Tema 1 - Introducción al análisis químico en el medio marino
La Química Analítica es la ciencia encargada del desarrollo y mejora de los
métodos e instrumentos que permiten obtener información sobre la composición
y naturaleza química de la materia (muestras). Dentro de la Química Analítica se
incluye el análisis químico, definido como la parte práctica que aplica los
métodos de análisis para resolver problemas relativos a la composición y
naturaleza química de la materia.
A partir del análisis químico obtenemos información del medio ambiente, lo cual
nos permite llevar a cabo un control medioambiental (por ejemplo, ante la acción
antrópica), el cual requiere de esfuerzos, tanto políticos como socioeconómicos.
Por tanto, podemos decir que la química analítica es una rama de estudio que se
apoya en métodos, técnicas y análisis que nos permiten llevar un control de
información medioambiental.
Métodos Vs Técnica
Los Métodos son el conjunto de procedimientos previos que se realizan antes del
muestreo y la preparación de las muestras (diseño de campaña, muestreo,
preparación de la muestra, conservación, extracción, etcétera). Estrictamente,
los métodos engloban todos aquellos pasos previos al análisis de la muestra,
hablando a partir de este punto de Técnica, la cual responde a la
instrumentación y el protocolo empleados en la medición o determinación de un
determinado compuesto químico en la muestra.
La Química Analítica aplicada al estudio del medio marino
El medio marino es un sistema muy complejo y con distintos compartimentos
(entre los cuales se incluyen la atmósfera, los sedimentos y el agua de mar),
donde los compuestos interactúan y se intercambian entre sí. De acuerdo a las
diversas características de la matriz (tipo de muestra a tratar o analizar, que
puede ser sólida, líquida, orgánica, inorgánica, etc.) y el analito (elemento o
compuesto, orgánico o inorgánico, a determinar / analizar), emplearemos
distintos métodos y tratamientos. Por ello, deberemos establecer qué método es
el más adecuado en función de cuál sean las matrices y los analitos a estudiar.
Es importante adecuar la elección de los métodos de procesado y técnicas
analíticas más adecuadas y precisas, de acuerdo al analito problema.
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,Por lo tanto, la caracterización del medio marino requiere de un conocimiento
multidisciplinar, basado en disciplinas tales como las matemáticas, la física, la
química, la biología y la geología. En particular, el estudio (análisis) del
medioambiente marino exige el conocimiento de dichas disciplinas, así como sus
interrelaciones para una correcta interpretación de los resultados:
● Las Matemáticas: Se emplea, por ejemplo, en el diseño de campañas, en
el tratamiento de datos y en la interpretación de los resultados.
● La Física: Se emplea, por ejemplo, en el estudio de la influencia de las
corrientes, mareas y oleaje en el transporte de los sedimentos; en la
determinación de la velocidad y dirección del viento y su influencia en los
procesos de intercambio de elementos a través de la interfase
atmósfera - océano y/o en el estudio de la temperatura, la salinidad y la
presión sobre la distribución de los elementos en el océano.
● La Química: Se emplea, por ejemplo, en el estudio de la influencia del pH
en la especiación de determinados compuestos químicos o en cómo
influye la concentración de oxígeno y otros gases en la vida acuática.
● La Biología: Permite conocer, por ejemplo, qué tipo de organismos viven
en la columna de agua y en el bentos, su metabolismo y alimentación y/o
su dependencia respecto a los parámetros físico - químicos del agua.
● La Geología: Permite conocer, por ejemplo, los tipos de fondos marinos
existen, cómo afecta la forma y composición de los fondos en el transporte
de sedimentos y ciertos elementos químicos o cómo afecta la composición
mineral de los fondos oceánicos a la composición del agua de mar.
Etapas del análisis químico en el medio mariano
Distinguimos las siguientes siete etapas. Las primeras cinco etapas
corresponden a los métodos y las últimas dos etapas corresponden al análisis:
1. Diseño de la campaña. Implica el proceso de creación de un plan de
toma de muestras y su posterior análisis.
2. Muestreo. Engloba el proceso de obtención de la muestra, lo cual
requiere del uso de una serie de instrumentos específicos.
3. Fijación y conservación. Engloba el conjunto de procesos que permiten
conservar la muestra hasta que ésta vaya a ser estudiada y analizada.
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, 4. Pre - tratamiento (sample preparation). Implica la obtención de una
matriz homogénea. A la hora de llevar a cabo el pretratamiento de las
muestras es importante tener en cuenta su estado de agregación (sólido o
líquido) y su naturaleza (orgánica o inorgánica). En el caso de las
muestras líquidas (tanto orgánicas como inorgánicas), su tratamiento
generalmente requiere solamente de la filtración. En el caso de las
muestras sólidas orgánicas, el mejor tratamiento es la ultracongelación,
seguido de la liofilización y el triturado. Por último, en el caso de las
muestras sólidas inorgánicas, el tratamiento más habitual es el lavado,
seguido del secado y el tamizado.
