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Análisis Instrumental: Conferencia Inicial En esta conferencia se verán: Los objetivos de la asignatura y las competencias que deben alcanzar, de acuerdo al programa; El objeto de la Química Analítica en general, del Análisis Instrumental en particular y algunas de las características de los métodos instrumentales; Algunos procedimientos que se utilizan para la extracción y concentración de los analitos. El objetivo del alumno no es obtener una calificación aprobatoria sino alcanzar las competencias específicas que le ayudarán en su desempeño profesional, esto implica la necesidad de profundizar en los tópicos que serán tratados, más allá de lo que aparece en la conferencia. Es importante utilizar el inglés. Mucha de la literatura que les permitirá compenetrarse con las técnicas instrumentales esté en ese idioma.

Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

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Page 1: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Análisis Instrumental: Conferencia Inicial

En esta conferencia se verán:

Los objetivos de la asignatura y las competencias que deben alcanzar,

de acuerdo al programa;

El objeto de la Química Analítica en general, del Análisis Instrumental en

particular y algunas de las características de los métodos instrumentales;

Algunos procedimientos que se utilizan para la extracción y

concentración de los analitos.

El objetivo del alumno no es obtener una calificación aprobatoria sino

alcanzar las competencias específicas que le ayudarán en su desempeño

profesional, esto implica la necesidad de profundizar en los tópicos que

serán tratados, más allá de lo que aparece en la conferencia.

Es importante utilizar el inglés. Mucha de la literatura que les permitirá

compenetrarse con las técnicas instrumentales esté en ese idioma.

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La asignatura

1. Nombre de la asignatura Análisis instrumental.

2. Competencias Diseñar e innovar procesos biotecnológicos mediante la

aplicación de la biotecnología para la obtención de productos que contribuyan al desarrollo sustentable. Dirigir proyectos y procesos para la obtención de

productos a partir de la aplicación de la biotecnología.

3. Cuatrimestre Séptimo

4. Horas Prácticas/teóricas 18/12

5. Horas Totales/Semana 30/2

6. Objetivo de la Asignatura El alumno aplicará los conocimientos básicos sobre los principales análisis físico-químicos mediante métodos y técnicas instrumentales para la caracterización de los

bioproductos.

Docentes:

Dr. Amado Enrique Navarro Frómeta, [email protected];

M.C. Jorge Antonio Herrera Cárdenas, [email protected]

Página Web para algunas cuestiones: http://navarrof.orgfree.com

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Unidades temáticas

Unidades Temáticas Horas

Prácticas Teóricas Totales

I. Introducción al análisis instrumental. 4 3 7

II. Espectrofotometría. 7 4 11

III. Cromatografía. 7 5 12

Totales 18 12 30

Para facilitar el acceso al equipamiento disponible en la Universidad, las

prácticas se harán en un bloque en las últimas 7 semanas del curso.

Equipos disponibles:

Espectrofotómetros UV-VIS (uno de barrido);

Espectrofotómetro de Absorción Atómica (análisis por llama);

Espectrofotómetro FT-IR;

Cromatógrafo de líquidos;

Cromatógrafo de gases acoplado a espectrometría de masas;

Medios necesarios para la extracción y concentración de los analitos.

Organizarse en equipos de 3-4 personas. Plazo límite para entregar la

composición de los equipos: Semana 4

Page 4: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Evaluación Primer parcial:

• Ejercicios sobre cálculos de concentraciones.

• Presentación y discusión de 1 artículo de la literatura periódica científica,

sobre una aplicación de técnicas de separación y concentración de los

analitos, para la determinación de un producto de interés en

biotecnología agrícola.

Segundo parcial:

• Presentación y discusión de 1 artículo de la literatura periódica científica,

sobre una aplicación del análisis instrumental (cualquiera de las

técnicas), para la determinación de un producto de interés en

biotecnología agrícola;

• Escrito libre (no menos de 1000 palabras), sobre las características e

importancia de una técnica instrumental pertinente al curso.

Tercer parcial:

• Reporte técnico sobre la calidad de un suelo.

• Artículo sobre la determinación instrumental de analitos, con base en los

resultados de los Trabajos de Laboratorio.

En todos los parciales:

Asistencia y participación en clases; Preparación y desempeño en las

presentaciones; Preparación y desempeño en el laboratorio.

Page 5: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Introducción al Análisis Instrumental

Temas Saber Saber hacer Ser

Introducción a la Instrumentación

Analítica.

