UNIDAD I AI ING. QUIM ALUMNOS AGO-DIC 2015.ppt

Dra. Ing. Gabriela García Rodríguez

Semestre Agosto-Diciembre 2015

ANÁLISIS INSTRUMENTAL

Bibliografía recomendada1) Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T. A. Principios de Análisis Instrumental, 5ta.

Edición, Mc Graw Hill.

2) Skoog D.A., West D.M., Holler F.J. Química Analítica. Sexta Edición. Editorial McGraw Hill,1997.

3) R. D. Beaty. Conceptos, Instrumentación y Técnicas en Espectrofotometría de Absorción Atómica. Perkin Elmer.

4) Pavia, D. L., Lampman, G. M., Kriz, G. S. Jr. Introduction to Spectroscopy. Philadelphia: Saunders College.

5) Willard, H. H., Merritt, L. L., Dean, J.A., Settle, F.A. Métodos Instrumentales de Análisis, Editorial CECSA.

6) Silverstein, R. M., Bassler, C. G., Morril, T. C. Spectrometric Identification of Organic Compounds. John Wiley & Sons.

7) Harris, Daniel. Análisis Químico Cuantitativo.2nda. Edición, Editorial Reverté S. A. España,1999.

8) Muñoz, Cuauhtémoc. Prácticas de instrumentación Analítica: Métodos Ópticos. 1ra. Edición, Editorial Limusa, México.

9) Página Web: www.cideteq.mx; www.relaq.mx

UNIDAD I

Generalidades del Análisis Instrumental

Química Analítica

Determinación de la composición química

de la materia

Método cualitativo

Información referente a especies atómicas o moleculares o a grupos funcionales de una

muestra

Método cuantitativo

Información numérica referente a cantidad relativa de uno o varios de los componentes de una

muestra

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS

Los métodos analíticos se suelen clasificar en:

Clásicos (métodos de química húmeda)Instrumentales

Clasificación histórica: los métodos clásicos precedieron en un siglo o más a los métodos instrumentales.

Separación de los componentes de interés de una muestra (analitos), mediante:

PrecipitaciónExtracciónDestilación

Análisis CualitativoLos componentes separados se tratan con reactivos originando productos que se pueden identificar por su color, punto de ebullición o de fusión, su solubilidad, su olor, o alguna otra propiedad.

Análisis CuantitativoLa cantidad de analito se determina mediante medidas gravimétricas o volumétricas.

Métodos clásicos

Métodos instrumentales

Cualitativo: de la medición de una propiedad se puede indicar la presencia de un analito en una matriz.

Cuantitativo: la magnitud de la propiedad medida es proporcional a la concentración del analito en la matriz.

Frecuentemente, el mismo método instrumental es usado para el análisis cualitativo y cuantitativo.

Métodos en análisis instrumental

Métodos clásicos: basados en interacciones materia-materia, esto es, en reacciones químicas. El analito se determina por medidas gravimétricas o volumétricas.

Métodos instrumentales: basados en interacciones materia-energía, utilizan un instrumento más o menos complejo para evaluar una propiedad física o físico-química del sistema objeto de análisis.

Un método analítico se considera físico cuando no incluye reacción química alguna y la operación de medida no modifica la composición química del sistema.

Diferencia entre métodos clásicos e instrumentales

Propiedades físicas y químicas

CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS INSTRUMENTALES

Se pueden clasificar con base en la naturaleza de la señal analítica estudiada:

Emisión de radiación

Cambio en las propiedades de un haz de radiación que pasa por la muestra (absorción, dispersión, difracción, rotación)

Medida de propiedades eléctricas (potencial, carga, corriente, resistencia)

Otras (relación masa/carga, velocidad de reacción, propiedades térmicas o radiactivas)

Los dos primeros grupos forman los métodos ópticos, los siguientes dan lugar a los métodos eléctricos.

