QUIMICA ANALITICA GENERAL TEMA 1.- INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ANALÍTICA. Características esenciales de la química analítica. Evolución de la química analítica. Clasificaciones de la química analítica. PROPIEDADES ANALÍTICAS. Jerarquía metrológica química: incertidumbre y veracidad. Propiedades analíticas supremas: Exactitud, Representatividad. Propiedades analíticas básicas: Precisión, Sensibilidad, Selectividad. Propiedades analíticas complementarias: Rapidez, Costos, Factores personales. Relaciones entre propiedades analíticas.

Linus Pauling (1901-1994) La QUÍMICA ES LA CIENCIA que estudia las sustancias, su estructura (tipos y formas de acomodar sus átomos), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias."

Antiguamente química es una ciencia encargada de estudiar la composición, propiedades y estructuras de las sustancias materiales, la forma en que interactúan y los efectos que se producen sobre ellas cuando se les añade o extrae energía en cualquiera de sus formas.

Pilares de la Química QCA. ORGÁNICA y QCA-INORGÁNICA. QCA. ANALÍTICA y QCA-FCA. BIOQUÍMICA, INGENIERIA, FARMACEUTICA, AMBIENTAL. QCA. ANALÍTICA

QUÍMICA ANALÍTICA ANALISIS CUALITATIVO ANALISIS CUANTITATIVO Que es esto??? ¿De qué componentes está constituida esta muestra? ANALIZAR IDENTIFICACIÓN o CARACTERIZACIÓN Simple reconocimiento de los tipos de especies o elementos presentes en una muestra Examinar Conocer ANALISIS CUALITATIVO Ponderar. Descomponer ¿Cuánto hay de cada componente en la muestra? DETERMINACIÓN Medida Cuantitativa de un componente en una muestra ANALISIS CUANTITATIVO

Química Analítica (punto de vista clásico), puede definirse como la Ciencia que estudia el conjunto de principios teóricos, leyes y técnicas con la finalidad de determinar la composición (química o estructural) de la materia, natural o artificial Objeto: estudio de la materia en todas sus manifestaciones (inanimadas y/o animadas), desde los átomos más sencillos hasta los productos naturales o artificiales más complejos, abarcando todas las formas materiales en sus distintos estados de agregación (gas, líquido, sólido) Finalidad): investigación y determinación de la composición química y estructural de la materia.

IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA ANALÍTICA Y ANÁLISIS QUÍMICO La Química Analítica juega un papel muy importante en la vida diaria . Malissa la sitúan en el centro de nuestra vida diaria Producción Consumo QUIMICA ANALÍTICA Ejecución Legislación Todos los productos industriales deben llegar al consumidor cumpliendo ciertas especificaciones; (composición correcta). En el caso de los productos naturales, la presencia o ausencia de ciertos productos químicos provoca toxicidad para el consumo En el terreno de la legislación colaborar en la elaboración de leyes que permitan proteger al consumidor, al medio ambiente, etc. (estableciendo normas de calidad, limites tolerables de tóxicos). Otra función es el desarrollo de técnicas y métodos de análisis que permitan la ejecución de esas leyes

ACTIVIDADES DEL ANÁLISIS QUÍMICO EN LA SOCIEDAD LA QUÍMICA ANALÍTICA EN LA INDUSTRIA Desarrolla un papel vital en todas las etapas de la producción industrial: comienza con los materiales de partida, continúa con los productos intermedios, sigue con el control de calidad y finaliza con el control de los vertidos

ACTIVIDADES DEL ANÁLISIS QUÍMICO EN LA SOCIEDAD CLÍNICA Y MEDICINA Ayuda a los médicos en su diagnosis Estudio de la evolución de tratamientos (determinando compuestos en sangre u orina o determinando la concentración de ciertos medicamentos) Identificación de tóxicos

ACTIVIDADES DEL ANÁLISIS QUÍMICO EN LA SOCIEDAD Protección del consumidor y del medio ambiente Análisis de aguas y alimentos Niveles de sustancias peligrosas; Contaminantes en vertidos industriales Agricultura y Ganadería Análisis de fertilizantes Determinación de compuestos tóxicos en suelos, cosechas (insecticidas, pesticidas) o en animales.

ACTIVIDADES DEL ANÁLISIS QUÍMICO EN LA SOCIEDAD Arqueología y Arte Participación en la conservación de obras de arte Criminología Química forense A la vista de la elevada presencia del Análisis Químico en las actividades de nuestra sociedad Chalmers afirma que : “ La sociedad moderna depende de la Química Analítica desde la química prenatal hasta la sepultura”

RESULTADOS – INFORMACIÓN – TOMAR DESICIONES Examinar, Conocer, Ponderar. Descomponer ANALIZAR ANALÍTICA Tangible OBJETIVOS (CAMPO DE APLICACIÓN) OBJETOS SISTEMAS HECHOS COMPORTAMIENTOS ACTITUDES Intangible RESULTADOS – INFORMACIÓN – TOMAR DESICIONES

DEFINICIÓN DE QUÍMICA ANALÍTICA La Química Analítica (definición antigua) es la ciencia que desarrolla y mejora métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza química de la materia. La definición actual es más amplia y genérica....

