Principios de análisis instrumental

E n el capítulo 1 se estudió el concepto de domi– nios de los datos y se resaltó que los instrumentos modernos funcionan transformando los datos de un dominio a otro. La mayor parte de tales conversiones se efectúan entre dominios eléctricos; para entender estas conversiones y saber cómo funcionan los instru– mentos electrónicos modernos, se requiere del cono– cimiento fundamental sobre los componentes básicos de los circuitos de corriente directa (cd) y de corriente alterna (ca). El objetivo de este capítulo es estudiar estos temas como preparación para los dos capítulos siguientes en los cuales se analiza el papel que des– empeñan los circuitos integrados y las computadoras en los instrumentos para el análisis químico. Con este conocimiento, usted podrá entender y apreciar las fun– ciones de los sistemas de. medición y los métodos que se estudiarán en el resto de este libro. ~ En todo el capítulo, este logotipo indica la --- oportunidad de autoaprendizaje en línea en www.tinyurl.com/skoogpia7* ; le enlaza con clases interactivas, simulaciones y ejercicios. ·Este material se encuentra disponible en inglés. 24 2A CIRCUITOS DE CORRIENTE DIRECTA YMEDICIONES En esta sección se estudian algunos circuitos de cd elementales y la manera en que se utilizan para efectuar mediciones de corriente, voltaje y resistencia. En general, un circuito se define como una trayectoria cerrada que puede seguir una corriente eléctrica. Se inicia el estudio de los circuitos con cuatro leyes de la electrici– dad importantes. Se adopta la convención de la corriente positiva, es decir, la dirección de la corriente en un circuito eléctrico va desde un punto con potencial positivo hacia otro con potencial negativo. En muchos circuitos eléctricos, los electrones son los transmisores de carga, y la convención de la corriente positiva es opuesta al flujo de electrones. Sin embargo, en semiconductores y disoluciones iónicas, las especies con carga positiva pueden ser los transmisores principales. En cualquier caso, es necesario adoptar una convención consistente para la dirección de la corriente. La convención de la corriente positiva se emplea casi universalmente en la ciencia y la ingeniería. 2A.l Leyes de La electricidad Ley de Ohm Esta ley describe la relación entre el voltaje, la resistencia y la corriente en un circuito resistivo conectado en serie. En un circuito de este tipo todos sus elementos están conectados en serie a lo largo de una trayectoria única, uno tras otro, como en la batería y las tres resistencias ilustradas en la figura 2.1. La ley de Ohm se puede escribir de la siguiente manera: V= IR (2. 1) donde V es la diferencia de potencial en volts entre dos puntos en un circuito, R es la resistencia entre los dos puntos medida en ohms e I la intensidad o corriente medida en amperes. 1 Leyes de Kirchhoff La ley de corriente de Kirchhoff establece que la suma algebraica de las corrientes en cualquier punto de un circuito es cero. Esto quiere decir que la suma de las corrientes que llegan a un punto de un circuito tiene que ser igual a la suma de las corrientes que salen. La ley de voltaje de Kirchhoff dice que la suma algebraica de los voltajes alrededor de una trayectoria cerrada es cero. 'En la mayor parte del libro, el símbolo V denota la diferencia de potencial eléc– trico o voltaje en los circuitos. Sin embargo, en los capítulos 22 a 25 se sigue la convención electroquímica en la que la fuerza electromotriz se simboliza con E.