Señal Métodos instrumentales

Emisión de radiación Espectroscopia de emisión (rayos X, UV, visible, de electrones); fluorescencia, fosforescencia y luminiscencia (rayos X, UV y visible)

Absorción de radiación Espectrofotometría y fotometría (rayos X, UV, visible, IR); espectroscopia fotoacústica; resonancia magnética nuclear y espectroscopia de resonancia de espín electrónico

Dispersión de la radiación Turbidimetría; nefelometría; espectroscopia Raman

Refracción de la radiación Refractometría; interferometría

Difracción de la radiación Métodos de difracción de rayos X y de electrones

Rotación de la radiación Polarimetría; dispersión rotatoria óptica; dicroísmo circular

Potencial eléctrico Potenciometría; cronopotenciometría

Carga eléctrica Coulombimetría

Corriente eléctrica Polarografía; amperometría

Resistencia eléctrica Conductimetría

Razón masa a carga Espectrometría de masas

Velocidad de reacción Métodos cinéticos

Propiedades térmicas Conductividad térmica y métodos de entalpía

Radiactividad Métodos de activación y de dilución isotópica

TIPOS DE MÉTODOS INSTRUMENTALES

Para que la mayor parte de las propiedades de los analitos se manifiesten, se requiere de una fuente de energía que estimule una respuesta medible que procede de la sustancia estudiada.

No siempre es fácil elegir el método óptimo.

Tampoco es necesariamente cierto que los procedimientos instrumentales utilicen aparatos más sofisticados y más costosos.

Procedimientos instrumentales

Además de los numerosos métodos contemplados en los métodos ópticos y electroquímicos, existe un grupo de procedimientos instrumentales que se utilizan para separar y resolver compuestos afines. La mayoría de ellos están relacionados con la cromatografía y la electroforesis.

Propiedades físicas y químicas

INSTRUMENTO PARA EL ANÁLISIS QUÍMICO

Transforma información relacionada con propiedades físicas o químicas del analito en

una señal analítica

Dispositivo de comunicación entre el sistema en estudio y el analista o científico

Convierte la señal analítica que no suele ser detectable ni comprensible directamente por un

ser humano en una forma que sí lo es

Estímulo Respuesta

Fuente de energía (electromagnética,

eléctrica, mecánica o nuclear)

Sistema objeto de estudio

Información Analítica

Diagrama simple del proceso de medición instrumental

La información resultante surge de la interacción del estímulo con el analito. Ejemplo: paso de una banda estrecha de longitudes de onda de luz visible a

través de una muestra para medir la capacidad de absorción del analito

COMPONENTES TÍPICOS DE UN INSTRUMENTO DE ANÁLISIS

Registrador

Unidad digital

Generador de señales

Señal analítica Transductor

de entrada o detector

Señal de entrada

mecánica o eléctrica Procesador

de señales

Medidor o escala

12,301

Transductor de salida o

lectura

Generadores de señales

Produce una señal, mediante una fuente de energía, que indica la presencia y, con frecuencia también, la concentración del analito.

En algunos casos, el generador de señal es un compuesto o un ion generado a partir del propio analito.

Detectores (transductores de entrada)

Dispositivo que convierte un tipo de energía (o señal) en otro.

Ejemplos: termopar, que convierte una señal de calor radiante en un voltaje eléctrico; fotocélula o fotocelda, que convierte la luz en corriente eléctrica.

Los transductores que actúan sobre una señal química se denominan detectores.

La mayoría convierten las señales analíticas en un voltaje o corriente eléctricos que se amplifican o modifican fácilmente para accionar un dispositivo de lectura.

Procesadores de señales

Modifican la señal transducida procedente del detector de tal forma que se adecúe al funcionamiento del dispositivo de lectura.

La modificación más común es la amplificación (un proceso en el que la señal se multiplica por una constante mayor que la unidad).

A menudo, además de la amplificación, las señales se filtran para reducir el ruido, se atenúan, se integran, se derivan o se aumentan exponencialmente.

Dispositivos de lectura

Es un transductor que convierte una señal procesada en una señal que puede ser entendida por un observador humano.

Generalmente, la señal transducida toma la forma de la posición de una aguja en un medidor de escala, de un trazo en un registrador de papel, o de una serie de números en una pantalla digital.

En otras ocasiones, el dispositivo de lectura da directamente la concentración de analito.

Circuitos, dispositivos eléctricos y microprocesadores en los instrumentos

En los instrumentos analíticos más modernos, el detector convierte la señal analítica en una eléctrica que se procesa de diversos modos y que después se muestra mediante un dispositivo de lectura.

