Fundamentos y Métodos de la Química Cuantitativa: Medición Precisa de Sustancias

Introducción a la Química Cuantitativa

La química analítica cuantitativa mide las distintas cantidades de una sustancia presente en un material, mientras que la química analítica cualitativa detecta cuál es esa sustancia presente. Muchas reacciones químicas se descubrieron mediante el estudio de relaciones cuantitativas. La finalidad del estudio cuantitativo es comprender la química correspondiente a dicho campo, que abarca reacciones, aplicaciones, técnicas y cálculos.

Métodos de la Química Cuantitativa

Los métodos en química cuantitativa se clasifican según diversos criterios:

1. Análisis Orgánico e Inorgánico

   Normalmente, se estudia primero el análisis de materiales inorgánicos; el de orgánicos se deja para estudios posteriores.

2. Análisis Parcial o Completo

   El análisis parcial es la determinación de solamente uno o varios componentes de una muestra. En cambio, el análisis completo es la determinación de todos los componentes de una muestra.

3. Análisis Inmediato y Elemental

   El análisis inmediato determina sustancias que reaccionan de forma semejante ante un determinado reactivo. En cambio, el análisis elemental determina el contenido de cada elemento presente.

4. Escala de la Muestra

   Los métodos analíticos a veces se clasifican dependiendo del tamaño de la muestra tomada:

   • Macro: 0,1 a 1 o 2 g de muestra.
   • Semimicro: 0,01 a 0,05 g de muestra.
   • Micro: 1 a pocos mg de muestra (se utiliza la microbalanza sensible hasta 0,001 mg).
   • Ultramicro o Microgramo: 0,001 mg = 1 µg.

5. Criterios para la Selección del Método

   Se trata de elegir de forma adecuada el método de medida que se va a utilizar, dependiendo del número de muestras a tratar, el tiempo necesario, entre otros factores.

Clasificación de los Métodos Cuantitativos

Los métodos cuantitativos se pueden clasificar en las siguientes categorías principales:

1. Métodos Gravimétricos

   La cantidad de sustancia buscada se halla por el peso de la propia sustancia pura o de algún compuesto químico que la contenga. Incluyen:

   • Precipitación: Sólido que se produce en una disolución por efecto de una reacción química.
   • Electrodeposición: Separación de un sólido en un electrodo.
   • Volatilización: Pasar de estado sólido o líquido a gaseoso.

2. Métodos Volumétricos

   La determinación se realiza por medida del volumen de una fase que se relaciona cuantitativamente con el constituyente buscado. Estos métodos incluyen:

   • Métodos Titrimétricos: Medida del volumen de una disolución de concentración conocida que es necesario para consumir en su totalidad el constituyente buscado.
   • Métodos Gasométricos: Se efectúa por medida del volumen de gas en condiciones conocidas o constantes de temperatura o presión.
   • También pueden medir el volumen de un líquido o de un sólido contenido o formado en una muestra.

3. Métodos Fisicoquímicos

   Se mide alguna propiedad del sistema en observación que esté relacionada de manera cuantitativa con la cantidad de constituyente que se determina en la muestra de la que deriva el sistema. Ejemplos son:

   • Métodos Ópticos: Se basan en las propiedades de la energía radiante y en cómo interactúa con el sistema a medir.
   • Métodos Eléctricos: Se utilizan para manifestar los cambios que se producen en el sistema bajo observación, como resultado de una reacción química.