5. Extracción. Implica el proceso de obtención del compuesto químico que
se quiere estudiar o analizar (analito) de la matriz.
6. Determinación (Análisis). El análisis puede ser cualitativo (determina la
presencia o ausencia de una sustancia en la muestra, sin conocer su
cantidad exacta (concentración). Este análisis se lleva a cabo mediante la
caracterización del compuesto) o cuantitativo (determina la concentración
exacta de la sustancia a estudiar (o analito) presente en la muestra, para
lo cual se emplea una curva de calibrado).
7. Procesado e interpretación de datos y elaboración de un informe.
Engloba la interpretación de los datos del analito obtenidos a través del
análisis por parte de personal cualificado con el objetivo de obtener una
determinada información sobre el medioambiente y su estado, así como
su redacción en un escrito oficial de oficial de forma clara y concisa.
Unidades de Expresión de Concentración
Unidades de concentración: M (molar), N (normal), g / L (gramos por litro), ppm
(partes por millón), ppb (partes por billón), ppt (partes por trillón).
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, Interferencias y Elementos Interferentes
Una interferencia es una señal debida a la presencia de un elemento o
compuesto interferente (ya sea indeseable o que no tenga interés como objeto
de estudio), es decir, aquel elemento o compuesto no deseado y sin interés para
el análisis concreto. Es decir, el elemento interferente es aquel compuesto que
da una señal en el mismo punto en que debería existir señal de un compuesto
químico problema.
La señal analítica de los extractos de muestras líquidas suelen ser más “limpias”
y producir menos interferencias que las muestras sólidas. Así mismo, las
muestras inorgánicas suelen producir menos interferencias que las orgánicas.
Ley de Lambert - Beer
La Ley de Lambert - Beer expone que “en óptica, y para un determinado rango
de concentraciones, existe una relación lineal entre la señal de absorbancia y la
concentración de una sustancia. Así, a medida que aumenta la concentración de
una sustancia, aumentará la señal de absorbancia de la misma”.
La Ley de Lambert - Beer nos permite construir curvas de calibrado.
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La Química Analítica es la ciencia encargada del desarrollo y mejora de los
métodos e instrumentos que permiten obtener información sobre la composición
y naturaleza química de la materia (muestras). Dentro de la Química Analítica se
incluye el análisis químico, definido como la parte práctica que aplica los
métodos de análisis para resolver problemas relativos a la composición y
naturaleza química de la materia.
A partir del análisis químico obtenemos información del medio ambiente, lo cual
nos permite llevar a cabo un control medioambiental (por ejemplo, ante la acción
antrópica), el cual requiere de esfuerzos, tanto políticos como socioeconómicos.
Por tanto, podemos decir que la química analítica es una rama de estudio que se
apoya en métodos, técnicas y análisis que nos permiten llevar un control de
información medioambiental.
Métodos Vs Técnica
Los Métodos son el conjunto de procedimientos previos que se realizan antes del
muestreo y la preparación de las muestras (diseño de campaña, muestreo,
preparación de la muestra, conservación, extracción, etcétera). Estrictamente,
los métodos engloban todos aquellos pasos previos al análisis de la muestra,
hablando a partir de este punto de Técnica, la cual responde a la
instrumentación y el protocolo empleados en la medición o determinación de un
determinado compuesto químico en la muestra.
La Química Analítica aplicada al estudio del medio marino
El medio marino es un sistema muy complejo y con distintos compartimentos
(entre los cuales se incluyen la atmósfera, los sedimentos y el agua de mar),
donde los compuestos interactúan y se intercambian entre sí. De acuerdo a las
diversas características de la matriz (tipo de muestra a tratar o analizar, que
puede ser sólida, líquida, orgánica, inorgánica, etc.) y el analito (elemento o
compuesto, orgánico o inorgánico, a determinar / analizar), emplearemos
distintos métodos y tratamientos. Por ello, deberemos establecer qué método es
el más adecuado en función de cuál sean las matrices y los analitos a estudiar.
Es importante adecuar la elección de los métodos de procesado y técnicas
analíticas más adecuadas y precisas, de acuerdo al analito problema.