También emplean uno o varios dispositivos electrónicos sofisticados, como amplificadores operacionales, circuitos integrados, convertidores analógico-digitales y digital-analógicos, contadores, microprocesadores y ordenadores.

Instrumento Generador de señal (Fuente de energía o estímulo)

Señal analítica Transductor de entrada

Señal transducida

Procesador de señal

Lectura

Fotómetro Lámpara de wolframio, filtro de vidrio

Haz de luz atenuado

Fotocélula Corriente eléctrica

Escala de medida

Medidor de corriente

Espectrómetro de emisión atómica

Llama Radiación UV o visible

Tubo fotomultiplicador

Potencial eléctrico

Amplificador, desmodulador, monocromador, cortador

Registrador sobre papel

Coulombímetro Fuente de corriente continua

Corriente de la celda

Electrodos Corriente eléctrica

Amplificador Registrador sobre papel

Medidor de pH Muestra, electrodo de vidrio

Actividad del ión hidrógeno

Electrodos de vidrio y de calomelanos

Potencial eléctrico

Amplificador, digitalizador

Unidad digital

Difractómetro de rayos X para polvo

Tubo de rayos X, muestra Radiación difractada

Película fotográfica Imagen latente

Revelador químico

Imágen ennegrecida en una película

Comparador de color

Luz solar Color Ojo humano Señal del nervio óptico

Cerebro humano

Respuesta visual al color

EJEMPLOS DE COMPONENTES DE INSTRUMENTOS

Selección de un método analítico

ETAPAS DE UN ANÁLISIS CUANTITATIVO TÍPICO

Eleccióndel método

Obtención de unaMuestra representativa

Preparación dela muestra

Definición derepetibilidad

Eliminación deinterferencias

Medición de lapropiedad del analito

Cálculo de losresultados

Evaluación de laconfiabilidad de los resultados

Consideraciones importantes en los métodos analíticos

Aunque muchas veces es el instrumento el elemento más visible e impresionante del método analítico, solo es uno de los componentes del análisis total.

Antes de enfocar el papel de la instrumentación en un método analítico, el analista debe considerar otras etapas importantes para la determinación.


Se requiere definir con claridad la naturaleza del problema analítico, respondiendo las siguientes preguntas:

1. ¿Qué exactitud se requiere?

2. ¿De cuánta muestra se dispone?

3. ¿En qué intervalo de concentraciones está el analito?

4. ¿Qué componentes de la muestra interfieren?

5. ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la matriz de la muestra?

6. ¿Cuántas muestras hay que analizar?

Exactitud requerida: determina el tiempo y el esmero que requerirá el análisis

Cantidad de muestra existente e intervalo de concentración del analito: determinan lo sensible que debe ser el método y el intervalo de concentración al que debe adaptarse

Componentes presentes en la muestra que interfieren: determina la selectividad del método

Propiedades físicas y químicas de la muestra: influyen en la elección del método

Número de muestras por analizar: condiciona la selección desde el punto de vista económico


Criterios de funcionamiento de los instrumentos: parámetros de calidad

Criterios que se utilizan para decidir si un determinado método instrumental es o no adecuado para resolver un

problema analítico

Parámetros de calidad

Permiten reducir la elección de los instrumentos a tan solo unos pocos

a) Criterios cualitativos para seleccionar métodos analíticos

1. Velocidad 2. Facilidad y comodidad 3. Habilidad del operador 4. Coste y disponibilidad del equipo 5. Coste por muestra

Criterio Parámetro de calidad 1. Precisión Desviación estándar absoluta, desviación

estándar relativa, coeficiente de variación, varianza

2. Exactitud Error absoluto sistemático, error relativo sistemático

3. Sensibilidad Sensibilidad de calibración, sensibilidad analítica

4. Límite de detección Blanco más tres veces la desviación estándar del blanco

5. Intervalo de concentración Concentración entre el límite de cuantificación (LOQ) y el límite de linealidad (LOL)

6. Selectividad Coeficiente de selectividad

b) Criterios cuantitativos para seleccionar métodos analíticos

Precisión

La precisión de los datos analíticos se define como el grado de concordancia mutua entre los datos que se han obtenido de una misma forma.

Mide el error aleatorio, o indeterminado de un análisis.

