Métodos Analíticos en Química: Conductimetría, Potenciometría, Espectroscopía y Cromatografía

1. Conductimetría

La conductimetría es un método analítico basado en la conducción eléctrica de los iones en solución. Se utiliza para medir la molaridad de una disolución, determinada por su carga iónica o salina de gran movilidad entre dos puntos de diferente potencial. Este fenómeno se debe a la migración de los iones cargados hacia el cátodo o el ánodo.

2. Factores que Afectan la Conductividad

Efecto Electroforético

La migración de cationes hidratados hacia el cátodo es retardada por el movimiento de los aniones hidratados en la dirección del ánodo.

Electrolitos Débiles

En electrolitos débiles, existen tres fenómenos que causan la disminución de la conductividad (Λ): al aumentar la concentración del electrolito débil, disminuye su disociación. Por lo tanto, no es factible la extrapolación.

Conductividad Inicial: La conductividad total de una disolución que contiene un número cualquiera de electrolitos es igual a la suma de las contribuciones de cada una de las especies. A dilución infinita, las atracciones entre iones se anulan o desprecian. La conductividad total para un electrolito fuerte como el NaCl sería:

Para un electrolito débil como el ácido acético (HAc): ... (Se sugiere completar con las ecuaciones correspondientes).

3. Potenciometría

La potenciometría se basa en la medición de un potencial en una celda electroquímica. Los instrumentos necesarios son: un electrodo de referencia, un electrodo indicador y un dispositivo de medida de potencial.

Tipos de electrodos de referencia: Calomel, Plata-Cloruro de Plata.

4. Electrodos Indicadores

La respuesta de un electrodo indicador depende de la concentración del analito. Los tipos principales son: metálicos y de membrana.

5. Espectroscopía

La espectroscopía abarca los métodos cuantitativos de análisis químico que utilizan la luz para medir la concentración de las sustancias químicas. Generalmente, se considera la absorción de luz en el ultravioleta cercano (λ = 325-420 nm) y en el visible (λ = 420-900 nm). Cuando una molécula absorbe un fotón en este intervalo espectral, se excita, pasando un electrón de un orbital del estado fundamental a otro en un estado excitado de mayor energía. De esta manera, la molécula almacena energía.

6. Ley de Lambert-Beer

La ley de Lambert-Beer establece que la absorbancia es proporcional a la concentración del cromóforo absorbente y al espesor de la celda (camino óptico).

7. Transiciones Electrónicas

Los electrones son promovidos a estados excitados al absorber radiación electromagnética de una frecuencia correcta. Ocurre una transición desde uno de estos orbitales a uno vacío. Las diferencias de energía entre los orbitales varían. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloración en las moléculas, ya que absorben energía tanto en el visible como en el UV.

8. Espectroscopía Infrarroja (IR)

Una molécula absorbe radiación electromagnética en la región infrarroja si la energía de la radiación corresponde a la diferencia energética entre dos núcleos vibracionales, y si se produce un cambio en el momento dipolar de la molécula. Las moléculas que no absorben radiación IR son aquellas en las que el momento dipolar no se altera durante la vibración o rotación.

9. Cromatografía

La cromatografía es una técnica de separación de una mezcla de dos o más compuestos por distribución entre dos fases inmiscibles: una fase móvil (líquido o gas), llamada fase activa, que transporta las sustancias que se separan y que progresa en relación a la otra; y una fase estacionaria (sólido o líquido) donde están retenidos los componentes, sobre la cual fluye la fase móvil, arrastrándolos.

10. Tipos de Análisis Cromatográfico

• Análisis por desarrollo: Método utilizado en los experimentos iniciales de cromatografía. El cromatograma se desarrolla hasta que el frente del disolvente alcanza el final de la fase estacionaria, de forma que los constituyentes de la mezcla, una vez separados, permanecen sobre el lecho al finalizar la separación.
• Análisis por elución.
• Análisis frontal.
• Análisis por desplazamiento.