Química analítica y espectroscopía
La química analítica identifica qué hay en una muestra (análisis cualitativo) y en qué cantidad (análisis cuantitativo). Los métodos espectroscópicos y de separación modernos permiten determinar estructura y concentración de moléculas en cantidades minúsculas.
Cualitativo vs cuantitativo
| Cualitativo | Cuantitativo | |
|---|---|---|
| Pregunta | ¿Qué hay? | ¿Cuánto hay? |
| Resultado | Identidad de especies | Concentración / cantidad |
| Ejemplo | Ensayos a la llama, precipitados | Titulación, espectrofotometría |
Métodos clásicos
- Gravimetría: se aísla y pesa un producto (un precipitado) para calcular la cantidad del analito.
- Volumetría (titulación): se mide el volumen de reactivo de concentración conocida que reacciona con el analito (ácido-base, redox, complexométrica con EDTA, precipitación).
Métodos instrumentales: espectroscopía
La espectroscopía estudia la interacción de la radiación con la materia (absorción o emisión a longitudes de onda características).
UV-Vis
- Mide la absorción de luz ultravioleta-visible por electrones de enlace.
- Ley de Beer-Lambert:
donde A = absorbancia, ε = absortividad molar, b = paso óptico, c = concentración. Base de la espectrofotometría cuantitativa.
Infrarrojo (IR)
- La radiación IR excita vibraciones de enlaces.
- Cada grupo funcional absorbe a frecuencias características (C=O ~1700 cm⁻¹, O–H ancha ~3300 cm⁻¹).
- Permite identificar grupos funcionales (huella dactilar molecular).
Resonancia magnética nuclear (RMN)
- Núcleos con espín (¹H, ¹³C) en un campo magnético absorben radiofrecuencias.
- Informa sobre el entorno de cada átomo: desplazamiento químico, integración, acoplamiento.
- Herramienta principal para elucidar estructuras orgánicas.
Espectrometría de masas (EM)
- Ioniza y fragmenta la molécula y separa los iones por su relación masa/carga (m/z).
- Da la masa molecular y patrón de fragmentación.
Absorción y emisión atómica
- Absorción atómica (AA) y emisión (llama, ICP): cuantifican metales (muestra atomizada).
- Cada elemento emite/absorbe líneas características → análisis elemental.
Cromatografía
Separa los componentes de una mezcla según su reparto entre una fase móvil y una fase estacionaria.
| Técnica | Fase móvil | Aplicación |
|---|---|---|
| GC (gases) | Gas | Compuestos volátiles |
| HPLC (líquidos) | Líquido a presión | Compuestos poco volátiles, biomoléculas |
| TLC (capa fina) | Líquido | Seguimiento rápido cualitativo |
A menudo se acoplan a un detector (GC-MS, LC-MS) combinando separación e identificación.
Resumen de técnicas
| Técnica | Qué mide | Información |
|---|---|---|
| UV-Vis | Absorción electrónica | Concentración (Beer-Lambert) |
| IR | Vibraciones | Grupos funcionales |
| RMN | Espín nuclear | Estructura / conectividad |
| EM | m/z de iones | Masa molecular y fragmentos |
| AA / ICP | Líneas atómicas | Metales (cuantitativo) |
| GC / HPLC | Reparto entre fases | Separación de mezclas |