de su confiabilidad Como paso final, la figura 1.2 muestra que los resultados analíticos están completos solamente cuando su confiabilidad ha sido calculada. El experimentador debe proveer alguna medida de la incertidumbre asociada con el cálculo de los resultados si pretende que los 2
Dos excepciones son los métodos gravimétricos (tratados en el capítulo 12) y los métodos culombimétricos (discutidos en el capítulo 22). En ambos métodos, la k se puede calcular a partir de constantes físicas conocidas.