Explicar los conceptos de análisis

instrumental y sus principales técnicas.

Analítico Responsable

Comprometido Dinámico

Obtención y preparación de muestras para el análisis.

Explicar los conceptos de normalidad, molaridad y efecto amortiguador.

Preparar soluciones normales, molares, porcentuales, concentración en peso y amortiguadores.

Analítico Responsable Comprometido Dinámico

Adicionalmente: familiarizarse con las técnicas de extracción y

concentración de los analitos.

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La Química Analítica puede definirse como la ciencia que desarrolla y mejora

métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza

química de la materia. Dentro de la Química Analítica se incluye el Análisis Químico

que es la parte práctica que aplica los métodos de análisis para resolver problemas

relativos a la composición y naturaleza química de la materia. Los ámbitos de

aplicación del Análisis Químicos son muy variados, en la industria destaca el control

de calidad de materias primas y productos acabados; en el comercio los laboratorios

certificados de análisis aseguran las especificaciones de calidad de las mercancías;

en el campo médico los análisis clínicos facilitan el diagnostico de enfermedades.

Resulta conveniente definir algunos términos que recurrentemente utilizaremos:

Muestra: Parte representativa de la materia objeto del análisis.

Analito: Especie química que se analiza.

Matriz: El entorno de la muestra donde está el analito.

Técnica: Medio de obtener información sobre el analito.

Método: Conjunto de operaciones y técnicas aplicadas al análisis de una

muestra.

Análisis: Estudio de una muestra para determinar sus composición o naturaleza

química.

La metodología del Análisis Químico puede resumirse en un proceso analítico general

consistente en un conjunto de procedimientos realizados para solucionar un

determinado problema analítico. Esto se resume en el siguiente esquema:

Page 7: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Definición del problema

Analito; Matriz; Escala

Selección del método

Toma de la muestra

Preservación de la muestra

Extracción, transformación, concentración del analito

Ejecución del análisis (toma de datos)

Tratamiento de los datos

Evaluación de los resultados Comparación con estándares, etc.

Entrega del resultado

¿Resultado adecuado?

Análisis de blancos

Análisis de muestras fortificadas

Análisis de patrones

Si

No

Procedimiento analítico

Evaluación de fuentes de error

Muestreo

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Muestreo: Esta es una etapa que consume tiempo y recursos y que resulta

de gran importancia. Usted puede contar con las mejores técnicas analíticas

pero, si la muestra no es adecuada, esto no servirá de nada.

Transformación de la muestra: La especie o especies químicas de interés

pasen a una forma medible inequívocamente. Esta transformación, de ser

necesaria, podría requerir etapas de separación de sustancias interferentes

y etapas de reacción química que hagan más sensible y específica la

medición de la señal debida al analito.

Adquisición de datos: El momento del análisis instrumental por

excelencia. El proceso de medida instrumental básico puede separarse en

tres etapas: la generación de un flujo de energía, la interacción de este flujo

con la muestra y la medición y procesado de la señal procedente de la

muestra.

El tratamiento de los datos: Además de obtener el valor más probable de

la información buscada, así como la incertidumbre que la acompaña, hoy en

día es vital para obtener la información de la manera más rápida, segura y

menor tratamiento de la muestra.

Algunas cuestiones a recalcar

Page 9: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Aseguramiento de la calidad analítica: Esto incluye el análisis de blancos

que no son más que muestras sin analito que reciben los mismos

tratamientos (adiciones de reactivos, tratamientos térmicos, etc); el análisis

de muestras fortificadas (esto quiere decir que se le añaden cantidades

conocidas del analito) y el análisis de patrones, que son muestras que

contienen cantidades conocidas del analito en un orden creciente y que nos

permiten hallar curvas de calibración para el análisis de un determinado

compuesto o elemento. Deben consultar la NMX-AA-115-SCFI-2001 –

Análisis de agua - Criterios generales para el control de la calidad de

resultados analíticos, cuyo contenido pueden ver en mi página web y que

incluso deberán utilizar para la investigación sobre los errores en análisis

químico.

La confianza en los resultados: La aplicación escrupulosa de los

procedimientos analíticos, el utilizar los reactivos de la calidad adecuada, la

utilización de instrumentos y material con la calidad adecuada y que son

sometidos a las verificaciones y mantenimientos correspondientes, la

observación cuidadosa de lo que acontece en cada momento, el llevar

adecuadamente la bitácora de trabajo y mucho ingenio y honestidad, nos

darán los resultados necesarios.

