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• Piero Angelo Ruiz Saldaña

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UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS AMBIENTALES CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL I.A.I

TEMA

DOCENTE

: Análisis Cuantitativo

: Mg.

Ysabel Moran Quintanilla

CARRERA PROFESIONAL: Ingeniería Agroindustrial

CICLO ACADÉMICO: III

INTEGRANTES : Pinedo Flores Celia Rosa

Yarinacocha – Ucayali

INDICE Introducción

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Importancia de la Química Analítica Cuantitativa

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Clases de Análisis Cuantitativo

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1.- Análisis Inorgánico 2.- Análisis Orgánico A).- Análisis Parcial B).- Análisis Completo Tipos de Análisis Cuantitativo     

Gravimétricos Volumétricos Ópticos: Espectroscópicos y no-espectroscópicos Electroanalíticos Otros métodos variados

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Análisis cuantitativo clásico e instrumental Metodologías de cuantificación en análisis cuantitativo Expresión de los resultados cuantitativos Unidades de masa

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Métodos del análisis cuantitativo Métodos Físicos y Físico-químicos

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BIBLIOGRAFIA

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INTRODUCCION En tanto que en análisis cualitativo se identifican los componentes de una muestra compleja, el análisis cuantitativo implica la generación de información numérica sobre la cantidad absoluta (ej. en unidades de masa) o relativa (ej. concentración, porcentaje) de un analito o varios en una muestra. Una muestra es una porción de materia sometida al análisis. El análisis cuantitativo es el eslabón intermedio en los tipos de análisis según su finalidad (Fig. 1).

Figura 1 Por una parte, es preciso tener un conocimiento cualitativo previo, no solo para saber si existe o no el analito, sino también otros componentes en la muestra que pueden causar interferencias en la señal analítica, que será la base de la cuantificación. Por otra parte, es esencial conocer la composición cuantitativa de la muestra para poder abordar el análisis estructural. Debe observarse que el último eslabón informativo implica caracterizar a una muestra analizada cualitativa, cuantitativa y estructuralmente para conocer otras facetas, tanto internas (estabilidad, interacción y movilidad de sus componentes) como externas (reactividad, adecuación al uso, etc,). Muchas reacciones usadas en el análisis cualitativo pueden servir para el desarrollo de métodos cuantitativos, sin embargo, no debe creerse que siempre una reacción útil en el análisis cualitativo puede ser aplicada en el análisis cuantitativo. Solo en ocasiones poco frecuentes, el analista trabaja sobre muestras de composición absolutamente desconocidas; si este fuera al caso se deberá practicar inicialmente un análisis cualitativo. Antes de aplicar un dado procedimiento analítico es de fundamental importancia tener en cuenta: a) La composición cualitativa de la muestra. b) La composición aproximada del elemento a determinar en la muestra. c) La cantidad de muestra disponible. d) La exactitud requerida.

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IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA ANALITICA CUANTITATIVA La química analítica es muy importante pues mediante su aporte se puede conocer la composición o naturaleza química de todo lo que nos rodea, es decir la naturaleza mineral, vegetal, animal, humana, los astros etc.

Siendo esta razón el porque todo investigador de las ciencias químicas tiene que recurrir al uso del método analítico cualitativo y cuantitativo.

Se puede decir que el desarrollo de la Química como ciencia ha descansado siempre en los resultados de observaciones analíticas cuantitativas; Este criterio se aplica a todas las ciencias afines tales como la Bromatología, Toxicología, Farmacognosia, Bioquímica, Mineralogía, etc.

El análisis cuantitativo es indispensable en una gran variedad de áreas ocupacionales tales como el área técnica, comercial, científica etc. así tenemos por ejemplo en la agricultura, alimentos, medicina, minería, metalurgia, suministro de agua, productos manufacturados etc.

