Química Analítica: Ciencia de la Medición Química

Introducción

La Química Analítica es una ciencia metrológica que se encarga de desarrollar, optimizar y aplicar herramientas para realizar mediciones químicas. Su objetivo principal es obtener información de calidad sobre la composición y propiedades de las sustancias.

Importancia de la Química Analítica

La Química Analítica es fundamental en diversos campos, como:

• Control de calidad en la industria alimentaria, farmacéutica y química.
• Investigación científica en áreas como la bioquímica, la química ambiental y la química forense.
• Monitoreo ambiental para evaluar la calidad del aire, agua y suelo.
• Diagnóstico médico para determinar la presencia de enfermedades y controlar tratamientos.

Tipos de Análisis Químicos

La Química Analítica se divide en cuatro tipos principales de análisis:

• Análisis cualitativo: Determina la identidad de las especies químicas presentes en una muestra.
• Análisis cuantitativo: Determina la cantidad de una especie química presente en una muestra.
• Análisis de caracterización: Evalúa las propiedades físicas o químicas de una muestra.
• Análisis fundamental: Mejora la capacidad de un método analítico y la teoría que lo sustenta.

Proceso de Medición Química (PMQ)

El PMQ es un conjunto de operaciones que se realizan para obtener resultados analíticos. Incluye:

• Toma de muestra: Obtención de una porción representativa de la muestra.
• Preparación de la muestra: Tratamiento de la muestra para eliminar interferencias y facilitar el análisis.
• Medición: Obtención de datos cuantitativos o cualitativos.
• Tratamiento de datos: Análisis estadístico de los datos para obtener resultados confiables.
• Interpretación de resultados: Obtención de conclusiones relevantes a partir de los datos.

Métodos de Análisis por Titulación

Los métodos de titulación son técnicas volumétrica que se basan en la reacción química entre una solución de concentración conocida (titulante) y una solución de concentración desconocida (analito).

• Titulación volumétrica: Se mide el volumen de titulante necesario para alcanzar el punto de equivalencia.
• Titulación gravimétrica: Se mide la masa del titulante necesario para alcanzar el punto de equivalencia.
• Titulación coulombimétrica: Se utiliza una corriente eléctrica constante como titulante y se mide el tiempo necesario para alcanzar el punto de equivalencia.

Peso Equivalente

El peso equivalente es la masa de una sustancia que reacciona con un mol de otra sustancia en una reacción química específica.

Incertidumbre Absoluta y Relativa

La incertidumbre es un parámetro que indica la calidad de una medición.

• Incertidumbre absoluta: Margen de incertidumbre asociado a una medida.
• Incertidumbre relativa: Valor de la incertidumbre absoluta dividido por la medida.

Propagación de la Incertidumbre

La incertidumbre se propaga a través de los cálculos realizados con los datos experimentales.

Propiedades Analíticas

Las propiedades analíticas son indicadores de calidad que permiten evaluar, comparar y validar los métodos analíticos.

Propiedades Supremas

• Exactitud: Grado de concordancia entre el valor medido y el valor verdadero.
• Representatividad: Coherencia y consistencia de los resultados obtenidos.

Propiedades Básicas

• Precisión: Grado de concordancia entre un grupo de resultados obtenidos al aplicar repetidamente el mismo método analítico.
• Selectividad: Capacidad de un método para obtener resultados que dependan exclusivamente del analito.
• Sensibilidad: Capacidad para detectar o determinar pequeñas concentraciones de analito.

Propiedades Complementarias

• Rapidez: Tiempo necesario para realizar el análisis.
• Costo: Gastos asociados al análisis.
• Factores personales: Aspectos prácticos que influyen en el proceso analítico (seguridad, comodidad, etc.).

Errores en el Análisis Químico

Los errores en el análisis químico pueden ser sistemáticos o aleatorios.

Errores Sistemáticos

Los errores sistemáticos son errores que se producen de manera constante en todas las mediciones.

• Errores instrumentales: Debidos a fallos en la calibración o uso inadecuado de los instrumentos.
• Errores de método: Debidos a limitaciones del método analítico.
• Errores personales: Debidos a fallos del experimentador.

Errores Aleatorios

Los errores aleatorios son errores que varían de manera impredecible en cada medición.

Conceptos Importantes

• Media: Valor promedio de un conjunto de datos.
• Mediana: Valor central de un conjunto de datos ordenados.
• Desviación estándar: Medida de la dispersión de los datos alrededor de la media.
• Varianza: Cuadrado de la desviación estándar.
• Coeficiente de variación: Desviación estándar dividida por la media.

Trazabilidad

La trazabilidad es la capacidad de rastrear la historia, aplicación y ubicación de un ítem a través de identificaciones registradas.

Trazabilidad de los Resultados Analíticos

La trazabilidad de los resultados analíticos se relaciona con las unidades patrones del Sistema Internacional de Unidades (SI).

Tipos de Estándares y su Trazabilidad

• Estándares básicos: Coinciden con las unidades básicas del SI (tiempo, longitud, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia, masa, intensidad lumínica).
• Estándares químicos: Vinculan los estándares básicos con los estándares químicos analíticos.
• Estándares químicos analíticos: Se emplean en la práctica y se clasifican en primarios y secundarios.

Estándares Químicos Analíticos

• Primarios: Sustancias estables y homogéneas con propiedades bien establecidas.
• Secundarios: Se emplean cuando no es posible utilizar un estándar primario.

Conclusión

La Química Analítica es una ciencia fundamental para el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Su objetivo es obtener información precisa y confiable sobre la composición y propiedades de las sustancias, lo que permite tomar decisiones informadas en diversos campos.