Algunas cuestiones a recalcar

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Características de calidad de los métodos analíticos

Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado y un valor de

referencia certificado. En ausencia de exactitud se tiene error sistemático.

Precisión: Grado de concordancia entre los datos obtenidos de una serie.

Refleja el efecto de los errores aleatorios producidos durante el proceso

analítico.

Sensibilidad: Capacidad para discriminar entre pequeñas diferencias de

concentración del analito. Se evalúa mediante la sensibilidad de

calibración, que es la pendiente de la curva de calibración a la

concentración de interés.

Límite de detección: Concentración correspondiente a una señal de

magnitud igual al blanco más tres veces la desviación estándar del blanco.

Selectividad: Cuantifica el grado de ausencia de interferencias debidas a

otras especies contenidas en la matriz.

Seguridad: Amplitud de condiciones experimentales en las que puede

realizarse un análisis.

Además, habrá que considerar otro tipo de parámetros asociados y de gran

importancia práctica como son la rapidez, costo, seguridad del proceso,

peligrosidad de los residuos, etc.

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Los métodos clásicos de análisis se basan en reacciones químicas (los

métodos gravimétricos o volumétricos). Determino una magnitud (masa o

volumen), que se relaciona a través de una constante única, deducible de

las leyes estequiométricas, con la concentración del analito.

Los métodos instrumentales se basan en la interacción del analito con

alguna forma de energía y lo que se mide (la señal), está relacionada con

la concentración del analito mediante una constante, que depende de las

condiciones experimentales.

Los métodos instrumentales

Generador del estímulo

Interacción con el analito

Receptor

Transductor

Amplificación

Respuesta digital

Lámpara UV

Absorción de la luz

Fotomultiplicador

Coversor A/D

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INDUSTRIA CIENCIAS

NATURALES

PROTECCION

DEL AMBIENTE

QUIMICA ANALITICA

AVANCES EN LA COMPUTACION,AUTOMATIZACION MICROELECTRONICA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL

MUESTRAS CADA VEZ MAS COMPLEJAS

MAS PRECISOS, EXACTOS Y BARATOS

NUEVOS PROCEDIMIENTOS,DISPOSITIVOS,ACCESORIOS

NUEVOS EQUIPOS,PERFECCIONAMIENTO Y ACOPLE

DE LA DATA

TRATAMIENTO OBTENCION PROCESAMIENTO

DE LA MUESTRA DE LA DATA

METODOS: MAS SENSIBLES Y SELECTIVOS,

(CITIUS,ALTIUS,FORTIUS)

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Extracción, separación y concentración de los analitos

En muchos casos, la extracción, concentración y clean-up van juntas. Con

frecuencia se acompaña algunos de estos procesos con la transformación de

analito en una especie más útil desde el punto de vista analítico.

Extracción Concentración Clean-up

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Resultados de una encuesta para la distribución del tiempo de un Químico Analítico en el análisis

de una muestra (R.E majors, LC-GC, 9, 16-20, 1991).

Los problemas más frecuentes encontrados en la preparación de muestras, R.E.Majors, LC -GC, 14 ,

954 , 1996.

Extracción, separación y concentración de los analitos

La experiencia ha demostrado que gran parte del tiempo del análisis químico se

dedica a llevar al analito a una forma medible:

Por ello resulta tan importante la extracción, separación, transformación y

concentración de los analitos.

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Existen tres opciones básicas en la medición de un analito en la presencia de

especies que interfieren, las cuales se encuentran en la matriz de la muestra:

Se puede emplear una técnica analítica selectiva que pueda medir el analito

directamente sin necesidad de aislarlo. Por ejemplo, un electrodo Selectivo de

Iones puede determinar la presencia de un ión de interés en una solución que

contenga muchas otras especies iónicas. En este sentido, el futturo del análisis de

analitos de interés en tiempo real en esferas como el ambiente, la producción, etc.,

está en manos de los sensores.

Convertir "in situ" al analito en una especie química capaz de ser detectada por una

técnica selectiva o de más fácil separación o análisis. Las reacciones de

derivatización selectiva son muy empleadas.

