El análisis elemental es un proceso en el que se analiza una muestra de algún material (por ejemplo, suelo, desechos o agua potable, fluidos corporales, minerales , compuestos químicos ) para determinar su composición elemental y, a veces, isotópica . [ cita requerida ] El análisis elemental puede ser cualitativo (determinando qué elementos están presentes) y puede ser cuantitativo (determinando cuánto de cada uno está presente). El análisis elemental se inscribe en el ámbito de la química analítica , el conjunto de instrumentos implicados en descifrar la naturaleza química de nuestro mundo.
Historia
Antoine Lavoisier es considerado el inventor del análisis elemental como una herramienta experimental cuantitativa para evaluar la composición química de un compuesto. En ese momento, el análisis elemental se basaba en la determinación gravimétrica de materiales absorbentes específicos antes y después de la adsorción selectiva de los gases de combustión. [1] [2] En la actualidad se utilizan sistemas totalmente automatizados basados en la detección de conductividad térmica o espectroscopía infrarroja de los gases de combustión, u otros métodos espectroscópicos.
Análisis CHNX
Para los químicos orgánicos, el análisis elemental o "EA" casi siempre se refiere al análisis CHNX, la determinación de las fracciones másicas de carbono , hidrógeno , nitrógeno y heteroátomos (X) (halógenos, azufre) de una muestra. [ cita requerida ] Esta información es importante para ayudar a determinar la estructura de un compuesto desconocido, así como para ayudar a determinar la estructura y pureza de un compuesto sintetizado. En la actualidad, las técnicas espectroscópicas de química orgánica ( RMN , tanto 1 H como 13 C), la espectrometría de masas y los procedimientos cromatográficos han reemplazado a la EA como técnica principal para la determinación estructural, aunque todavía proporciona información complementaria muy útil. También es el método más rápido y económico para determinar la pureza de la muestra.
La forma más común de análisis elemental, el análisis CHNS, se logra mediante el análisis de combustión . Los analizadores elementales modernos también pueden realizar la determinación simultánea de azufre junto con CHN en la misma serie de medición. [3] [4] [5] [6]
Análisis cuantitativo
El análisis cuantitativo es la determinación de la masa de cada elemento o compuesto presente. [7] Otros métodos cuantitativos incluyen gravimetría , espectroscopia atómica óptica y análisis de activación de neutrones .
La gravimetría es donde se disuelve la muestra y luego se precipita el elemento de interés y se mide su masa o se volatiliza el elemento de interés y se mide la pérdida de masa.
Espectroscopia atómica óptico incluye absorción atómica de llama , horno de grafito de absorción atómica , y la espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente , que la sonda de la estructura electrónica externa de los átomos.
El análisis de activación de neutrones implica la activación de una matriz de muestra a través del proceso de captura de neutrones . Los núcleos diana radiactivos resultantes de la muestra comienzan a descomponerse, emitiendo rayos gamma de energías específicas que identifican los radioisótopos presentes en la muestra. La concentración de cada analito se puede determinar por comparación con un estándar irradiado con concentraciones conocidas de cada analito. [8]
Analisis cualitativo
Para determinar cualitativamente qué elementos existen en una muestra, los métodos son espectroscopía atómica espectrométrica de masas , como espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente , que sondea la masa de los átomos; otro espectroscopia de que las sondas de la estructura electrónica interna de átomos tales como fluorescencia de rayos X , la emisión de rayos X inducida por partículas , espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y espectroscopia de electrones Auger ; y métodos químicos como la prueba de fusión de sodio y la oxidación de Schöniger .
Análisis de resultados
El análisis de los resultados se realiza determinando la proporción de elementos dentro de la muestra y elaborando una fórmula química que se ajuste a esos resultados. Este proceso es útil ya que ayuda a determinar si una muestra enviada es un compuesto deseado y confirma la pureza de un compuesto. La desviación aceptada de los resultados del análisis elemental del calculado es del 0,3%. [9]
Ver también
Referencias
- ^ Pregl, Fritz (1917). Microanálisis cuantitativo de sustancias orgánicas . Berlín: Springer. ISBN 978-3-86444-914-7.
- ^ "Fritz Pregl - Conferencia Nobel: microanálisis cuantitativo de sustancias orgánicas" . www.nobelprize.org . Consultado el 4 de julio de 2016 .
- ^ "Universidad de Aarhus: instalación de análisis elemental" . 3 de julio de 2016. Archivado desde el original el 15 de julio de 2015 . Consultado el 3 de julio de 2016 .
- ^ ciencias, Faculté des. "Laboratorio de isótopos estables GG Hatch - técnicas - análisis cuantitativo" . www.isotope.uottawa.ca . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 4 de julio de 2016 .
- ^ Sahu, Ramesh Chandra; Patel, Rajkishore; Ray, Bankim Chandra (1 de agosto de 2011). "Eliminación de sulfuro de hidrógeno mediante barro rojo en condiciones ambientales". Tecnología de procesamiento de combustible . 92 (8): 1587-1592. doi : 10.1016 / j.fuproc.2011.04.002 .
- ^ Käldström, Mats; Meine, Niklas; Farès, Christophe; Rinaldi, Roberto; Schüth, Ferdi (2012). "Fraccionamiento de 'lignocelulosa soluble en agua' en azúcares C5 / C6 y ligninas sin azufre" (PDF) . Química verde . RSCPublishing. 16 (5): 2454–2462. doi : 10.1039 / C4GC00168K . S2CID 52969790 . Archivado desde el original (PDF) el 25 de febrero de 2019.
- ^ De Columbia Encyclopedia en answers.com: http://www.answers.com/library/Columbia+Encyclopedia-cid-2284496 [ enlace muerto permanente ] : análisis químico
- ^ "Análisis de activación de neutrones" . Grupo de Química Analítica . Consultado el 28 de noviembre de 2012 .
- ^ "Microanálisis elemental CHN" . www.ucl.ac.ke . Consultado el 3 de noviembre de 2017 .