No hay ningún material relacionado con la vida moderna en que la Química Analítica Cuantitativa no tome parte. Por ejemplo, los médicos utilizan los resultados de los análisis clínicos, como ayuda para el diagnóstico y muchos de estos análisis se basan precisamente en técnicas analíticas cuantitativas

CLASES DE ANÁLISIS CUANTITATIVO Según el material que se analiza el análisis cuantitativo puede ser: 1.- Análisis Inorgánico: El que se practica sobre materiales análisis inorgánicos. Por ejemplo. La cuantificación de cobre en un mineral. 2.- Análisis Orgánico: El que se realiza sobre sustancias orgánicas. Por ejemplo. Cuantificación de proteínas en un alimento, el dopaje de Fierro en la sangre. Considerando el número de componentes a determinar se clasifican en: A).- Análisis Parcial: Cuando es suficiente cuantificar solamente uno o unos cuantos componentes de una sustancia examen. Por ejemplo. La cuantificación de Cobre y Plata en la muestra de un mineral. B).- Análisis Completo: Involucra la determinación de todos los componentes de la sustancia análisis. Atendiendo a la cantidad de muestra a tomar, el análisis puede ser: 1.- Macroanálisis: Cuando se trabaja por lo menos con 0.1 grs. de muestra y más. Página 4|9

2.- Semi microanálisis: Cuando el tamaño de la muestra queda en el intervalo aproximado de 0.01 a 0.1 grs. 3.- Microanálisis: Denota en general que la muestra pesa entre: 0.001 a 0.01 grs. A esta clase de análisis también se le conoce con el nombre de Análisis al miligramo. 4.- Ultra Microanálisis: Es el practicado con una muestra que pesa menos de 0.001 grs. Se le conoce también con el nombre de Análisis al microgramo. Este análisis se aplica a la determinación de sustancias trazas en muestras grandes o el análisis de muestras muy pequeñas. Aunque es difícil generalizar, se ha hallado que para determinaciones macro y semimicro analíticas, son mas útiles los métodos gravimétricos; mientras que en los procedimientos volumétricos son por igual convenientes para las determinaciones macro, semimicro y microanalíticas. La mayoría de las determinaciones en la escala ultramicro analítica se efectúan por métodos Instrumentales. La cantidad de componente a cuantificar que se encuentra presente en la muestra, tiene importancia tanto en la selección del método analítico, así como en la cantidad total de la muestra a emplear. Un componente mayor en términos generales es el que se encuentra entre el 0.01 a 1% de la muestra y un componente presente en cantidades menores del 0.01 % se le llama componente en indicios o trazas. La mayoría de los procedimientos volumétricos y gravimétricos se prestan mejor para la determinación de componentes mayores y menores. Mucho de los métodos eléctricos y de energía radiante son adaptables a las determinaciones de componentes mayores, menores y en indicios. El tamaño de la muestra a tomar para un análisis depende no sólo de la escala del análisis que se vaya a utilizar, sino también del contenido del constituyente a determinar. Por ejemplo. Si se utilizan métodos macro analíticos, la determinación de un componente mayor exigirá muestras que oscilen entre 0.1 a 1 gr. mientras que el análisis de un constituyente menor exige muestras de 1 a 10 gr. Para los constituyentes menores y para los componentes trazas, es con frecuencia practico tomar una macro muestra, para realizar la medida final por un método micro o semimicro. En cualquier escala de trabajo los constituyentes mayores se determinan con más exactitud que los menores

Tipos de métodos de análisis cuantitativo Los métodos y técnicas de análisis cuantitativo pueden clasificarse en:1  

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Gravimétricos: Cuantifican la masa de la sustancia a analizar (analito) o de algún compuesto químicamente relacionado con él. Volumétricos: Cuantifican el volumen de una disolución de una sustancia químicamente equivalente al analito. Un ejemplo es la valoración ácido-base, la valoración redox o la argentometría. Ópticos: Espectroscópicos y no-espectroscópicos: Cuantifican la interacción entre la radiación electromagnética con el analito o las radiaciones que emanan del mismo. Se pueden estudiar los espectros de absorción (como en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear o en la espectrofotometría ultravioleta-visible), los Página 5|9