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,Por lo tanto, la caracterización del medio marino requiere de un conocimiento
multidisciplinar, basado en disciplinas tales como las matemáticas, la física, la
química, la biología y la geología. En particular, el estudio (análisis) del
medioambiente marino exige el conocimiento de dichas disciplinas, así como sus
interrelaciones para una correcta interpretación de los resultados:
● Las Matemáticas: Se emplea, por ejemplo, en el diseño de campañas, en
el tratamiento de datos y en la interpretación de los resultados.
● La Física: Se emplea, por ejemplo, en el estudio de la influencia de las
corrientes, mareas y oleaje en el transporte de los sedimentos; en la
determinación de la velocidad y dirección del viento y su influencia en los
procesos de intercambio de elementos a través de la interfase
atmósfera - océano y/o en el estudio de la temperatura, la salinidad y la
presión sobre la distribución de los elementos en el océano.
● La Química: Se emplea, por ejemplo, en el estudio de la influencia del pH
en la especiación de determinados compuestos químicos o en cómo
influye la concentración de oxígeno y otros gases en la vida acuática.
● La Biología: Permite conocer, por ejemplo, qué tipo de organismos viven
en la columna de agua y en el bentos, su metabolismo y alimentación y/o
su dependencia respecto a los parámetros físico - químicos del agua.
● La Geología: Permite conocer, por ejemplo, los tipos de fondos marinos
existen, cómo afecta la forma y composición de los fondos en el transporte
de sedimentos y ciertos elementos químicos o cómo afecta la composición
mineral de los fondos oceánicos a la composición del agua de mar.
Etapas del análisis químico en el medio mariano
Distinguimos las siguientes siete etapas. Las primeras cinco etapas
corresponden a los métodos y las últimas dos etapas corresponden al análisis:
1. Diseño de la campaña. Implica el proceso de creación de un plan de
toma de muestras y su posterior análisis.
2. Muestreo. Engloba el proceso de obtención de la muestra, lo cual
requiere del uso de una serie de instrumentos específicos.
3. Fijación y conservación. Engloba el conjunto de procesos que permiten
conservar la muestra hasta que ésta vaya a ser estudiada y analizada.
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, 4. Pre - tratamiento (sample preparation). Implica la obtención de una
matriz homogénea. A la hora de llevar a cabo el pretratamiento de las
muestras es importante tener en cuenta su estado de agregación (sólido o
líquido) y su naturaleza (orgánica o inorgánica). En el caso de las
muestras líquidas (tanto orgánicas como inorgánicas), su tratamiento
generalmente requiere solamente de la filtración. En el caso de las
muestras sólidas orgánicas, el mejor tratamiento es la ultracongelación,
seguido de la liofilización y el triturado. Por último, en el caso de las
muestras sólidas inorgánicas, el tratamiento más habitual es el lavado,
seguido del secado y el tamizado.
5. Extracción. Implica el proceso de obtención del compuesto químico que
se quiere estudiar o analizar (analito) de la matriz.
6. Determinación (Análisis). El análisis puede ser cualitativo (determina la
presencia o ausencia de una sustancia en la muestra, sin conocer su
cantidad exacta (concentración). Este análisis se lleva a cabo mediante la
caracterización del compuesto) o cuantitativo (determina la concentración
exacta de la sustancia a estudiar (o analito) presente en la muestra, para
lo cual se emplea una curva de calibrado).
7. Procesado e interpretación de datos y elaboración de un informe.
Engloba la interpretación de los datos del analito obtenidos a través del
análisis por parte de personal cualificado con el objetivo de obtener una
determinada información sobre el medioambiente y su estado, así como
su redacción en un escrito oficial de oficial de forma clara y concisa.
Unidades de Expresión de Concentración
Unidades de concentración: M (molar), N (normal), g / L (gramos por litro), ppm
(partes por millón), ppb (partes por billón), ppt (partes por trillón).
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, Interferencias y Elementos Interferentes
Una interferencia es una señal debida a la presencia de un elemento o
compuesto interferente (ya sea indeseable o que no tenga interés como objeto
de estudio), es decir, aquel elemento o compuesto no deseado y sin interés para
el análisis concreto. Es decir, el elemento interferente es aquel compuesto que
da una señal en el mismo punto en que debería existir señal de un compuesto
químico problema.
La señal analítica de los extractos de muestras líquidas suelen ser más “limpias”
y producir menos interferencias que las muestras sólidas. Así mismo, las
muestras inorgánicas suelen producir menos interferencias que las orgánicas.
Ley de Lambert - Beer
La Ley de Lambert - Beer expone que “en óptica, y para un determinado rango
de concentraciones, existe una relación lineal entre la señal de absorbancia y la
concentración de una sustancia. Así, a medida que aumenta la concentración de
una sustancia, aumentará la señal de absorbancia de la misma”.
La Ley de Lambert - Beer nos permite construir curvas de calibrado.
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