ANÀLISI QUANTITATIVA EN QUÍMICA: MESURAMENTS, PREPARACIÓ - QUIMICA - 2025

L' anàlisi quantitativa en química, com en qualsevol altra disciplina, consisteix en essència de determinar les quantitats d'una substància específica. Aquestes anàlisis responen a la pregunta 'quant hi ha?' d'una substància en diferents mostres; de sòl, mars, rius, gasoses, líquids, extractes vegetals, animals, sòlids, vidres, entre moltes més.

La pregunta 'quant hi ha?' s'ha vingut formulant des que l'home va concebre l'interès de, per exemple, extreure minerals i pedres precioses, olis, espècies, amb el ferm propòsit de comercialitzar-les. Avui dia els diners continua sent una de les principals raons per les quals es quantifica una substància o analit.

Centenars de tubs d'assaig: materials de vidre utilitzats diàriament en les preparacions de mostres per a anàlisi quantitativa. Font: Pexels.

Un mineral pot ser més ric en or que en un altre. Per saber-ho, cal determinar la composició centesimal dels dos minerals, i aquella que tingui el percentatge més alt d'or, serà una font més atractiva per extreure el cobejat metall. El mateix succeeix amb metalls estranys o radioactius.

Les tècniques per quantificar i en què es basen les anàlisis quantitatives són molt diverses i variades. Cadascuna implica una especialització a part, així com les seves profundes bases teòriques. No obstant això, sempre el punt a què totes convergeixen és el de respondre la mateixa pregunta ja esmentada; pregunta que parla de qualitat, puresa, rendiment, fiabilitat, etc.

mesuraments

Per quantificar qualsevol substància o material és indispensable poder mesurar alguna de les seves propietats físiques o químiques. La propietat seleccionada dependrà de la substància i la tècnica emprada. Una pista útil per reconèixer que una tècnica d'anàlisi pot quantificar és que porta a el final del seu nom el sufix -metría.

Per exemple, les dues tècniques de mesurament clàssiques en química analítica són la gravimetria (mesurament de masses), i la volumetria (mesurament de volums).

Es consideren clàssiques perquè en principi no necessiten d'instruments massa sofisticats ni l'ocupació de radiació electromagnètica; sinó balances analítiques, morters, gresols i materials de vidre.

gravimètriques

A la gravimetria gairebé sempre busca obtenir un precipitat després d'una sèrie de passos metodològics, a el qual se li determina la massa.

Per exemple, una tècnica per quantificar els ions clorurs d'una mostra consisteix en precipitar com clorur de plata, AgCl; un precipitat blanc lletós el qual pot pesar-se.

Un altre exemple senzill consta de determinar el contingut d'humitat d'un cos, material o sòlid.

Per a això, es pesa primer la massa de l'sòlid abans d'introduir-se a una estufa a 100ºC aproximadament, pel temps suficient perquè l'aigua es vaporitzi. Després, es torna a pesar i la diferència entre la massa final de la inicial és igual a la massa d'aigua que s'ha vaporitzat; és a dir, el seu contingut d'humitat,% H ₂ O.

Si a les síndries se'ls realitzés aquesta anàlisi, no seria d'estranyar que el seu% H ₂ O fos massa elevat (~ 95%); mentre que per als anomenats fruits secs, cal esperar-se que continguin poca aigua (% H ₂ O <10%), característica a la qual se'ls adjudica aquest nom.

volumètriques

D'altra banda, en la volumetria es treballa amb volums dels quals, després aplicar-se'ls titulacions, s'extreu la concentració de l'espècie dissolta d'interès. Per exemple, un analit el color és sensible a una reacció específica pot determinar-se mitjançant titulacions colorimètriques.

Així mateix, l'índex d'acidesa (IA) dels olis (comestibles o no), pot determinar per titulacions àcid-base, emprant una solució d'una base forta estandarditzada (d'ordinari, KOH o NaOH). Amb els valors d'IA, a més d'altres paràmetres, pot caracteritzar i classificar-se diferents tipus d'olis en funció de les seves fonts i altres variables.

Sempre aquests mesuraments analítiques donen un resultat acompanyat d'una unitat física (i dels seus errors experimentals). Quina és la concentració? Què tan pura és la mostra? ¿La quantitat determinada representa un risc per a la salut? Quin va ser el rendiment de la reacció?

Aquestes i més preguntes són respostes després dels mesuraments i el processament de les dades.