Una tercera opción, predominante en el análisis cromatográfico, es la remoción del

analito desde la matriz por un proceso de extracción o separación. En ocasiones,

para muestras extremadamente complejas, tales como fluidos biológicos o residuos

sólidos, se realiza una separación previa ("cleanup"), al análisis cromatográfico

para eliminar restos de la matriz o sustancias problemáticas para el análisis.

En muchos casos hay que combinar lo descrito anteriormente.

Page 18: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

El estado físico de la muestra es lo primero a considerar al planificar la extracción.

Las muestras gaseosa y líquidas resultan en ocasiones más sencillas en esta etapa

de planificación. Al diseñar el procedimiento de extracción que se va a aplicar a las

muestras sólidas o semisólidas, es necesario tomar en cuenta que en las muestras

ambientales los analitos de interés están, en muchos casos, adsorbidos en matrices

complejas (suelos, tejidos, pulpas,etc.).

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Algunas operaciones comunes.

Evaporación

La fase liquida es removida por calentamiento a presión atmosférica, con

flujo de aire o gas inerte o bajo vacío. No se debe evaporar demasiado rápido;

la evaporación súbita puede hacer perder parte de la muestra; debe evitarse

la perdida de muestra sobre las paredes del recipiente. Lo mejor es con una

gas inerte con Nitrógeno; el rota evaporador trabaja mejor.

Liofilización

Las muestras acuosas son congeladas y el agua es removida bajo vacío por

sublimación. Muy bueno para orgánicos no volátiles; se pueden manejar

grandes volúmenes de muestra; posible perdida de analitos volátiles; los

compuestos inorgánicos son concentrados.

Destilación

La muestra es calentada hasta el punto de ebullición del solvente y los

analitos volátiles son concentrados en la fase de vapor, luego condensados y

colectados; la destilación con vapor de agua (steam distillation) incluye

ebullición con agua o la purga con vapor y luego la recolección del destilado.

Principalmente para muestras que puedan ser volatilizadas; la muestra puede

descomponerse si se calienta demasiado; la destilación al vacío puede ser

usada para compuestos no volátiles.

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Filtración

El liquido es pasado a través de un filtro de papel o de membrana para remover

las partículas suspendidas. Altamente recomendada para preservar la vida de

las columnas en cromatografía. Debe observarse que los filtros de membrana

sean compatibles con el solvente tal que no se disuelvan o se hinchen durante

el experimento. Se deben utilizar filtros de gran porosidad (>2 µm) para flujos

máximos o filtros de menor porosidad (<0.2 µm) para evitar las bacterias.

Centrifugación

La muestra es colocada en un tubo de centrífuga y se rota con una gran fuerza

(varias G) y forzada contra el fondo del tubo. El liquido es decantado. La

remoción cuantitativa de la muestra sólida desde el tubo presenta algunas

veces problemas prácticos. La ultra centrifuga no se usa normalmente para la

remoción de material particulado simple.

Sedimentación

La muestra se deja sedimentar mientras no se perturba en un tanque de

sedimentación; la velocidad de asentamiento depende del radio de las

partículas. Es un proceso extremadamente lento.

Algunas operaciones comunes.

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Homogenización

La muestra es colocada en una licuadora, se adiciona solvente y la muestra se

homogeniza. El solvente es removido posteriormente para continuar el proceso

de análisis. Se emplea para plantas y tejidos animales, alimentos, muestras

ambientales. Se pueden utilizar solventes acuosos u orgánicos. La muestra

finamente dispersada promueve una extracción más eficiente.

Sonicación

La muestra finamente dividida es inmersa en un baño de ultrasonido con

solvente y sometida a la radiación ultrasónica. También se pueden usar una

sonda ultrasónica o un disruptor celular ultrasónico. La disolución es ayudada

por el proceso ultrasónico. Se puede calentar para una extracción mayor. El

proceso es seguro y rápido. Se comporta mejor con materiales gruesos y

granulares. Se pueden trabajar múltiples muestras de manera simultanea. El

contacto con el solvente es eficiente. El método se encuentra normalizado por

la EPA.

Disolución

El solvente disuelve la muestra con o sin cambio químico. Los sólidos

inorgánicos pueden requerir ácidos o bases para disolverse completamente.

Las muestras orgánicas pueden disolverse directamente en el solvente de

trabajo para la CG. Se requiere calentamientopara muchas muestras,

especialmente polímeros orgánicos

Algunas operaciones comunes.