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espectros de emisión (como en la espectrofluorimetría) y los espectros Raman (en la espectroscopia Raman), u otras propiedades ópticas (como en la refractometría o la polarografía). Electroanalíticos: Cuantifican ciertas magnitudes eléctricas relacionadas con la cantidad de analito. Algunos ejemplos son la potenciometría, culombimetría y la electrogravimetría. Otros métodos variados: Cuantifican propiedades térmicas (como la conductividad térmica), radiactivas, etc. Un ejemplo es la calorimetría. ANÁLISIS CUANTITATIVO CLÁSICO E INSTRUMENTAL

El Análisis Cuantitativo Clásico se basa en el empleo de dos instrumentos usados desde hace siglos: la bureta y la balanza, para desarrollar las técnicas analíticas gravimétricas volumétricas, respectivamente. En ambas opciones puede considerarse el empleo de los sentidos humanos para realizar la medición. En las volumetrías clásicas la vista humana se emplea para: a) enrasar la bureta; b) interrumpir la adición de valorante cuando el indicador visual cambia de color; y c) leer en la escala milimétrica de la bureta el volumen de valorante consumido. En las volumetrías modernas se emplean sistemas instrumentales de indicación del punto final y la lectura del volumen es por indicación digital del mismo suministrado por la bureta automática. El Análisis Cuantitativo Instrumental se basa en la extracción de información cuantitativa mediante el uso de instrumentos diferentes a la balanza y la bureta. Metodologías de cuantificación en análisis cuantitativo Un método calculable es aquél que origina un resultado mediante cálculos basados en las leyes que rigen los parámetros químicos y físicos, que se materializan en fórmulas matemáticas en las que están implicadas, tanto constantes (ej. pesos atómicos) como las medidas tomadas mediante el proceso de medida química, tales como peso de la alícuota sometida al proceso, volumen del reactivo valorante, peso del precipitado, etc. Se trata de métodos que son candidatos a ser considerados primarios. Dentro de los mismos cabe hacer una distinción: a) métodos absolutos son aquellos que no emplean estándares químicos-analíticos (ej. sustancias puras, muestras patrón) para generar el resultado. Las gravimetrías y culombimetrías son ejemplos representativos de los mismos. b) métodos absolutos con estándares analíticos son aquellos que necesitan de un estándar químico-analítico que no contienen al analito; las volumetrías y la dilución isotópica-espectrometría de masas son representativas de este grupo. En el contexto de los métodos calculables se encuentran los denominados métodos estequiométricos, que son aquellos que se fundamentan en los cálculos basados en los coeficientes estequiométricos (y en los pesos atómicos, que son estándares químicos) de la reacción química en la que se basa el proceso de medida, que puede ser heterogénea de precipitación u homogénea en disolución: ácido-base, redox, formación de complejos (en volumetrías). Página 6|9

Un método relativo de cuantificación es aquel que se basa en la comparación de las medidas originadas por las muestras (tratada o no) y las originadas por un conjunto de estándares químico-analíticos de la que se deduce el resultado sin necesidad de cálculos basados en teorías físicas o químicas. Así pues, existen cuatro metodologías generales en Análisis Cuantitativo que dependen fundamentalmente de cómo se obtiene el resultado. Estos tipos se establecen en función de la calibración metodológica implicada y de los estándares químico-analíticos usados, considerándose tres criterios: tipo de análisis, calibración y estándares involucrados. Expresión de los resultados cuantitativos Los resultados en Análisis Cuantitativo son números (con su incertidumbre) en unidades determinadas que son trascendentales para su caracterización. En el siguiente esquema se muestran las formas más comunes de expresión de resultados cuantitativos. Los resultados pueden expresarse de forma absoluta y referidos a la cantidad (en masa) del analito presente en la muestra y con las unidades pertinentes. Es también muy frecuente expresar los resultados en forma relativa, es decir, referidos a la masa o volumen de la alícuota.

