Química General

Química analítica: Introducción

Suponiendo que tenemos una taza de café y queremos determinar en el laboratorio la cantidad de cafeína que contiene. Para eso se hace uso de métodos analíticos y de instrumentos de laboratorio además de seguir los siguientes pasos:

  • Muestreo
  • Preparación de la muestra
  • Análisis químico

Paso número uno: Muestreo

Primero hay que determinar qué tipo de análisis queremos hacer y saber qué tipo de muestra tenemos. ¿Queremos analizar solo nuestra taza de café o un estudio más completo de la marca que utilizamos? Si queremos realizar un estudio más completo, habría que recolectar muestras de café de los diferentes lotes producidos para así poder hacer un análisis numérico con los datos que obtengamos y poder reportar valores confiables. En dado caso que quisiéramos analizar solo nuestra taza de café habría que determinar si nuestra muestra es homogénea o heterogénea; quizá sobresaturamos nuestra taza de café y aún hay algo de éste precipitado en el fondo del recipiente; podríamos analizar el contenido de cafeína que existe en el café que no se encuentra disuelto y determinar qué cantidad de ésta sustancia se transfirió al agua, lo cual sería muy útil.

Paso número dos: Preparación de la muestra

Una vez que ya definimos qué tipo de estudio vamos a realizar y tenemos listas todas nuestras muestras ahora hay que prepararlas. La taza de café, por ejemplo, si se dio el caso donde hubiese café sin disolver en el fondo habría que separarlo para poder analizarlo mejor y así tener dos muestras: una sólida y una disolución. Esto se puede realizar por medio de filtración, utilizando papel filtro o incluso por decantación. El uso de papel filtro es más recomendado ya que asegura la separación de todo el sólido presente. A la parte sólida hay que tratarla diferente a la disolución para ser analizada. La parte sólida todavía estaría húmeda, entonces hay que secarla dentro de un horno para poder continuar con el análisis. Una vez eliminada la humedad de la parte sólida, probablemente tengamos que triturar los granos para que queden más finos utilizando una cápsula de porcelana o un mortero. Una vez que tenemos la finura deseada, hay que pesar esa muestra, registrar el peso y luego diluirla en un volumen de agua conocido para después valorar la disolución resultante y saber el contenido de cafeína de la parte solida. Para la parte líquida de nuestra taza de café, habría que extraer primero un volumen conocido del líquido como muestra para después determinar a qué procedimientos y pruebas la someteremos. Quizá haya que secar la muestra para saber la cantidad de sólido presente, o también puede ser que solamente haya que valorar la solución para conocer la cantidad de cafeína que contiene; otro dato muy interesante que se podría obtener sería su pH o potencial de Hidrógeno.

Paso número tres: Análisis químico

Este es el paso más importante y se puede hacer uso de diversas técnicas, cada una con un propósito específico que iremos repasando en post posteriores; algunas de las cuales son:

  • Gravimetría
  • Espectrofotometría
  • Valoraciones
  • Valoraciones ácido-base
  • Cromatografía
  • Cromatografía de gases

Unidades

Un aspecto muy importante es conocer las unidades en las que vamos a realizar los cálculos y considerar si requerimos hacer algún tipo de conversión. En diversas fuentes literarias, como las mencionadas en las referencias al final de este post, se encuentran numerosas tablas con cada unidad su equivalente en otros sistemas. En este apartado definiremos algunas unidades fundamentales del sistema SI (Sistema International de Unidades).

  • Longitud. La unidad de longitud reconocida por el SI es el metro, el cual se define actualmente como la distancia recorrida por la luz en el vació durante 1/299792458 de segundo.
  • Masa. La unidad de masa reconocida por el SI es el kilogramo (kg)
  • Tiempo. Éste se mide en segundos (s), los cuales se definen como la duración de 9192631770 periodos de la radiación de Cesio.
  • Para la temperatura se utiliza la escala de Kelvin. Se basa en el punto triple del agua a 273.16 K.
  • La intensidad luminosa se mide en candelas (cd), la cual se basa en la cantidad de luminosidad que es visible para los humanos.
  • Y para la cantidad de sustancia se utilizan los moles.

Como dato extra, para la medición de ángulos ya sean planos o sólidos, se utilizan los radianes o los esteroradianes respectivamente. Puedes revisar en este post lo relacionado con el SI con mucho más detalle.

Referencias

  1. Harris, C. Daniel. Análisis Químico Cuantitativo. Editorial Reverté. Tercera Edición (Sexta Edición Original). ISBN 84-291-7224-6

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