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Análisis de Gases y Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs)

Muestreo por Captura (Grab sampling)

La muestra gaseosa es empujada hacia un bulbo de vidrio o metálico o una lata

evacuados por una jeringa; el gas también puede ser bombeado hacia una bolsa

plástica u otro contenedor inerte. Usado principalmente para compuestos

volátiles en aire; las muestras son retornadas al laboratorio y los analitos son

aislados y concentrados por técnicas de atrapamiento en frío (cold trapping).

Atrapamiento en Fase sólida (Solid Phase Trapping)

La muestra Gaseosa es pasada a través de un tubo empacado con un

adsorbente (tal como silica gel o carbón activado); los analitos atrapados son

eluídos con un solvente fuerte. Usado para compuestos orgánicos semivolátiles

en aire. El control de la velocidad de flujo del gas es crítico para la eficiencia del

atrapamiento. Se debe evitar la formación de aerosol, sobre la carga del

adsorbente por la adsorción irreversible de analitos reactivos.

Atrapamiento Liquido (Liquid trapping)

La muestra gaseosa es burbujeada a través de una solución que sea un buen

solvente para los analitos; los analitos tienen una mayor afinidad por el solvente

que por el gas. La velocidad de flujo debe ser lo suficientemente bajo para no

crear espuma o aerosoles; se pueden añadir recativos acomplejantes para

ayudar al solvente en el atrape. La temperatura puede ser disminuida para las

especies muy volátiles. El proceso es llamado algunas veces " impinging".

Page 23: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Análisis de Gases y COVs

Análisis directo (si la concentración lo permite)

-40 psi

GA

S Tenax - np, Teb med.

Tdes - 300 oC

Porapak Q - np, Teb b

T des 150 oC

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COVs: Headspace (estático)

Un diseño clásico

Se hace uso de que los componentes volátiles en una muestra, están en equilibrio

entre la matriz no volátil que los contiene y la fase gaseosa que lo rodea en un

recipiente cerrado. Básicamente, los componentes volátiles son removidos de la

matriz no volátil mediante calentamiento y se introduce en el cromatógrafo de

gases.

Usada principalmente para la determinación de concentraciones al nivel de traza de

sustancias volátiles en muestras difíciles de manejar por técnicas convencionales

de GC. La sensibilidad puede ser aumentada por calentamiento (<100 °C), efecto

salino, ajustes de pH y otras formas para desplazar el equilibrio. Algunas veces se

adiciona agua u otro solvente para ayudar a la dispersión de la muestra o para

liberar los compuestos orgánicos desde la matriz, especialmente para sólidos y

sedimentos. Puede ser manual

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COVs: Purge and trap (headspace dinámico

La muestra (sólida o liquida) es colocada en un contenedor cerrado y termostatizado

de tal manera que sus vapores en el headspace son removidos de manera continua

por medio del flujo de un gas inerte con el subsiguiente atrape de los componentes de

la muestra por una fase sólida o por atrape en frío, los que luego son desorbidos

térmicamente en el punto de inyección de un GC.

He (> 99.998), o N2

A CG

Purga (extracción). Desorción

C Sílica Tenax

En lugar de la trampa

criogénica se puede

utilizar un cartucho

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Muestras Líquidas

Comparadas con las muestras sólidas o volátiles, las muestras liquidas son mucho

mas fáciles de preparar para una medición analítica ya que el paso de disolución o

extracción no están incluidos. A menudo, todo lo que se requiere es una dilución en

un solvente compatible. La mayor consideración para las muestras liquidas son las

interferencias de matriz, la concentración del analito y la compatibilidad con la

técnica analítica seleccionada.

Dilución

La muestra es diluida para evitar sobrecargar la columna cromatográfica o para

estar dentro del rango lineal del detector. El solvente debe ser compatible con la

técnica analítica de medición seleccionada. Diluya e inyecte (Dilute and shoot) es el

método típico de preparación de muestra para muestras liquidas simples como las

de las formulaciones farmacéuticas.

Extracción Liquido – Liquido

La muestra es particionada entre dos fases inmiscibles escogidas de tal manera que

maximicen la diferencias en solubilidad. Se utiliza un embudo de separación para

volúmenes de muestra pequeños. La formación de emulsiones es uno de los

problemas que se presentan con mayor frecuencia. Estas se pueden romper con

calor, adición de sales, filtración a través de papel de filtro. Las extracciones

continuas se usan para bajos Kd, grandes volúmenes o problemas de emulsiones.

