Análisis químico

Análisis químico: definición

¿Es posible identificar la presencia de orina en una piscina con solo mirarla? la respuesta es: no. Tampoco podemos ver los productos tóxicos que produce la orina al reaccionar con el cloro. Por eso, para identificarlos en el agua de la piscina, empleamos el análisis químico.

Existen distintos tipos de análisis químicos, así como varias técnicas y métodos comunes. Pero, antes de entrar en ellos, veamos brevemente los pasos que se deben seguir.

Pasos del análisis químico

Sea cual sea el método o la técnica utilizada, el análisis químico suele implicar los siguientes pasos:

1. Recoger una muestra de interés.
2. Elegir el método analítico adecuado para analizar la muestra.
3. Preparar la muestra.
4. Analizar la muestra con el método, ensayo o técnica que hayas elegido.
5. Interpretar los resultados del análisis. Esto puede implicar cálculos o pruebas adicionales.

Estos pasos nos dan una breve visión general de cómo se realiza el análisis químico. Cada paso puede incluir subpasos y procedimientos analíticos únicos. La elección de las técnicas o métodos analíticos utilizados depende de nuestra muestra y del tipo de análisis químico que queramos efectuar. Exploremos, ahora, los tipos de análisis químico.

Tipos de análisis químicos: cualitativos y cuantitativos

El análisis químico se clasifica en dos grandes tipos:

• Análisis químico cualitativo.

• Análisis químico cuantitativo.

Primero, echaremos un vistazo al análisis químico cualitativo.

Análisis químico cualitativo

Pruebas una pizza y puede que te parezca demasiado picante para tu gusto. ¿Qué hace que la pizza sea tan picante? ¿Quizás sea que está cubierta de jalapeños o pepperoni, por ejemplo? Estos ingredientes ayudan a dar a la pizza su sabor e identidad únicos.

Por lo tanto, para determinar por qué una pizza sabe de una determinada manera, intentamos identificar con qué está cubierta. Este es un caso de un tipo de análisis cualitativo.

Al igual que los ingredientes de una pizza, todas las muestras químicas tienen distintos componentes. Para determinar los constituyentes de una muestra química, empleamos el análisis químico cualitativo. Este nos dice exactamente de qué especies químicas está hecha la muestra, ya sean moléculas, elementos o compuestos diferentes.

Análisis químico cuantitativo

Consideremos de nuevo el ejemplo de la pizza. Sabemos que los ingredientes como los jalapeños y el pepperoni hacen que una pizza sepa picante. Pero, ¿cómo sabemos cuánto pepperoni se añade a una pizza? Esta pregunta sobre cuánto hay de algo se responde mediante un análisis químico cuantitativo.

¿Por qué puede ser útil la química cuantitativa? Bueno, ¿y si te gusta un poco de picante en la pizza, pero no demasiado? Probablemente preferirías una pizza con unas pocas lonjas de pepperoni. Entonces, saber exactamente cuánto pepperoni habrá en tu comida te permite elegir la pizza perfecta para ti.

En resumen, el análisis cualitativo se ocupa de lo que está presente en una muestra, mientras que el cuantitativo responde a qué cantidad de sustancia hay en la muestra.

Análisis químicos: pruebas, métodos de análisis instrumental y técnicas

Es importante que conozcas las distintas técnicas, pruebas y métodos utilizados en el análisis químico. Debes ser capaz de compararlos, así como de debatir por qué elegir un método, en lugar de otro. Para lograrlo, aquí tienes una introducción a las técnicas de análisis químico:

• Identificación de sustancias puras, mediante los puntos de fusión y ebullición.
• Análisis de gases, mediante reacciones sencillas en tubos de ensayo.
• Pruebas de iones, mediante reacciones que puedes realizar en clase —como las pruebas de la llama, la prueba del hidróxido sódico y las pruebas de aniones—.
• Análisis instrumental, como la cromatografía y la espectroscopia de absorción atómica.

