Introducción
Análisis químico, conjunto de técnicas y procedimientos empleados para identificar y cuantificar la composición química de una sustancia. En un análisis cualitativo se pretende identificar las sustancias de una muestra. En el análisis cuantitativo lo que se busca es determinar la cantidad o concentración en que se encuentra una sustancia específica en una muestra.
Por ejemplo, averiguar si una muestra de sal contiene el elemento yodo sería un análisis cualitativo, y medir el porcentaje en masa de yodo de esa muestra constituiría un análisis cuantitativo.
Un análisis efectivo de una muestra suele basarse en una reacción química del componente, que produce una cualidad fácilmente identificable, como color, calor o insolubilidad. Los análisis gravimétricos basados en la medición de la masa de precipitados del componente, y los análisis volumétricos, que dependen de la medición de volúmenes de disoluciones que reaccionan con el componente, se conocen como ‘métodos por vía húmeda’, y resultan más laboriosos y menos versátiles que los métodos más modernos.
Los métodos instrumentales de análisis basados en instrumentos electrónicos cobraron gran importancia en la década de 1950, y hoy la mayoría de las técnicas analíticas se apoyan en estos equipos.
La determinación de la composición química de una sustancia es fundamental en el comercio, en las legislaciones y en muchos campos de la ciencia. Por ello, el análisis químico se diversifica en numerosas formas especializadas.
Métodos analíticos
Los métodos que emplea el análisis químico pueden ser:
Métodos químicos (se basan en reacciones químicas) o clásicos:
análisis volumétrico
análisis gravimétrico
Métodos fisicoquímicos (se basan en interacciones físicas) o instrumentales:
métodos espectrométricos
métodos electroanalíticos
métodos cromatográficos
Los métodos químicos han sido utilizados tradicionalmente, ya que no requieren instrumentos muy complejos (tan sólo pipetas, buretas, matraces, balanzas, entre otros) Los métodos fisicoquímicos, sin embargo, requieren un instrumental más sofisticado, tal como equipos de cromatografía, cristalografía, etc.
El estudio de los métodos químicos está basado en el equilibrio químico, que puede ser de los siguientes tipos:
equilibrio ácido-base
equilibrio redox
equilibrio de solubilidad
equilibrio de complejos
Métodos cuantitativos por vía húmeda
Son en esencia procesos gravimétricos y volumétricos para sustancias inorgánicas. Un ejemplo de análisis gravimétrico es la determinación de la concentración de ion cloruro en una disolución, mediante la precipitación de cloruro de plata insoluble (AgCl). El precipitado se recoge y se pesa, obteniéndose del análisis resultados muy exactos.
Los procesos volumétricos suelen basarse en reacciones ácido-base, como la valoración de ácido etanoico con una disolución de hidróxido de sodio.
Otra reacción empleada con frecuencia es la producida por el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) en disoluciones de metales como el plomo o el mercurio.
Las reacciones apropiadas para las valoraciones han de completarse de forma rápida para evitar reacciones colaterales que enmascaren los resultados. Esto resulta más sencillo con reacciones inorgánicas que con procesos químicos de grupos funcionales orgánicos.
Técnicas radioquímicas
Estos métodos se basan en la detección de radiactividad en forma de partículas alfa y beta y de rayos gamma, que se originan en las desintegraciones nucleares.
La radiactividad puede generarse en la muestra bombardeándola con neutrones. Este procedimiento, llamado análisis por activación de neutrones, se utiliza en la industria para identificar ciertos metales de una muestra.
El análisis por activación de neutrones tiene la ventaja de ser rápido y automatizado, además de no destruir la muestra.
Técnicas electroquímicas
Al colocar un electrodo positivo y otro negativo en una disolución con iones, y aplicar a dichos electrodos una diferencia de potencial, los iones con carga positiva (cationes) se desplazan al electrodo negativo o cátodo, mientras que los iones con carga negativa (aniones) lo hacen hacia el electrodo positivo o ánodo.
El resultado es que se establece una corriente eléctrica entre los electrodos. La intensidad de esta corriente dependerá de la diferencia de potencial entre los electrodos y de la concentración de iones en la disolución.
De hecho, este método instrumental cuantitativo se emplea para medir la concentración de iones en una disolución, y recibe el nombre de conductimetría.
Existe una técnica parecida en la que se utilizan electrodos diseñados para aceptar sólo ciertos iones específicos con el fin de determinar la concentración de iones sodio o calcio o el pH de la disolución analizada. Esta técnica de electrodos que seleccionan determinados iones es frecuente en los análisis clínicos.