Principios de análisis instrumental

y resolver compuestos estrechamente relacionados. Muchas de estas técnicas se basan en la cromatografía, la extracción mediante disolventes o la electroforesis. Una de las características que se menciona en la tabla 1.1 se utiliza comúnmente para completar el análisis después de las separaciones cromatográficas. De esta manera, por ejemplo, la conductividad térmica, la absorción ultravioleta e infrarroja, el índice de refracción y la conductancia eléctrica se utilizan con este fin . Este texto trata sobre los pr incipios, las aplicaciones y las características de rendimiento de los métodos instrumentales de la tabla 1.1, así como de los procedimientos de separación elec– troforética y cromatográfica. No se estudian los métodos clásicos porque se supone que el lector ya estudió antes estas técnicas. 1 lC INSTRUMENTOS PARA ANÁLISIS Un instrumento para análisis químico convierte la información acerca de las características físicas o químicas de un analito en datos que puede manipular e interpretar el ser humano. Por tanto, un instrumento analítico se puede considerar como un disposi– tivo de comunicación entre el sistema que se está estudiando y el investigador. Para recuperar la información deseada del analito, es necesario proporcionar un estímulo, el cual está casi siempre en la forma de energía electromagnética, eléctrica, mecánica o nuclear, como se ilustra en la figura 1.1. El estímulo provoca una respuesta del sistema en estudio, cuya naturaleza y magnitud están regidas por las leyes fundamentales de la química y la física. La informa– ción resultante está contenida en los fenómenos que resultan de la interacción del estímulo con el analito. Un ejemplo común es pasar una banda angosta de longitudes de onda de luz visible a través de una muestra para medir qué tanto es absorbida por el analito. La intensidad de la luz se determina antes y después de la interacción con la muestra, y la relación de estas intensidades proporciona una medida de la concentración del analito. En general, los instrumentos para análisis químico están formados solo por unos cuantos componentes básicos, algunos de los cuales se enlistan en la tabla 1.2. Con el fin de entender las relaciones entre las piezas de estos instrumentos y el flujo de información desde las características del analito, pasando por todos los componentes hasta los resultados numéricos o gráficas que produce el instrumento, conviene explorar cómo se puede representar y transformar la información de interés. Estímu lo Fuente de energía Sistema en estudio Respuesta Información analítica FIGURA 1.1 Diagrama de bloques en el que se muestra el proceso global de una medición con instrumentos. 1 Para una discusión sobre los métodos clásicos, véase D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler y S. R. Crouch, F1mdamentos de Química Analítica, 9a. ed., Belmont, Ca.: Brooks/Cole, 2014, caps. 1-1 7. ))} 1( Instrumentos para análisis 3 1C.1 Dominios de los datos El proceso de medición se apoya en una gran variedad de dispo– sitivos que convierten la información de una forma en otra. Antes de investigar cómo funciona el instrumento, vale la pena enten– der la manera en que la información se puede codificar (repre– sentar) mediante características físicas y químicas; y en particular por medio de señales eléctricas, como la corriente, el voltaje y la carga. Los diversos modos de codificar la información se llaman dominios de los datos. Con base en este concepto se desarrolló un esquema de clasificación que simplifica en gran medida el análisis de los sistemas instrumentales y facilita la comprensión del pro– ceso de medición. 2 Como se ilustra en el mapa del dominio de los datos de la figura 1.2, los dominios de los datos se podrían clasifi– car en dominios no eléctricos y dominios eléctricos. 1C.2 Dominios no eléctricos El proceso de medición empieza y termina en los dominios no eléctricos. La información física y química de interés para un experimento particular reside en estos dominios de datos. Entre estas características se encuentran: la longitud, la densidad, la composición química, la intensidad de la luz, la presión y otras que se proporcionan en la primera columna de la tabla 1.1. Es posible hacer una medición al hacer que la información radique del todo en los dominios no eléctricos. Por ejemplo, la determinación de la masa de un objeto mediante una balanza mecánica de brazos iguales compara la masa del objeto, el cual se coloca en uno de los platos de la balanza, con los pesos patrones que se sitúan en el otro. El experimentador codifica directamente la información que representa la masa del objeto en unidades estándar, y él mismo proporciona la información que procesa sumando las masas para obtener un número. En otras balanzas mecánicas, la fuerza gravitacional que actúa sobre una masa se amplifica en forma mecánica haciendo uno de los brazos de la balanza más largo que el otro, lo cual incrementa la resolución de la medida. La determinación de las dimensiones lineales de un objeto mediante una regla y las medidas del volumen de una muestra de líquido por medio de un recipiente graduado son otros ejemplos de medición efectuada exclusivamente en dominios no eléctricos. Estas mediciones se relacionan a menudo con métodos analíti– cos clásicos. El surgimiento de los procesadores de señales elec– trónicas baratos, transductores de señal sensibles y dispositivos para visualizar las lecturas ocasionó el desarrollo de una gran diversidad de instrumentos electrónicos que reciben la informa– ción de los dominios no eléctricos, la procesan en los dominios eléctricos y, para finalizar, la presentan en una forma no electró– nica. Los instrumentos electrónicos procesan la información y la pasan de un dominio a otro en forma análoga a la multiplicación de masa en las balanzas mecánicas de brazos desiguales. Puesto que estos dispositivos se encuentran disponibles en el mercado y r7vrl Tutorial: aprenda más sobre los dominios de datos en _L:LJ __ www.tinyurl.com/skoogpia7 * ' Este material se encuentra disponible en inglés. 2 C. G. Enke, Anal. Chem., 1971 , 43, 69A, DO!: 10.1 02 l!ac60296a764.