Los métodos instrumentales de análisis se basan en la medida de alguna propiedad física del analito denominada señal analítica (conductividad, potencia l, absorción o emisión de luz, etc.), relacionada con la naturaleza de l analito y su concentración.
Una posible clasificación de los métodos instrumentales se basa 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 radioactivas)
- Los dos primeros grupos forman los métodos ópticos, el siguiente da lugar a los métodos eléctricos.
COMPONENTES DE UN INSTRUMENTO
- Un instrumento de análisis químico convierte una señal analítica (no detectable por el ser humano) en otra que lo es.
- Para ello, un instrumento genérico posee los siguientes componentes:
- Generador de señales: produce una señal que indica la presencia del analito y que está relacionada con su concentración.
- Detector: convierte un tipo de energía (o señal) en otro.
- Procesador de señal: modifica la señal convertida por el detector (la modificación más habitual es la amplificación, multiplicando la señal por un número superior a 1).
- Dispositivo de lectura: convierte la señal procesada en una señal comprensible para un observador humano.
SEÑAL Y RUIDO
- Cada medida analítica tiene dos partes: la señal (que suministra información acerca del analito) y el ruido (información no deseada).
- El valor promedio del ruido (N) de un instrumento suele ser constante e independiente del valor de la señal (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/N es menor de 2 o 3.
Existen dos tipos fundamentales de ruido:
- Ruido químico: proviene de la variación no controlable de las variables que afectan la química del sistema estudiado (variaciones en temperatura, presión, humedad, etc.).
- Ruido instrumental: asociado a cada parte del instrumento. Su origen puede originarse en fenómenos eléctricos del propio instrumento o en las variaciones en la radiación electromagnética del ambiente que es recogida por los componentes del instrumento (ruido ambiental).
- 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) como de software (empleando programas informáticos capaces de separar las señales analíticas de un entorno ruidoso).
FONDO Y DERIVA DE UNA SEÑAL
La señal analítica viene acompañada además de un fondo (medida en ausencia de analito o muestra), no siempre estable sino que puede variar en el transcurso de las medidas a corto plazo (deriva en una sesión de trabajo mientras el instrumento se calienta p.ej.) o cuando el instrumento se usa en un periodo prolongado de semanas e incluso meses (deriva a largo plazo)
-Casi siempre se necesita corregir las medidas de la señal analítica de la presencia de un cierto fondo (Restar el blanco o incluirlo en el ajuste del calibrado), puesto que el fondo reduce el significado de la medida debida al analito.
-Cuando el fondo es de magnitud muy alta, no se puede compensar pues se produce un gran error en la resta (puesto que el fondo también está sometido a fluctuaciones) o incluso se llega a valores negativos en las medidas de la señal. Para evaluar la importancia del fondo se usa la relación S/Bkg.
- Además la propia señal analítica está sometida a deriva a causa de la Deriva del fondo. Por lo tanto en cada medida no hay que tener en cuenta el fondo sólo en el momento inicial de la misma sino que es preciso corregir el fondo periódicamente, pues éste puede aumentar o disminuir continuamente a lo largo del tiempo.
CALIBRADO
- Los métodos clásicos son métodos absolutos (se relacionan con patrones básicos, como el Kg., el Amperio o el segundo; ejemplo: gravimetrías) o estequiométricos (la determinación se basa en la relación estequiométrica de una reacción entre el analito y un agente valorante; ejemplo: volumetrías).
- 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.
En este contexto, 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 obtenida 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 entre señal analítica y concentración es una línea recta.
Los tres métodos de calibrado aplicable son:
- Calibrado directo: obtención de la función analítica mediante la medida de patrones y cálculo de la concentración de analito por interpolación.
- Adición patrón: adición a una muestra de cantidades crecientes de patrón y cálculo de la concentración de analito por extrapolación.
- Patrón 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.
Una posible clasificación de los métodos instrumentales se basa 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 radioactivas)
- Los dos primeros grupos forman los métodos ópticos, el siguiente da lugar a los métodos eléctricos.
COMPONENTES DE UN INSTRUMENTO
- Un instrumento de análisis químico convierte una señal analítica (no detectable por el ser humano) en otra que lo es.
- Para ello, un instrumento genérico posee los siguientes componentes:
- Generador de señales: produce una señal que indica la presencia del analito y que está relacionada con su concentración.
- Detector: convierte un tipo de energía (o señal) en otro.
- Procesador de señal: modifica la señal convertida por el detector (la modificación más habitual es la amplificación, multiplicando la señal por un número superior a 1).
- Dispositivo de lectura: convierte la señal procesada en una señal comprensible para un observador humano.
SEÑAL Y RUIDO
- Cada medida analítica tiene dos partes: la señal (que suministra información acerca del analito) y el ruido (información no deseada).
- El valor promedio del ruido (N) de un instrumento suele ser constante e independiente del valor de la señal (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/N es menor de 2 o 3.
Existen dos tipos fundamentales de ruido:
- Ruido químico: proviene de la variación no controlable de las variables que afectan la química del sistema estudiado (variaciones en temperatura, presión, humedad, etc.).
- Ruido instrumental: asociado a cada parte del instrumento. Su origen puede originarse en fenómenos eléctricos del propio instrumento o en las variaciones en la radiación electromagnética del ambiente que es recogida por los componentes del instrumento (ruido ambiental).
- 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) como de software (empleando programas informáticos capaces de separar las señales analíticas de un entorno ruidoso).
FONDO Y DERIVA DE UNA SEÑAL
La señal analítica viene acompañada además de un fondo (medida en ausencia de analito o muestra), no siempre estable sino que puede variar en el transcurso de las medidas a corto plazo (deriva en una sesión de trabajo mientras el instrumento se calienta p.ej.) o cuando el instrumento se usa en un periodo prolongado de semanas e incluso meses (deriva a largo plazo)
-Casi siempre se necesita corregir las medidas de la señal analítica de la presencia de un cierto fondo (Restar el blanco o incluirlo en el ajuste del calibrado), puesto que el fondo reduce el significado de la medida debida al analito.
-Cuando el fondo es de magnitud muy alta, no se puede compensar pues se produce un gran error en la resta (puesto que el fondo también está sometido a fluctuaciones) o incluso se llega a valores negativos en las medidas de la señal. Para evaluar la importancia del fondo se usa la relación S/Bkg.
- Además la propia señal analítica está sometida a deriva a causa de la Deriva del fondo. Por lo tanto en cada medida no hay que tener en cuenta el fondo sólo en el momento inicial de la misma sino que es preciso corregir el fondo periódicamente, pues éste puede aumentar o disminuir continuamente a lo largo del tiempo.
CALIBRADO
- Los métodos clásicos son métodos absolutos (se relacionan con patrones básicos, como el Kg., el Amperio o el segundo; ejemplo: gravimetrías) o estequiométricos (la determinación se basa en la relación estequiométrica de una reacción entre el analito y un agente valorante; ejemplo: volumetrías).
- 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.
En este contexto, 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 obtenida 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 entre señal analítica y concentración es una línea recta.
Los tres métodos de calibrado aplicable son:
- Calibrado directo: obtención de la función analítica mediante la medida de patrones y cálculo de la concentración de analito por interpolación.
- Adición patrón: adición a una muestra de cantidades crecientes de patrón y cálculo de la concentración de analito por extrapolación.
- Patrón 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.
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