Métodos Analíticos Instrumentales y Volumétricos: Principios, Reacciones y Aplicaciones en Química Analítica

Reacciones químicas de referencia

2Cu²⁺ + 5I^- → 2CuI + I₃^-

AscH + I₂ → Adehidro-asc + 2I^- + 2H⁺

I₂ + 2S₂O₃^2- → 2I^- + S₄O₆^2-

Hg: electrodo de gota colgante de mercurio, red disolvente

Pt: agua, agua

C: agua, electrodo

Procesos de desactivación y transiciones fotofísicas

A: absorción; B: conversión interna; C: relajación vibracional; D: cruce entre sistemas; E: fluorescencia; F: fosforescencia; G: conversión interna y externa.

Determinaciones analíticas

Alcalinidad

Tipo: ácido-base. Valoración con HCl, patrón primario Na₂CO₃, indicadores fenolftaleína y naranja de metilo.

Cloruros en baños

Tipo: precipitación. Valoración con AgNO₃ (método de Mohr), indicador CrO₄^2-.

Dureza del agua

Tipo: complejometría. Valorante: ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). Indicadores: negro de eriocromo T y murexida.

Fármacos reductores

Tipo: volumetría redox (dicromatometría). Valorante: K₂Cr₂O₇.

Acidez del vino

Tipo: compuesto, método complejo, compuesto no tan volátil. Técnica: HPLC con detección UV-Vis. Calibrado directo.

Potasio en fertilizantes

Tipo: análisis elemental, elemento único, concentraciones altas (%). Técnica: espectrometría de emisión atómica de llama. Disolución de la muestra con ácidos.

Mercurio metilado

Tipo: compuesto organometálico, método complejo. Técnica: HPLC con detección atómica por ICP-MS. Extracción con disolvente; alternativa: espectrometría de absorción atómica.

Contaminantes orgánicos volátiles no clorados

Tipo: compuesto volátil, método complejo. Técnica: cromatografía de gases con detector de ionización de llama (FID) y espectrometría de masas (MS). Extracción con disolvente orgánico.

Agua en aceites

Tipo: culombimetría amperostática, método Karl Fischer (el analito es el agua). Sistema de 4 electrodos de platino.

Trazas metálicas en agua residual

Tipo: elemental, multielemental. Disolución de la muestra con ácidos; concentraciones bajas (ppb). Técnica: ICP-MS.

Aditivos fluorescentes

Tipo: compuesto, método sencillo. Concentraciones bajas (ppb). Técnica: espectrometría de fluorescencia molecular, con extracción con disolvente.

Valoración de Fe²⁺ con permanganato

Fe²⁺ → Fe³⁺ + 1e^-

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn²⁺ + 4H₂O

• Constante de equilibrio alta: es una volumetría, ya que la reacción está desplazada hacia los productos.
• No se puede llevar a cabo a temperatura ambiente por cinética lenta; sería necesario aumentar la temperatura.
• Es autoindicadora: al añadir permanganato, la disolución cambia a color violeta al alcanzar el punto final.

Determinación de azufre por espectrometría de masas

Se provocan reacciones de oxígeno y azufre que forman SO⁺ (masa 48). En lugar de medir el azufre a la masa de su isótopo, se mide a la masa del monóxido de azufre.

Voltamperometría

• +0,12 V: onda anódica. Ocurre la oxidación: 2Br^- → Br₂ + 2e^-
• +0,48 V: se debe a la oxidación del mercurio. Por debajo de este potencial no se puede medir.
• Permite conocer [Br^-] y el potencial de semionda, que aporta información cualitativa.
• El electrolito de fondo evita la migración del analito, de modo que la corriente medida depende solo de la difusión del Br^-.

Mercurimetría

El Hg²⁺ prefiere reaccionar con Cl^-; cuando este se agota, reacciona con difenilcarbazona (Dz).

• Reacción valorante: Hg²⁺ + 4Cl^- ⇌ HgCl₄^2-    K_f
• Reacción indicadora: Hg²⁺ + Dz → HgDz (azul)
• Punto final: Hg²⁺ + HgCl₄^2- ⇌ 2HgCl₂    K_ps = [Hg²⁺][HgCl₄^2-]

Condición: K_f HgCl₄^2- >> K_f HgDz >> 1/K_ps

Requisitos de un agente reductor o oxidante previo

1. Capaz de convertir cuantitativamente la especie de interés en el estado de oxidación deseado.
2. No debe actuar sobre otros componentes del sistema.
3. El exceso debe poder eliminarse fácilmente.

Reacción de referencia: H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- → 2H₂O