Química analítica

La química analítica (del griego ἀναλύω) es la rama de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.

Historia

La consolidación de la concepción moderna de composición química a finales del siglo XVIII, junto con la mayor importancia de los estudios cuantitativos de los procesos químicos propició la aparición de un conjunto de conocimientos que dieron origen a la química analítica. No significa esto que anteriormente no existiera interés por el análisis químico. Diversas tareas prácticas, como el ensayo de metales, el análisis de aguas, la toxicología, etc. habían propiciado el perfeccionamiento de numerosas técnicas de análisis, que comportaban el empleo de numerosos reactivos y un variado número de instrumentos.
La búsqueda de métodos de análisis más rápidos, selectivos y sensibles es uno de los objetivos esenciales perseguidos por los químicos analíticos. En la práctica, resulta muy difícil encontrar métodos analíticos que combinen estas tres cualidades y, en general, alguna de ellas debe ser sacrificada en beneficio de las otras. En el análisis industrial, la velocidad del proceso suele condicionar las características del método empleado, más que su sensibilidad. Por el contrario, en toxicología la necesidad de determinar sustancias en cantidades muy pequeñas puede suponer el empleo de métodos muy lentos y costosos.
Las características generales de la química analítica fueron establecidas a mediados del siglo XX. Los métodos gravimétricos eran preferidos, por lo general, a los volumétricos y el empleo del soplete era común en los laboratorios. Autores como Heinrich Rose (1795-1864) y Karl R. Fresenius (1818-1897) publicaron influyentes obras durante estos años, que establecieron las características generales de la disciplina. El segundo fue, además, el editor de la primera revista dedicada exclusivamente a la química analítica, Zeitschrift für analytische Chemie (Revista de Química analítica), que comenzó a aparecer en 1862. Karl R. Fresenius creó también un importante laboratorio dedicado a la enseñanza de la química analítica y a la realización de análisis químicos para diversas instituciones estatales e industrias químicas.
El desarrollo de los métodos instrumentales de análisis químico se produjo en el último cuarto del siglo XIX, gracias al establecimiento de una serie de correlaciones entre las propiedades físicas y la composición química. Los trabajos de Robert Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff establecieron las bases de la espectroscopia e hicieron posible el descubrimiento de numerosos elementos. Nuevos instrumentos ópticos, como el colorímetro o el polarímetro, simplificaron e hicieron mucho más rápidos un gran cantidad de análisis de importancia industrial. Las leyes electroquímicas establecidas por Michael Faraday (1791-1867) y los medicamentos se basan en las investigaciones de autores como Oliver Wolcott Gibbs (1822-1908) y la creación de laboratorios de investigación como el de Alexander Classen (1843-1934) que permitieron que las técnicas de análisis electroquímico ganaran importancia en los últimos años del siglo XIX. En los años veinte del XX, el polaco Jaroslav Heyrovsky (1890-1967) estableció las bases de la polarografía que, más adelante, se convirtió en una técnica de análisis muy importante de determinados iones y fue también empleada para el estudio de la naturaleza de los solutos y los mecanismos de reacción en disolución. Otra de las técnicas importantes que iniciaron su andadura en esos primeros años del siglo XX fue la cromatografía que se desarrolló enormemente en las décadas posteriores. El siglo XX estuvo también caracterizado por la llegada de nuevos instrumentos como el pH-metro y el gran desarrollo de los métodos espectrocópicos, particularmente la espectroscopia infrarroja y la resonancia magnética nuclear, que tuvieron una gran aplicación en muchas áreas de la química, especialmente en química orgánica.

Polarógrafo de Heyrovsky.

[editar] Métodos analíticos

Los métodos que emplea el análisis químico pueden ser:

• Métodos químicos (se basan en reacciones químicas) o clásicos:
  • análisis volumétrico
  • análisis gravimétrico
• Métodos fisicoquímicos (se basan en interacciones físicas) o instrumentales:
  • métodos espectrométricos
  • métodos electroanalíticos
  • métodos cromatográficos

Ejemplo de material de vidrio usado en el laboratorio de análisis.

Los métodos químicos han sido utilizados tradicionalmente, ya que no requieren instrumentos muy complejos (tan sólo pipetas, buretas, matraces, balanzas, entre otros) Los métodos fisicoquímicos, sin embargo, requieren un instrumental más sofisticado, tal como equipos de cromatografía, cristalografía, etc.
El estudio de los métodos químicos está basado en el equilibrio químico, que puede ser de los siguientes tipos:

• equilibrio ácido-base
• equilibrio redox
• equilibrio de solubilidad
• equilibrio de complejos

[editar] Desarrollo de métodos analíticos

Los métodos analíticos se deben validar según la naturaleza del método analítico en:

• métodos de cuantificación;
• métodos de determinación de impurezas;
• pruebas límite;
• identidad.

para estudiar éstos se determinan parámetros como linealidad, rango, especificidad, exactitud ,precisión, tolerancia, robustez y los límites de detección y cuantificación según sea el caso.
En el caso de que no exista dicho método se propone uno mediante un diseño factorial para determinar las condiciones de trabajo.