Te explicamos qué es la química analítica y cuál es el enfoque de esta rama de la química. También los métodos de análisis que utiliza.
¿Qué es la química analítica?
La química analítica se llama una rama de la química que se centra en la comprensión de la materiaes decir, el análisis de los materiales que componen una muestra mediante métodos experimentales o de laboratorio.
Química analítica se puede dividir en quimica analitica cuantitativa y cualitativa. La química analítica cuantitativa se utiliza para determinar la cantidad, concentración o proporción de uno o más componentes en una muestra, es decir, se trata de la cuantificación de sustancias.
La química analítica cualitativa se utiliza para saber cuáles son los componentes de una muestra, es decir, se trata de identificar cada componente de la muestra. Por otro lado, la química analítica también sirve para separar los componentes de una muestra. En general, la sustancia de interés (la que se va a identificar o cuantificar) se denomina analito.
El conocimiento que condujo a la química analítica surgió de la noción moderna de composición química de la materia que surgió en el siglo XVIII.
Un hito importante en el desarrollo de esta disciplina fue la comprensión de la relación entre las propiedades físicas de la materia y su composición química. El estudio de la espectroscopia, la electroquímica y la polarografía fue fundamental.
Sin embargo, la invención de métodos de análisis químico que permitieran una comprensión más completa de la materia avanzaría con el desarrollo científico y tecnológico, por lo que las características generales del campo de la química analítica no se definirían hasta el siglo XX.
La química analítica utiliza los siguientes métodos analíticos para comprender la materia:
Métodos cuantitativos
- métodos volumétricos. Conocidos como titulación o titulación, son métodos cuantitativos en los que se utiliza un reactivo de concentración conocida (titulante) para determinar la de otro reactivo de concentración desconocida (analito o analito en la muestra) mediante una reacción química. Las titulaciones generalmente usan indicadores que marcan el punto final de la reacción. Existen diferentes tipos de titulaciones:
- valoraciones ácido-base. Son aquellos en los que se hace reaccionar un ácido con una base utilizando un indicador ácido-base. Generalmente, la base se coloca en una bureta (recipiente químico utilizado para medir el volumen) y un volumen conocido del ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer con unas gotas de fenolftaleína (indicador). La fenolftaleína se vuelve rosa en medio básico e incolora en medio ácido. Entonces, el procedimiento es agregar la base al ácido hasta que la solución final se vuelva rosa, lo que significa que la reacción entre el ácido y la base ha llegado a su punto final. Un momento antes de llegar al punto final, la reacción alcanza su punto de equivalencia, donde el mol de valorante es igual al mol de analito. Si la estequiometría en la reacción es 1:1, es decir, la misma cantidad de analito reacciona como valorante, la cantidad de analito se puede determinar usando la siguiente ecuación:
- valoraciones ácido-base. Son aquellos en los que se hace reaccionar un ácido con una base utilizando un indicador ácido-base. Generalmente, la base se coloca en una bureta (recipiente químico utilizado para medir el volumen) y un volumen conocido del ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer con unas gotas de fenolftaleína (indicador). La fenolftaleína se vuelve rosa en medio básico e incolora en medio ácido. Entonces, el procedimiento es agregar la base al ácido hasta que la solución final se vuelva rosa, lo que significa que la reacción entre el ácido y la base ha llegado a su punto final. Un momento antes de llegar al punto final, la reacción alcanza su punto de equivalencia, donde el mol de valorante es igual al mol de analito. Si la estequiometría en la reacción es 1:1, es decir, la misma cantidad de analito reacciona como valorante, la cantidad de analito se puede determinar usando la siguiente ecuación:
De donde:
- [X] es la concentración conocida de la sustancia X, expresado en mol/l o unidades equivalentes.
- V(X) es el volumen de la sustancia X entregada por la bureta, expresada en L o unidades equivalentes.
- [Y] es la concentración desconocida del analito Yexpresado en mol/l o unidades equivalentes.
- V(Y) es el volumen de la sustancia Y contenido en el matraz Erlenmeyer, expresado en L o unidades equivalentes.
Es importante aclarar que esta ecuación, si bien se usa ampliamente, a menudo varía según el tipo de titulación utilizada.
- valoraciones redox. El principio es el mismo que para las valoraciones ácido-base, pero aquí tiene lugar una reacción redox entre el analito y una solución oxidante o reductora. El indicador utilizado puede ser un potenciómetro (dispositivo para medir diferencias de potencial) o un indicador redox (compuestos que tienen un color definido en cada uno de sus estados de oxidación).
- Titulaciones de formaciones complejas. Consisten en la reacción de formación de complejos entre el analito y el titulador.
- titulaciones de precipitación. Consisten en la formación de un precipitado. Son muy específicos y los indicadores utilizados son muy específicos para cada respuesta.
- Métodos gravimétricos. Método cuantitativo que consiste en medir el peso de un material o sustancia antes y después de un cambio. El instrumento que se utiliza para realizar la medición suele ser una balanza analítica. Existen varios métodos gravimétricos:
- precipitación. Consiste en la formación de un precipitado de manera que cuando se pesa la muestra original se puede calcular su cantidad mediante relaciones estequiométricas. Los…