Dosis

En química analítica , el ensayo es la acción de determinar la cantidad de material , fracción o concentración de una sustancia específica (el analito ) presente en otra o en una mezcla (la matriz ).

Clasificación de los métodos de ensayo

Hay tres familias de dosis:

métodos fisicoquímicos de determinación :
- métodos de electroanálisis ;
- métodos cromatográficos ;

métodos de dosificación física :
- métodos espectrofotométricos : determinación de la cantidad de analito midiendo la absorbancia de la luz a una longitud de onda dada por ella (en UV, visible o IR);
- métodos de física nuclear : activación de neutrones ;

métodos de ensayo químico o valoraciones : estos métodos implican una reacción química del analito. El analito a valorar se mezcla con una especie química , denominada reactivo valorante , que se introduce en una cantidad conocida. La estequiometría de la reacción involucrada entre el analito y el reactivo de titulación debe ser conocida y única.

Ejemplos de métodos de ensayo

Ensayos gravimétricos

Un ensayo gravimétrico consiste en determinar la cantidad de analito mediante pesaje.

Ensayos que no son titulaciones

Determinación de agua por pérdida de peso durante el secado.
Determinación de cenizas después de la calcinación (en este caso lo que se mide no es una especie química, sino una mezcla)
Dosificación por calibración:
- por espectroscopia (UV, visible, IR, NMR principalmente);
- por conductimetría.

Ensayos que son titulaciones

Ensayos de precipitación:
- dosificación de cobre según Rivot;
- determinación de plata en forma de cloruro de plata ;
- ensayo ácido-base (por pHmetría o colorimetría);
- ensayo redox (por potenciometría o por colorimetría);
- ensayo complexométrico (por ejemplo con EDTA ).

Las dosis también se clasifican por la cantidad medida:

el volumen , para la masa de ensayos;
la masa por gravimetrías;
potencial de potenciometrías;
una carga eléctrica para las coulometrías;
absorbancia para ensayos colorimétricos;
etc.

Ensayos titrimétricos

Un ensayo titrimétrico consiste en consumir todo el reactivo (el titulante) necesario para la transformación cuantitativa de todo el constituyente a ensayar (el analito). Por ejemplo, determinación de una solución de ácido clorhídrico [H + ; Cl - ] de concentración desconocida con la ayuda de una solución titulada (es decir, de composición conocida) de hidróxido de sodio (más comúnmente conocido como "sosa cáustica") [Na + ; HO - ].

Algunos ensayos titrimétricos involucran al analito al determinar la equivalencia. Estas son las titulaciones directas . En otros, el analito ha reaccionado en una primera reacción química y la equivalencia se determina con otra reacción química. Se trata de valoraciones indirectas (p. Ej. Retroensayos).

Dosificación de retorno

La dosificación inversa es un método para determinar indirectamente la cantidad de material a dosificar. La sustancia a ensayar se hace reaccionar con una cantidad conocida y en exceso de reactivo de titulación y luego el exceso de reactivo de titulación se neutraliza con otro reactivo. ${\ Displaystyle {\ rm {Q_ {T}}}}$

Conociendo la cantidad total de reactivo de titulación y la cantidad que ha sido neutralizada por el segundo reactivo, se deduce de ella por simple sustracción la cantidad que sirvió para neutralizar el material a determinar y en consecuencia la cantidad de material a determinar. ${\ Displaystyle {\ rm {Q_ {T}}}}$ ${\ Displaystyle {\ rm {Q_ {2}}}}$ ${\ Displaystyle {\ rm {Q_ {1}}}}$

Por ejemplo, cuando queremos determinar el índice de saponificación I s de una sustancia grasa , este material se hace reaccionar con una base fuerte que generalmente es hidróxido de potasio (también llamado "potasa cáustica"). Esta reacción es bastante lenta y debe realizarse en caliente. Por eso preferimos poner un exceso de potasa en la solución, dejar actuar los dos materiales durante al menos una hora para que la reacción sea completa. Luego, utilizando una solución estándar de ácido clorhídrico, se determina la masa de potasa que no ha reaccionado con la sustancia grasa. Se calcula la masa de potasa que ha reaccionado con la sustancia grasa, lo que da I s .

Esta técnica es valiosa cuando la reacción entre el analito y el valorante no es instantánea. Este es el caso de la saponificación anterior. La retroalimentación tiene que ser rápida.

Ensayos electroquímicos

Montaje con dos electrodos incluida una referencia

El potencial de un electrodo de medición se mide con respecto a un electrodo de referencia . Ejemplos de referencia:

electrodo de calomelanos saturado ; los potenciales identificados a partir de este electrodo se expresan en voltios ECS;
electrodo de hidrógeno estándar , los potenciales identificados a partir de este electrodo se indican en voltios ESH;
cualquier par redox cuyo potencial sea estable en las condiciones de uso puede servir como electrodo de referencia; Sin embargo, dicho electrodo debe estar conectado a la solución estudiada mediante un puente iónico.

Ejemplos de electrodos de medición:

platino para ensayos redox ;
metales para medir sus iones metálicos (electrodo de plata para medir iones de plata );
electrodo de vidrio para determinaciones ácido-base.

Montaje con dos electrodos indicadores Conjunto de tres electrodos

Usamos para este montaje:

un electrodo de trabajo (electrodo rotatorio; el que se estudiará);
un electrodo de referencia: generalmente, se usa el electrodo de calomelanos (ECS) porque el electrodo de hidrógeno (ESH) es incómodo de usar.

Nota: E (ECS / ESH) = 0,245 V ;

un electrodo auxiliar: a menudo se utiliza el electrodo de platino o carbono, posiblemente un electrodo de acero inoxidable. Lo importante es que no sea atacado en el entorno de uso.

El conjunto de tres electrodos permite trazar la curva de intensidad en función del potencial: i = f (E) . Para ello se utiliza experimentalmente un voltamograma ajustando la velocidad de rotación en el caso de un electrodo rotatorio (en rpm), el potencial inicial (expresado en mV) y el potencial final (en mV). La altura de la onda de la curva i = f (E) es proporcional a la concentración de las especies químicas reducidas (en la mayoría de los casos se realizan reducciones).

Otras tecnicas

Detección acoplada a un cromatógrafo de gases ; la cantidad medida es entonces la integración de la señal dada por el dispositivo de detección en la salida de la columna; estas técnicas requieren una calibración previa:
- catarómetro (detector de conductividad térmica ): medición de la variación de la conductividad térmica del gas portador;
- FID: detector de ionización de llama. Después de la separación por la columna de cromatografía, las sustancias llegan una a una en una llama de hidrógeno / oxígeno (aire). Al quemarse, se transforman en iones que, al pasar entre dos electrodos polarizados, crean una corriente eléctrica . La medición de este último permite dosificar las sustancias;
- ECD: detector de captura de electrones . Después de la separación por la columna de cromatografía, las sustancias llegan una a una al detector donde hay una fuente ionizante ( rayos β ). Los iones formados son capturados por electrodos y se mide la corriente así formada.

Ver también