Criterios cuantitativos para seleccionar métodos analíticos

PrecisiónParámetros de calidad

Términos Definición Desviación estándar absoluta, s

1N

2i

N

1is

xx1i

Desviación estándar relativa (RSD)

xsRSD

Desviación estándar de la media, sm

Nssm

Coeficiente de variación, CV

%100xxsCV

Varianza

s2

xi = valor numérico de la i-ésima medida

x media de N medidas = N

xi

N

1i

Exactitud

La exactitud mide el error sistemático, o determinado, de un método analítico.

Se define por la ecuación:

txexactitud

Donde μ es la media de la población para la concentración de un analito de una muestra cuya concentración verdadera es xt.

Para determinar la exactitud hay que analizar uno o varios materiales estándar de referencia cuyas concentraciones de analito se conozcan.

Los resultados contendrán tanto errores aleatorios como sistemáticos, a menos que se realicen suficientes análisis para que el error aleatorio se reduzca.

CURVA DE CALIBRACIÓN

Los métodos clásicos son métodos absolutos (se relacionan con patrones básicos, como el Kg, el Amperio o el segundo; ejemplo: gravimetría) o estequiométricos (la determinación se basa en la relación estequiométrica de una reacción entre el analito y un agente valorante; ejemplo: volumetría).

Los métodos instrumentales son métodos relativos, en los cuales se compara la señal analítica obtenida para una muestra, con la señal obtenida con uno o más patrones.

El calibrado consiste en obtener una relación matemática entre la señal analítica y la concentración/composición de la muestra, siguiendo un proceso en el que intervienen uno o más patrones.

La función analítica encontrada podrá utilizarse para calcular la concentración de un analito en una muestra a partir de la señal instrumental obtenida.

En la práctica, y siempre que es posible, se prefiere trabajar en una situación de linealidad, en la cual la ecuación que relaciona la señal analítica y concentración es una línea recta.

Calibrado directo a través de Curvas de calibración

Para construir una curva de calibración se sigue el siguiente procedimiento:

Se prepara una solución estándar de la sustancia que se desea determinarGeneralmente se hace una dilución de la solución anterior, a una concentración conveniente para trabajar (solución patrón)De la solución patrón se toman diferentes cantidades, de tal forma que se tenga una serie de soluciones de concentraciones diferentes y conocidasSe agregan reactivos y se mide en un espectrofotómetro a la longitud de onda analítica

Se grafican los valores de concentración en función de la absorbancia

Si al graficar no se obtiene una línea recta debe realizarse un ajuste matemático

Sensibilidad

Definición cualitativa de Sensibilidad:

Es una medida de la capacidad de un método o instrumento de discriminar entre pequeñas diferencias en la concentración del analito (de diferenciar pequeñas variaciones en la concentración del analito).

Dos Factores limitan la sensibilidad:

Pendiente de la curva de calibración

Reproducibilidad o precisión del sistema de medición.

Definición cuantitativa de Sensibilidad de calibración:

Es la pendiente de la curva de calibración del analito de interés.

Representando una curva de calibración:

blSmcS

Donde:S = señal medida

c = concentración del analito

Sbl= señal instrumental de un blanco

m = pendiente de la línea recta

Sensibilidad de calibración

Entre dos métodos que tengan igual precisión, será más sensible aquel cuya curva de calibración tenga mayor pendiente.

¿Qué gráfica tiene mayor sensibilidad?

a b c

Inconveniente de la Sensibilidad de calibración:

No considera la precisión.

Mandel y Stiehler proponen la Sensibilidad analítica definiendo la siguiente ecuación:

ssm

= sensibilidad analítica

m = pendiente de la curva de calibración

ss = desviación estándar de las señales o medidas

Sensibilidad analítica

La sensibilidad analítica posee la ventaja de ser relativamente insensible a los factores de amplificación.

Si se aumenta la ganancia de un instrumento por un factor de cinco, el valor de m se incrementará en cinco veces.

Este aumento vendrá acompañado del correspondiente aumento en ss, y por tanto, la sensibilidad analítica se mantendrá prácticamente constante.

Sensibilidad analítica

Límite de detección

Concepto de Límite de detección:

Concentración o peso mínimo de analito que puede detectarse para un nivel de confianza dado.