Análisis instrumental

Las pruebas de los gases y la prueba del hidróxido de sodio son reacciones sencillas que puedes probar en clase. Son rápidas y cómodas de emplear; pero, son cualitativas, no cuantitativas. Si queremos una medida cuantitativa de la muestra, tenemos que usar determinados instrumentos analíticos. Estos no solo identifican los componentes de una muestra, sino que también miden sus cantidades relativas.

Los métodos instrumentales tienen ciertas ventajas sobre las reacciones de probeta. Como ya hemos dicho, algunos son tanto cualitativos como cuantitativos, mientras que la mayoría son extremadamente precisos, sensibles y rápidos. Además, pueden trabajar con muestras pequeñas y son muy versátiles.

He aquí un ejemplo de técnica analítica instrumental:

Veamos otro ejemplo:

La imagen a continuación muestra un resumen de los diferentes tipos de análisis químicos en química analítica:

Fig. 1: Tipos de análisis químico en química analítica.

Calibración de los métodos instrumentales

Si te estás preguntando ¿cómo puedes asegurar que los resultados del método instrumental que estás utilizando son confiables?, la respuesta es: mediante una calibración correcta del método instrumental.

Por tanto, esta calibración consiste en establecer la relación entre la señal de un instrumento de medida, o un método instrumental, y los valores de una magnitud de referencia. En consecuencia, los instrumentos de medida deben calibrarse para garantizar que los valores dados sean correctos y que los resultados o mediciones puedan compararse con los de otro experimento.

La imagen a continuación muestra el proceso que se debe seguir para obtener una curva de calibración:

Fig. 2: Pasos a seguir en la creación y uso de una curva de calibración para determinar la concentración de una sustancia en una muestra.

Sensibilidad analítica: definición

Al momento de calibrar un método instrumental, o un equipo, es importante conocer su sensibilidad analítica.

Para entender la sensibilidad analítica, puedes pensar en cómo las personas reaccionan de forma diferente a los sonidos fuertes: algunas no pueden soportarlos, mientras que otras los toleran sin mayor problema. Esto significa que tienen diferente sensibilidad al sonido. Esto ocurre de la manera en los métodos instrumentales: un equipo cuya respuesta cambie mucho al variar la concentración de la muestra se dice que tiene alta sensibilidad. En esteos casos, cuanto más alta sea la sensibilidad, mejor será el equipo, ya que puede detectar cambios más pequeños en la concentración.

Límite de detección

Ahora, volviendo al ejemplo del agua de piscina contaminada con orina, ¿qué ocurre si, en vez de detectar pequeños cambios en la concentración de la muestra, quieres saber cuál es la menor cantidad de orina que puedes detectar? Este proceso involucraría calcular el límite de detección.

La clave en el límite de detección es el término consistentemente. Esto significa que, para saber cuál es el límite de detección de un método, necesitarás realizar cálculos estadísticos; estos te permitan saber, con un determinado porcentaje de confianza estadística, la concentración mínima de muestra que sea estadísticamente diferente de la concentración de un blanco (esto es: una muestra que no contiene el compuesto químico que se desea detectar).

A continuación, puedes ver una imagen que muestra la sensibilidad y el límite de detección en una curva de calibración:

Fig. 3: Curvas de calibración, con alta y baja sensibilidad, que muestran el límite de detección.

Ejemplos de análisis químicos

Todos los productos domésticos, desde los artículos de tocador (como el champú y el jabón) hasta los productos alimenticios (como la sal de mesa, el azúcar y las salsas), se analizan químicamente antes de que lleguen a tus manos. Esto se hace para garantizar que no sean tóxicos, que sean estables y que su uso es seguro.

A continuación, puedes encontrar algunos ejemplos de los campos en los que se utiliza el análisis químico y sus correspondientes usos:

Tabla 1: Ejemplos de campos de uso de los análisis químicos.