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0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 500 1000 1500

Kd

Fr

Fr (10 mL)

FR (5ml)

FR(5ml 2da)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 2 4 6 8 10

n extracciones

Fr

Kd=1

Kd=10

Kd=100

Kd=1000

Extracción líquido-líquido

do

aD

D

Sa

Sdo

V

VK

K

E

C

C

D

F

K

La clásica extracción con el embudo separador, es una opción que sigue siendo

válida para muchos laboratorios.

n

V

VK

R

a

doD

F

1

1

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Algunos otros dispositivos para extracción líquido-líquido

Page 29: Análisis Instrumental: Conferencia Inicial · Unidades temáticas Unidades Temáticas Hora s Prácticas Teóricas Totales I. Introducción al análisis instrumental . 4 3 7 II

Extracción líquido-líquido contínua

Para solventes más pesados que el agua Para solventes más ligeros que el agua

Uno de los problemas que se presenta es la formación de emulsiones. Esto se

puede resolver con la extracción contínua.

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Extracción en Fase Sólida, Solid Phase Extraction (SPE) El liquido es pasado a través de una fase sólida la cual selectivamente remueve el

analito (o la matriz); el analito es eluído con un solvente más fuerte. El mecanismo

es el mismo que para LC / HPLC. Introducida en los 70s, comercializada desde

1978.

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Extracción en fase sólida (SPE)

Simazina

Atrazina

Propazina

Para esta técnica existe, además de la variante en cartuchos, la opción de discos,

que permite mayores flujos, automatizable y que facilita aún más la extracción.

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Microextracción en fase sólida (SPME)

Fue desarrollada por Pawliszyn y colaboradores (C.L. Arthur and J. Pawliszyn, Anal.

Chem., 62 (1990) p 2145). Es una técnica rápida, económica y que no utiliza

solventes, para la extracción y separación de compuestos orgánicos en muestras

gaseosas y líquidas.

Se basa en el enriquecimiento de los componentes de interés en una fibra de sílice

fundida (puede ser recubierta con adsorbentes), exponiéndola directamente a la

muestra o a los vapores sobre ella. Una vez transcurrido el tiempo de equilibrio, la

fibra se introduce directamente en el sistema split-splitless del CG. En la fibra se

combinan las etapas de muestreo y concentración en una etapa.

Se deben estandarizar variables como el tiempo de exposición, la temperatura y el

tiempo de desorción. En el caso de muestras liquidas es usual controlar el pH y la

fuerza iónica.

Se ha aplicado a una amplia gama de compuestos orgánicos, tanto volátiles como

semivolátiles, (HCs aromáticos, HAPs, organoclorados volátiles, BPC, pesticidas,

nitroaromáticos, fenoles, etc.).

En este año vamos a adquirir el kit de SPME en la UTIM.

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Microdiálisis

Esta técnica puede también ser usada en línea para deproteinizar muestras antes

de analizarlas por HPL,C ya que las proteínas grandes no pueden pasar a través de

las membranas.

En cierta medida la ultra filtración y la ósmosis reversa pueden ser usadas de

manera similar.

La técnica se basa en que una

membrana semipermeable es

colocada entre dos fases liquidas

acuosas y los solutos de la muestra se

transfieren de un liquido al otro basados

en el diferencial de concentración. Las

técnicas de

enriquecimiento mencionadas son

requeridas para concentrar el dializado.

La micro diálisis es utilizada para

analizar eventos químicos extra

celulares en tejidos vivos y ha sido

usada en línea con HPLC.

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Muestras Sólidas

Cuando una muestra es sólida, el pretratamiento de la muestra puede ser más

complejo. Dos casos especìficos: la muestra completa es de interés y debe ser

solubilizada o solo una parte del sólido es interés y los analitos deben ser

selectivamente removidos.

Si la muestra sólida es soluble en algún solvente, la única preparación de muestra

que puede ser requerida es hallar el solvente apropiado que disuelva

completamente la muestra y al componente de interés.

Si la matriz de la muestra es insoluble en los solventes comunes pero el analito de

interés puede ser removido la preparación de la muestra se realiza por técnicas

como la filtración, extracción Soxhlet, extracción con fluidos supercríticos (SFE),

ultrasonicación o extracción en fase sólida (SPE). Hoy en día existen técnicas como

la extracción con solventes acelerada y las extracciones asistidas por microondas.