DEFINICIONES DE QUÍMICA ANALÍTICA Massart Es es la ciencia de la medida química. Laitinen Es la ciencia de la caracterización y la medida química METROLÓGICAS Pardue y Woo Es el conjunto de procesos funcionales y aproximaciones operacionales que se integran para resolver problemas con la ayuda de la información cualitativa y cuantitativa conseguida. Grasselli No es la aplicación de varias técnicas a la medida de un parámetro clave, sino la solución del problema. Kowalski Es llave para resolver problemas relacionados con sistemas materiales PRAGMÁTICAS Malissa Ciencia que produce información acerca de la composición y estructura de la materia FILOSOFICA

DEFINICIONES DE QUÍMICA ANALÍTICA De todas estas definiciones se desprende que la QUÍMICA ANALÍTICA es una Ciencia Metrológica, con clara misión aplicada , dirigida a resolver problemas, y que desde un punto de vista filosófico permite al ser humano ampliar el conocimiento y la visión que tiene del mundo EUROANALYSIS VIII (1993) Es la disciplina científica que desarrolla y aplica métodos, instrumentos y estrategias para obtener información sobre la composición y naturaleza de la materia en el espacio y en el tiempo

DEFINICIÓN ACTUAL DE LA QUÍMICA ANALÍTICA La Química Analítica es “Una ciencia metrológica que desarrolla, optimiza y aplica herramientas (materiales, metodologías y estrategias) de amplia naturaleza, que se concretan en procesos de medida encaminados a obtener información (bio)química de calidad, tanto parcial (presencia/concentración en una muestra de analitos diversos) como global sobre materias o sistemas de amplia naturaleza (química, bioquímica y biológica) en el espacio y en el tiempo para resolver problemas científicos, técnicos, económicos y sociales.

CARACTERÍSTICAS DE LA QUÍMICA ANALÍTICA es una ciencia metrológica. tiene carácter doble: básico (desarrolla) y práctico (aplica) genera información sobre la materia o sistema en estudio, diferenciando esta información en global y/o parcial teniendo en cuenta donde y cuando existen considera a los procesos analíticos como vías genéricas de conseguir información

CARACTERÍSTICAS DE LA QUÍMICA ANALÍTICA tiene en cuenta las herramientas estratégicas (planificación, diseño, optimización y adaptación) las metodologías y materiales (aparatos, instrumentos y reactivos) relacionándolos entre sí para implementar los procesos de medida. Incluye y diferencia los problemas científicos, técnicos, económicos y sociales. Incorpora la calidad de forma directa (en cuanto a la información generada) e indirecta (referida a herramientas y procesos).

CARACTERISTICAS ESENCIALES DE LA QUÍMICA ANALÍTICA

Principios de las Ciencias Experimentales: Objetividad: análisis y sus resultados deben tener una aceptación universal Repetibilidad: el análisis aplicado un sin número de veces en diferentes lugares y tiempos, por diferentes analistas deben arrojar los mismos resultados Coherencia se sustenta en el principio de la no contradicción de principios aplicados y de los resultaos encontrados. Seguimiento del método científicoesta metodología es común a todas las ciencias experimentales y sigue un proceso.

ESTRUCTURA JERARQUIZADA DE LA QUÍMICA ANALÍTICA QUIMICA ANALITICA ESTRUCTURA JERARQUIZADA DE LA QUÍMICA ANALÍTICA INVESTIGACION ANALISIS QUÍMICO EDUCACION DESARROLLO SELECCIÓN DE HIPOTESIS DE DATOS INTERPRETACION DETERMINACION PROBLEMA ASIMILACION PLANIFICACION Toma de Muestra Tratamiento de Muestra Reacciones Químicas Cambios físicos Separaciones MEDIDA Tratamiento de datos Evaluación estadística Visión de Pardue y Woo

HERRAMIENTAS TIPOS DE HERRAMIENTAS ESTRATÉGICAS MATERIALES METODOLÓGICAS

NATURALEZA DE LAS HERRAMIENTAS QUÍMICAS BIOLÓGICAS INGENIERILES HERRAMIENTAS FÍSICAS MATEMÁTICAS INFORMÁTICAS BIOQUÍMICAS QUÍMICAS: Reactivos, reacciones químicas, etc. FÍSICAS: Fuentes de radiación (p.e. láser), aparatos instrumentos, balanzas, etc. MATEMÁTICAS: Tratamiento estadístico de los datos, eliminación de ruidos de las señales analíticas, etc. BIOQUÍMICAS: Reactivos inmunológicos, enzimas inmovilizadas BIOLÓGICAS: Uso de tejidos animales o vegetales para preparar sensores. INFORMÁTICAS: Programas de adquisición y/o tratamientos de datos