Depende de:

La relación entre la magnitud de la señal analítica y el valor de las fluctuaciones estadísticas de la señal del blanco.

A menos que la señal analítica sea mayor que la del blanco en un múltiplo k de las variaciones del blanco debidas a errores aleatorios, no será posible detectar con certeza la señal analítica.

La mínima señal analítica distinguible Sm se toma como la suma de la señal media del blanco más un múltiplo k de la desviación estándar del mismo:

blblm kSS

Experimentalmente Sm puede determinarse realizando 20 o 30 medidas del blanco.

Donde:

Sm= señal mínima distinguible

Sbl = señal del blanco

bl = desviación estándar del blanco

k = multiplicador

blS

Después, los datos se tratan estadísticamente para obtener y sbl . Al final, el límite de detección, se calcula de la siguiente manera:

blS

mSSc blm

m

Kaiser argumenta que un valor razonable para la constante es igual a k=3, siendo el nivel de confianza de la detección como mínimo de 98%.

Límite de detección

Intervalo de concentración aplicable

El intervalo útil de un método analítico va desde la concentración más pequeña con la que pueden realizarse medidas cuantitativas (límite de cuantificación, LOQ) hasta la concentración a la que la curva de calibración se desvía de la linealidad (límite de linealidad, LQL).

Como límite inferior de las medidas cuantitativas se toma, en general, aquel que es igual a diez veces la desviación estándar cuando la concentración del analito es cero (10 x Sbl).

Para que un método analítico sea aplicable, debería tener un intervalo de al menos dos órdenes de magnitud.

Intervalo lineal

Intervalo de concentración aplicable

Concentración

Intervalo útil

LOL

LOQCm

Res

pues

ta d

el in

stru

men

to

Relación Señal-Ruido

Una MEDIDA ANALÍTICA INSTRUMENTAL consta de dos componentes:

Información del analito que interesa al químico

Información ajena no deseada que degrada la exactitud y la precisión del análisis, aumentando el límite inferior de la cantidad de analito que se puede detectar.

RUIDOSEÑAL

EFECTO DEL RUIDO SOBRE UNA SEÑAL ANALÍTICA

Cor

rient

e, A

x 10

-15

Cor

rient

e, A

x 10

-15

0 1 2 3 0 1 2 3

Tiempo, horas Tiempo, horas

EFECTO DEL RUIDO EN UNA MEDIDA DE CORRIENTE

Registro gráfico experimental de una corriente continua de

0.9 x 10-15 A

Media de las fluctuaciones


Datos sin ruido nunca pueden obtenerse en el laboratorio.

En la mayoría de las medidas, el valor promedio de la señal de ruido R es constante e independiente de la magnitud de la señal total S.

Por ello, para señales pequeñas el valor del ruido da lugar a errores más importantes que en el caso de señales grandes.

En general, se considera imposible detectar señales cuando la relación S/R es menor de 2 ó 3.


Por tanto, para describir la calidad de un método analítico o el funcionamiento de un instrumento, la relación señal/ruido (S/R) es un parámetro de calidad mucho mejor que el ruido solo.

Para una señal, la magnitud del ruido se define como la desviación estándar s del valor de la señal medida, mientras que la señal viene dada por la media de la medida. S/N estará dado por:

X

sX

estándardesviaciónmedia

RS

Fuentes de ruido en los análisis instrumentales

Ruido químico

Proviene de una multitud de variables incontroladas que afectan la química del sistema analizado (variaciones en temperatura y presión que afectan el equilibrio químico).

Ruido Instrumental

Se asocia a cada componente del instrumento (a la fuente, al transductor de entrada, a todos los elementos que tratan la señal y al transductor de salida).

El ruido de cada uno de los componentes del instrumento puede ser de distinto tipo y provenir de distintas fuentes. Por lo que el ruido que acaba percibiéndose es una mezcla compleja que no se puede caracterizar por completo.

Su origen puede relacionarse con fenómenos eléctricos del propio instrumento o en variaciones en la radiación electromagnética del ambiente que es recogida por los componentes del instrumento (ruido ambiental).