La técnica de extracción sólido-líquido es la más sencilla. La muestra es colocada

en un recipiente con tapa, se añade un solvente que disuelva el analito de interés y

la muestra se agita manual o automáticamente, o se pone en contacto con el

solvente caliente o se somete a reflujo. La solución es separada del sólido por

filtración, decantación o centrifugación para separarla de los sólidos insolubles.

Una de las variantes más utilizadas para la extracción sólido-líquido es la extracción

Soxhlet. La muestra es colocada en un recipiente como un dedal poroso

desechable; el solvente es constantemente refluìdo a través del dedal y percola

para extraer los analitos, los cuales son continuamente recogidos en el balón de

ebullición del solvente.

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Extracción Sólido-Líquido: Soxhlet

Además del procedimiento normal, existe el procedimiento automatizado y a bajas T

y alta P

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Extracción asistida por microondas La muestra es colocada en un recipiente abierto o cerrado y calentado por energía

de la radiación de micro ondas provocando la extracción de los analitos.

El procedimiento se basa en que los compuestos químicos absorben la energía de

las micro ondas en proporción a su constante dieléctrica: cuanto mayor sea el valor

de la constante dieléctrica de un compuesto. mayor será el nivel de la absorción de

la energía micro ondas.

Esta técnica denominada MASE (Microwave Assisted Solid Extraction) es una

técnica relativamente reciente en el campo orgánico, y que se ha aplicado desde la

extracción de DNA, hasta la determinación de aromas en vinos.

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En vez de las micro ondas como una fuente de calentamiento de recipientes cerrados

de extracción, el uso de hornos de aire convencionales permite el uso de celdas de

extracción de acero inoxidable. La técnica es llamada Extracción con solvente

acelerada (accelerated solvent extraction), o extraccion con solvente potenciada

(enhanced solvent extraction (ESE) y también pressurised liquid extraction (PLE). Se

plantea como una alternativa a la extracción Soxhlet con sus tiempos largos de

extracción. Utiliza solventes orgánicos a altas temperaturas bajo presión.

Extracción con solventes bajo presión elevada

Componentes : una

bomba para bombear

solventes hacia y

desde un recipiente de

extracción, un

recipiente de extracción

con un mecanismo

automático de

sellado para soportar

las presiones

generadas, un horno

para el calentamiento

del compartimiento de

muestra, y unos viales

para mantener y

recolectar los extractos.

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Extracción con solventes bajo presión elevada

Ventajas

Vista

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La cromatografía no es más que el desplazamiento de una zona discreta de una

sustancia a lo largo de una capa de sorbente (fase estacionaria), en un flujo de una

fase móvil, debido a la múltiple repetición de actos de sorción y desorción de sus

moléculas en la fase estacionaria, en correspondencia con la constante de

distribución (KD) del sorbato entre la fase móvil y la fase estacionaria. Por cuanto la

velocidad de desplazamiento y posición de esta zona del sorbato van a estar

determinadas por la velocidad de la fase móvil y KD, una mezcla de sustancias con

diferentes KD, se va a separar durante el proceso de movimiento por la capa de

sorbente.

Cromatografía

2 moléculas

Un grupo de

moléculas

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Cromatografía Líquida

Adsorción Partición Int. Iónico Exclusión

de tamaño

Adsorción: Mecanismos de retención

Sílica Alúmina

Permite gran carga de muestra

Menor poder catalítico de reacciones

Buena disponibilidad

Buena cantidad de referencias

Buena con isómeros de aromáticos

Levemente alcalina

Menos empleo que sílica

Líquido-

Sólido

Líquido-

Líquido

Grupos iónicos

fijos en F. Estac.

Retención de

acuerdo tamaño

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Cromatografía líquida simple

saturados

aromáticos

polares

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Cromatografía de capa fina o en capa delgada

La muestra se aplica sobre la

fase estacionaria, depositada

sobre la placa de vidrio. La misma

se coloca en una cámara con el

solvente para hacer la corrida

cromatográfica.

El solvente asciende por capilaridad y va

ocurriendo la separación de los componentes.

Posteriormente se realiza el revelado de la placa

y se determinan los Rf de las distintas manchas.

Técnica muy útil para separar grupos de

sustancias y realizar análisis por otras técnicas,

extrayendo los analitos de las diferentes

manchas.