Unidades de masa El análisis cuantitativo, ha prestado valiosos servicios en el establecimiento de las leyes fundamentales de la química, y en verdad, esta ciencia se consideró exacta cuando se desarrollaron métodos analíticos de gran exactitud. La industria utiliza los procedimientos Página 7|9

analíticos para la determinación de calidad de las materias primas y productos elaborados, y la bromatología los aplica para establecer la calidad y estado de conservación de productos alimenticios. Se llama determinación al proceso por el cual se halla la cantidad de un componente dado en una muestra. Un análisis implica, en general, un conjunto de determinaciones. En los trabajos prácticos se realizarán determinaciones, mientras que en el campo profesional las muestras reales presentan al químico analítico problemas más complejos. Las etapas principales de un análisis son: a) Obtener una muestra representativa. b) Tomar una porción de dicha muestra de masa conocida y llevarla a solución o acondicionarla adecuadamente. c) Separa los componentes que interfieren en la determinación del componente deseado, si fuera necesario. d) Ejecutar las determinaciones individuales de los componentes. e) Realizar los cálculos incluyendo la evaluación de la exactitud y precisión de los datos obtenidos. Métodos del análisis cuantitativo La determinación de la composición de un componente en la muestra, se basa en la medición de una magnitud (estrictamente siempre física) cuyo valor es función de la masa siempre presente de dicho componente. Atendiendo a esto, todos los métodos serían físicos. Sin embargo, y adoptando un criterio más amplio, se pueden dividir los métodos en: 1- Métodos Químicos: Están basados en la producción de una reacción química estequiométrica, en las que interviene el constituyente problema (solo en contadas ocasiones se utilizan reacciones no estequiométricas). Una reacción estequiométrica puede formularse como:

La cantidad “x” de M puede hallarse por dos caminos: conociendo la masa “w” del producto MmRr , cuando este sea un sólido aislable al estado puro (análisis gravimétrico) o bien, conociendo la cantidad “y” de R, necesaria para una reacción total con M. Como R se añade bajo la forma de una solución de concentración perfectamente conocida, “y” puede calcularse conociendo el volumen y la concentración de esa solución (análisis volumétrico). Aunque a veces pase desapercibido, los métodos químicos se fundamentan en las Leyes de Dalton (Ley de las Proporciones de Combinación) de Proust y de Richter (Leyes de las Proporciones Definidas y de las Proporciones Recíprocas, respectivamente). 2- Métodos Físicos y Físico-químicos: Tal como se dijo todos los métodos se basan en la medición de una magnitud física. Si en un método analítico no está involucrada ninguna reacción química, el método es puramente físico, pero si una reacción química, no necesariamente estequiométrica, forma parte eventual del mismo hablamos de Métodos Físico-químicos (Métodos ópticos, eléctricos, etc.). Página 8|9

BIBLIOGRAFIA

1.

Cap. X: El análisis químico cualitativo y cuantitativo. En: Introducción a la química industrial: fundamentos químicos y tecnológicos. Argeo Angiolani. Editorial Andrés Bello, 1960. Pág. 284 2. Cap. X: El análisis químico cualitativo y cuantitativo. En: Introducción a la química industrial: fundamentos químicos y tecnológicos. Argeo Angiolani. Editorial Andrés Bello, 1960. Pág. 284 3. Métodos ópticos de análisis. Eugene D. Olsen. Editorial Reverté, 1990. ISBN 8429143246. Pág. 1 4. Bioingeniería. Tomo VI. Mauricio Wilches Zúñiga, Luis Fernando Ruiz Monsalve, Mauricio Hernández Valdivieso. Ediciones de la Universidad de Antioquia. ISBN 9587140141. Pág. 52

5. Baeza, J. J. (Octubre de 1997). La Química Analítica y su metodología. Obtenidode http://www.uv.es/baeza/metodo.html 6. Douglas A. Skoog, F. J. (2008). Principios de análisis. Estados Unidos: D.R. 2008por Cengage Learning Editores

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