Ruido Instrumental

Es imposible eliminar completamente el ruido, pero es posible minimizar su efecto aumentando la relación S/N tanto a nivel de hardware (empleando componentes que eliminan o atenúan el ruido sin afectar a la señal analítica), como de software (empleando programas informáticos capaces de separar las señales analíticas de un entorno ruidoso).

Aumento de la relación entre Señal y Ruido

Procedimiento para establecer por medio de estudios laboratoriales una base de datos que demuestren científicamente que un método analítico tiene las características de desempeño que son adecuadas para cumplir los requerimientos de las aplicaciones analíticas pretendidas.Implica la demostración de la determinación de las fuentes de variabilidad y del error sistemático y al azar de un procedimiento, no solo dentro de la calibración sino en el análisis de muestras reales.

VALIDACIÓN DE UN PROCEDIMIENTO ANALITICO

Según la ISO (International Standard Office), la calibración se define como el conjunto de operaciones que permiten establecer, en determinadas condiciones experimentales, la relación existente entre los valores indicados por el aparato o instrumento, con los valores obtenidos en la medida de valor conocido del analito.

Calibración en Análisis Instrumental

CALIBRACIÓN DE LOS MÉTODOS INSTRUMENTALES

Los métodos clásicos son métodos absolutos (se relacionan con patrones básicos, como el Kg, el Amperio o el segundo; ejemplo: gravimetría) o estequiométricos (la determinación se basa en la relación estequiométrica de una reacción entre el analito y un agente valorante; ejemplo: volumetría).

Los métodos instrumentales son métodos relativos, en los cuales se compara la señal analítica obtenida para una muestra, con la señal obtenida con uno o más patrones.

El calibrado consiste en obtener una relación matemática entre la señal analítica y la concentración/composición de la muestra, siguiendo un proceso en el que intervienen uno o más patrones.

La función analítica encontrada podrá utilizarse para calcular la concentración de un analito en una muestra a partir de la señal instrumental obtenida.

En la práctica, y siempre que es posible, se prefiere trabajar en una situación de linealidad, en la cual la ecuación que relaciona la señal analítica y concentración es una línea recta.

Los tres métodos de calibrado aplicables son:

Calibrado directo a través de Curvas de calibración: obtención de la función analítica mediante la medida de patrones y cálculo de la concentración de analito por interpolación.

Método de estándar externo: adición a una muestra de cantidades crecientes de patrón y cálculo de la concentración de analito por extrapolación.

Método de estándar interno : similar al calibrado directo, pero añadiendo un “patrón interno” a las disoluciones patrón y a la muestra, con el fin de compensar posibles fluctuaciones en la señal analítica.

Calibrado directo a través de Curvas de calibración

Para construir una curva de calibración se sigue el siguiente procedimiento:

Se prepara una solución estándar de la sustancia que se desea determinarGeneralmente se hace una dilución de la solución anterior, a una concentración conveniente para trabajar (solución patrón)De la solución patrón se toman diferentes cantidades, de tal forma que se tenga una serie de soluciones de concentraciones diferentes y conocidasSe agregan reactivos y se mide en un espectrofotómetro a la longitud de onda analítica

Se grafican los valores de concentración en función de la absorbancia

Si al graficar no se obtiene una línea recta debe realizarse un ajuste matemático

Es un método matemático utilizado para ajustar, a una línea recta, una serie de puntos o valores cuando se presentan algunas desviaciones. Se basa en la ecuación de la línea recta:

En donde:Y = son los datos determinados o valores a ajustar m = la pendienteX = son valores o datos conocidos b = es la ordenada de origen

Métodos de mínimos cuadrados

bmXY

Fórmulas para el ajusteFórmulas para el ajuste

nXmY

b

nX

XC

CnYXXY

m

22

Coeficiente de determinación

2222

22

YYnXXnYXXYnr

RESOLVER PROBLEMAS

Para calcular el coeficiente de correlación (r), simplemente a la expresión anterior se le saca raíz cuadrada, y deberá ser: r ≥ 0.99

MÉTODO DEL ESTANDAR EXTERNO

Es especialmente útil para analizar muestras complejas en las que es muy probable que se produzcan efectos debidos a la matriz.La forma más común de aplicación consiste en la adición de diferentes volúmenes de una disolución patrón a varias alícuotas de la muestra del mismo tamaño. Este proceso se conoce como adición de muestra (spiking).Cada alícuota se diluye a un volumen fijo antes de efectuar la medida.