Preparació d'estàndards o patrons

"Amb la mateixa vara que mesuris les teves patrons, medirás teus mostres". I aquesta hipotètica vara tindrà divisions i subdivisions, cadascuna amb diferents magnituds de la propietat de l'analit que es correlaciona amb la seva concentració. Aquestes magnituds o valors finalment es comparen amb les obtingudes a l'mesurar la propietat de l'analit.

Per això, s'ha de construir sempre una corba de calibratge a partir d'una selecció de patrons o estàndard les concentracions es coneguin prèviament.

I com conèixer-les amb anterioritat? Perquè es tracten de variables independents: l'analista decideix, en funció de l'tipus de mostra o anàlisi, quant de patró pesarà.

bolets dolços

Un exemple hipotètic podria emmarcar-se en l'estudi de l'contingut de sucres o carbohidrats totals de nombroses famílies de bolets. El patró, conformat pels sucres prèviament detectats gràcies a anàlisis qualitatives dels bolets, idealment ha mimetitzar a la perfecció la matriu orgànica de les mostres.

Llavors, preparat els patrons reaccionen ocasionant un canvi de color. Si es mesura la seva intensitat per espectroscòpia UV-vis, aquesta pot comparar-se amb les intensitats dels colors emesos pels sucres de les mostres; i així, a través d'un rebuig matemàtic, determinar el contingut dels sucres totals.

Un cop fet això, es pot construir una corba de calibratge a partir de les mostres, de tal manera que a altres bolets (de la mateixa regió o país), se'ls pugui determinar-ne les sucres directament sense preparar altres patrons.

Recollida i tractament

En les anàlisis quantitatius hi ha moltes variables que s'han de tractar rigorosament depenent de l'tipus d'estudi. Sovint, no només cal anar per allà recollint mostres a dreta i esquerra; On es recol·lecta ?, és significativa ?, quines quantitats ?, quin serà el pretractament i els altres procediments?

En l'exemple dels bolets cal conèixer a quines famílies se'ls determinaran els sucres, en què plantacions o procedència natural es recol·lectaran, en quina època de l'any, les característiques orogràfiques, etc. Recollides els bolets (olis, grans, tintes, meteorits, substàncies biològiques), què fer amb elles abans de l'anàlisi quantitativa?

Gairebé sempre, una anàlisi quantitativa és precedit per una anàlisi qualitativa; identificar quins compostos posseeixen les mostres, especialment si es treballa amb elles per primera vegada.

Alguns tractaments poden ser merament físics: com la mòlta d'una massa vegetal, o la digestió àcida d'un mineral. Altres en canvi són químics: una reacció d'esterificació, hidròlisi àcida o bàsica, substitució, aminació, etc., per produir així una espècie capaç de quantificar-se amb més facilitat mitjançant la tècnica seleccionada.

exemples

Es farà esment per finalitzar alguns exemples quotidians d'anàlisi quantitativa en química:

-Determinació de l'grau alcohòlic de cerveses, vins, i begudes artesanals.

-A partir de l'orina d'un pacient pot conèixer si hi ha un increment o disminució de la concentració d'un o més components, la qual cosa es relaciona amb la detecció d'una malaltia. Així mateix, si una droga és excretada per l'orina, es pot determinar quanta de la primera va ser "assimilada" per l'organisme.

-Determinació de la composició centesimal de mostres de minerals, terrestres o extraterrestres.

-Donades unes mostres de cru, se'ls determina la proporció H / C per comparar els graus de aromaticitat de crus de diferents procedències. Els crus pesats es caracteritzen per tenir un H / C menor a 1; com més lleuger sigui, H / C tindrà un valor més per sobre d'1.

-Determinació de la composició nutricional d'aliments i productes comestibles.

-Estudis de l'estabilitat de medicaments com a part de les anàlisis de qualitat pertinents per a la seva comercialització i emmagatzematge.

-Seguiment de l'grau de contaminació causat per substàncies en mostres d'aigua provinents de rius, rierols, llacunes o mars. Així mateix, a les emanacions gasoses de les fàbriques se'ls determina la seva composició per evitar que desallotgin grans quantitats de gasos nocius per al medi ambient.

referències

1. Daniel C. Harris. (2007). Quantitative Chemical Analysis. (Seventh edition). WH Freeman and Company.
2. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (31 de gener del 2018). Quantitative chemical analysis. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
3. Chapter 1, Introduction to Quantitative Chemical Analysis. Recuperat de: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de juny del 2018). Understanding Quantitative Analysis in Chemistry. Recuperat de: thoughtco.com
5. Materials Evaluation and Engineering. (2019). Quantitative Chemical Analysis. Recuperat de: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Quantitative Analysis (CHEM 201).. Recuperat de: calstatela.edu