DEFINICIONES DE ANÁLISIS QUÍMICO H.N. Wilson Comprende un conjunto de técnicas , físicas y químicas, que se emplean para determinar la composición de cualquier sustancia. Según Taylor, el ANÁLISIS QUÍMICO involucra una jerarquía que pasa de lo general a lo especifico e incluye las siguientes definiciones: TÉCNICA: Principio científico útil para obtener información sobre la composición de la materia MÉTODO: Adaptación particular de la técnica para un propósito concreto PROCEDIMIENTO: Directrices escritas necesarias para utilizar un método PROTOCOLO: Serie de instrucciones definitivas que deben ser seguidas, sin excepción, si el resultado analítico ha de ser aceptado para un propósito dado L. Meites Es la observación (aspecto cualitativo) o medida (aspecto cuantitativo) de las propiedades del material con el fin de identificar y determinar las proporciones en que los componentes se hayan presentes en la muestra. Según Pardue y Woo, los términos Análisis, Medida y Determinación se definen de modo jerárquico: ANALISIS QUÍMICO Uno de los cuatro componentes primarios de la Química Analítica. DETERMINACIÓN Afecta al analito MEDIDA Propiedad del analito S. Arribas Análisis Químico es el conjunto de técnicas operativas puestas al servicio de la determinación de la composición química de una muestra natural o artificial.

INFORMACIÓN QUÍMICO-ANALÍTICA - (I.Q.A.) CONSIDERADA VERDADERA CIENCIA Y TECNOLOGÍA INCERTIDUMBRE Veracidad INTRÍNSECA Calidad ideal I.Q.A. DATOS RESULTADOS 100% Exactitud Incertidumbre CONSIDERADA VERDADERA Calidad Referencial SOCIEDAD Inf. Analítica Generada Calidad real ECONOMÍA INFORMACIÓN

Jerarquía metrológica Química REPRESENTATIVIDAD PRECISIÓN EXPERIMENTAL xi Resultado individual 1 alícuota INCERTIDUMBRE - x Media (n<30) “(n<30) alícuotas Muestra ’ Media (n>30) “(n>30) alícuotas Cuasi-población Valor considerado verdadero (n>30) dif. Lab. MRC ^ X’ IDEAL Veracidad absoluta ^ X  Media  resultado  Alícuotas Población

PROPIEDADES ANALÍTICAS SUPREMAS Calidad de resultados EXACTITUD Representatividad PRECISIÓN SENSIBILIDAD SELECTIVIDAD ROBUSTEZ MUES T REO Calidad del Proceso analítico BÁSICAS RAPIDEZ COMPLEMENTARIAS COSTO F. PERSONALES

SUPREMAS Exactitud. Diferencia entre una medida o resultado y el valor verdadero, expresada como un error. Representatividad. Coherencia entre un resultado y las necesidades informativas del cliente

BÁSICAS Precisión Sensibilidad Selectividad Robustez Grado de concordancia entre una serie de resultados obtenidos sobre la misma muestra aplicando de forma repetida e independiente el mismo método analítico. Precisión Capacidad de un método analítico para discriminar entre concentraciones semejantes de analito o capacidad para poder detectar (análisis cualitativo) o determinar (análisis cuantitativo) pequeñas concentraciones del analito en la muestra. Sensibilidad Capacidad de un método analítico para originar resultados que dependan de forma exclusiva (especificidad) o casi exclusiva del analito (o analitos) para su identificación o cuantificación en la muestra. Selectividad Propiedad analítica de un proceso de medida que describe su resistencia al cambio en la respuesta cuando se varían ligeramente las condiciones experimentales en las que se desarrolla. Robustez

COMPLEMENTARIAS Rapidez Costo Factores personales Tiempo de análisis, que generalmente se expresa como el número de muestras procesadas de forma completa por unidad de tiempo. Rapidez Gasto total que se origina por análisis de cada muestra o grupo de muestras. Costo Factores personales Engloba características del proceso analítico como seguridad y comodidad.

OTRAS PROPIEDADES FIABILIDAD RAPIDEZ PRODUCTIVIDAD TRAZABILIDAD VERACIDAD EXACTITUD METROLOGÍA INCERTIDUMBRE PRECISIÓN FIABILIDAD ROBUTEZ TRANSFERIBILIDAD RAPIDEZ BAJO COSTO PRODUCTIVIDAD FACTORES PERSONALES

RELACIONES ENTRE PROPIEDADES ANALÍTICAS SUPREMAS JERÁRQUICAS BÁSICAS COMPLEMENTARIAS BÁSICAS SUPREMAS DE FUNDAMENTO COMPLEMENTARIAS PRODUCTIVIDAD BÁSICAS EXACTITUD CONTRADICTORIAS COMPLEMENTARIAS PRODUCTIVIDAD PRECISIÓN COMPLEMENTARIAS SENSIBILIDAD