El término matriz se refiere al conjunto de los distintos componentes que constituyen una muestra analítica. La matriz incluye, además del analito, todos los demás componentes de la muestra a los que a veces se les llama concomitantes.


Cuando la cantidad de muestra es limitada, las adiciones estándar se pueden llevar a cabo por adiciones sucesivas de volúmenes del patrón a un único volumen del problema exactamente medido.Las medidas se van haciendo en la muestra original y después de cada adición del patrón en la muestra.En la mayoría de las versiones de este método, la matriz de la muestra es casi idéntica después de cada adición y la única diferencia es la concentración de analito, o la concentración de reactivo en caso de añadir un exceso de alguno.

En este método varias alicuotas idénticas Vx de la disolución problema con una concentración cx se transfieren a matraces aforados de volumen Vr.

A cada uno de ellos, se le añade un volumen variable (Vs, ml) de una disolución patrón del analito con una concentración conocida cs.

Se añaden los reactivos adecuados y cada disolución se diluye hasta un volumen determinado.


Se realizan las medidas instrumentales en cada una de las disoluciones dando una señal S en el instrumento.Si la respuesta del instrumento es proporcional a la concentración, se puede escribir:

t

xx

t

ss

VckV

VckVS

donde k es una constante de proporcionalidad.


La representación de S en función de Vs es una línea recta de la forma:

bmVS s

donde la pendiente m y la ordenada en el origen b vienen dadas por:

t

s

Vkcm

t

xx

VckVb


Para determinar m y b puede utilizarse el método de mínimos cuadrados; cx se puede obtener a partir de la relación entre estas dos cantidades y los valores conocidos de cs, Vx y Vs.

De esta manera: kVV/ckV

mb txx

s

xx

ts

txx

ccV

VkcV/ckV

mb

x

sx mV

bcc


Se puede dibujar manualmente una gráfica de los datos, y la parte recta de la misma se extrapola hasta el origen.La diferencia entre el volumen añadido de patrón en el origen (cero) y el valor del volumen en el punto de intersección de la línea recta con el eje de las x (Vx)0, es el volumen de patrón que equivale a la cantidad de analito en la muestra.


La intersección con el eje de las x corresponde a la señal cero del instrumento, así que se puede considerar:

0V

ckVV

ckVSt

xx

t

ss

Resolviendo:

x

s0sx V

c)V(c


MÉTODO DEL ESTÁNDAR INTERNO

En un análisis, un patrón interno es una En un análisis, un patrón interno es una sustancia que se añade a todas las muestras, sustancia que se añade a todas las muestras, blancos y patrones de calibrado en una cantidad blancos y patrones de calibrado en una cantidad fija.fija.También puede ser un componente mayoritario También puede ser un componente mayoritario de las muestras y los patrones, pero que está en de las muestras y los patrones, pero que está en una concentración lo suficientemente elevada una concentración lo suficientemente elevada para considerarla la misma en todos los casos.para considerarla la misma en todos los casos.

El calibrado es una representación gráfica del cociente entre la señal del analito y la señal del patrón interno, en función de la concentración de analito de los patrones.Este cociente se utiliza para determinar la concentración de analito a partir de la curva de calibrado.


Si se usa adecuadamente un patrón o estándar interno (IS), se pueden compensar algunos errores aleatorios y sistemáticos.Si las señales del analito y del patrón interno tienen una respuesta proporcional al error aleatorio instrumental y a las fluctuaciones del método, la relación entre dichas señales es independiente de dichas fluctuaciones.La mayor dificultad es encontrar un patrón interno adecuado, con señal reproducible y que genere una señal similar a la del analito

El patrón interno deberá dar una señal similar a la del analito, pero lo suficientemente diferente como para que ambas señales sean claramente diferenciables por el instrumento.Se debe asegurar la ausencia de patrón interno en la matriz de la muestra, de tal forma que la única procedencia del patrón sea la cantidad añadida.Ejemplo: el litio es un patrón interno adecuado para las determinaciones de sodio o potasio en suero sanguíneo.

PatrónInterno

Analito


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