Características de los equipos de análisis químico

 

La industria moderna y todas las ramas de la ciencia en general utilizan diversos equipos de análisis químico para identificar la composición de sustancias naturales o artificiales.

 

Hay una gran variedad de equipos de análisis químico y su rango de sensibilidad puede ir desde niveles a gran escala hasta nivel subatómico.

 

En todo caso, ya sea un equipo de gran tamaño o un dispositivo portátil, los equipos de análisis químico permiten al operador determinar con exactitud la composición y propiedades de la muestra.

 

El método de detección puede basarse en principios tan variados como el carbono orgánico presente, el espectro de luz emitido por la muestra o la composición de los gases desprendidos de esta, entre otras.

 

Analizadores de Carbono Orgánico Total

 

Como su nombre lo indica, los analizadores de Carbono Orgánico Total miden la concentración de carbono orgánico total (COT) en muestras de agua tomadas de fuentes naturales o artificiales.

 

Los analizadores de Carbono Orgánico Total tienen la capacidad de determinar la cantidad de dióxido de carbono producida al oxidar la materia orgánica presente en el agua.

 

Este proceso les permite determinar tanto el nivel de carbono total (CT) en la muestra original, como el nivel de carbono inorgánico total (CIT).

 

De esta forma, el operador puede calcular índice de COT del agua analizada utilizando la siguiente fórmula:

 

Carbono Orgánico Total (COT) = Carbono Total (CT) - Carbono Inorgánico Total (CIT)

 

Actualmente existen equipos analizadores de Carbono Orgánico Total tanto fijos como portátiles, con rangos de sensibilidad que van desde desde 50.000 partes por millón (ppm) hasta 0,03 partes por billón (ppb).

 

Desde la década de 1970 este tipo de equipos de análisis químico ha sido usado para determinar la calidad del agua procesada para consumo humano y la utilizada en la elaboración de medicamentos.

Uso de los analizadores de COT en la producción de agua de consumo

 

La mayor parte del COT presente en las fuentes de agua naturales usadas para el consumo humano proviene de la descomposición de materia orgánica como hojas, animales e insectos.

 

Pero también puede aumentar el COT del agua por el vertido de contaminantes o productos químicos usados en la agricultura y la industria, como pesticidas, detergentes y fertilizantes o compuestos orgánicos clorados, entre otros.

 

Por tal razón, a la hora de tomar agua natural para su potabilización y posterior consumo humano es indispensable analizar su contenido orgánico total.

 

Esto se debe a que algunos procesos de potabilización basados en cloruros pueden generar subproductos dañinos para el organismo si se aplican en aguas con alto COT.

 

Una ventaja análisis de COT como método de medición de la pureza del agua es que es mucho más rápida de hacer que el viejo método de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y de la demanda química de oxígeno (DQO).

 

Usos de los analizadores de COT en la industria farmacéutica

 

En la industria farmacéutica es muy importante que cada materia prima utilizada tenga la máxima pureza y eso incluye especialmente el agua.

 

Los laboratorios que producen medicamentos pueden recibir agua purificada que se ha contaminado durante su distribución a través de las tuberías.

 

Ciertos tipos de materia orgánica favorecen el desarrollo microbiano y la formación de toxinas y capas de residuos en los equipos usados por estos laboratorios.

 

Al asegurarse que el agua tiene bajo nivel de COT, se garantiza que también habrá menos riesgo de aparición de endotoxinas y microbios en el producto final.

 

El análisis de COT es exigido en Europa, Japón y Estados Unidos como parte de las pruebas de pureza del agua usada en soluciones inyectables, sueros y medicamentos orales.

 

Algunos equipos farmacéuticos son usados alternativamente para producir más de un tipo de producto, lo que obliga a hacer una limpieza total entre un cambio y otro.

 

El análisis de COT garantiza que no hay contaminación cruzada entre un producto y el que fue elaborado en el mismo equipo anteriormente.

 

Equipos de Espectroscopia Molecular

 

 

 

Los equipos de Espectroscopia Molecular permiten determinar la composición de una sustancia o materia en base a la interacción entre esta y una fuente de radiación electromagnética o energía radiante.

 

En esencia, los equipos de Espectroscopia Molecular analizan el espectro de luz reflejada o sustancias químicas desprendidas por el objeto analizado al ser sometido a una fuente de energía.

 

Así, logran diferenciar a nivel molecular cada uno de los elementos presentes en la muestra.

 

Hay una gran variedad de equipos de Espectrografía Molecular, pero todos se basan en una de tres formas de interacción entre la muestra (materia) y la fuente de energía:

 

Ÿ  Por choque elástico: Se mide el cambio de dirección, o nivel de absorción-reflejo de fotones de luz, rayos X y otras emisiones de fotones y neutrones al chocar con la muestra.

 

Ÿ  Por choque inelástico: Se filtran las emisiones de un láser sobre la muestra para separar las más cercanas a la frecuencia del láser y el resto es enviada a una rejilla detectora que mide sus modos vibracionales.

 

Ÿ  Por absorción o emisión resonante de fotones: En este caso se mide el tipo, frecuencia y cantidad de fotones que la materia deja pasar o cualquier otra emisión producida por esta al ser iluminada con una fuente fotónica.

 

¿Para qué sirven los equipos de espectroscopia molecular?

 

Los equipos de espectroscopia molecular analizan cualitativa y cuantitativamente las moléculas orgánicas e inorgánicas en estado gaseoso, sólido o líquido.

 

Por tal razón este tipo de equipos de análisis químico es muy usado en la química, física, biología, farmacéutica y geología.

 

También tienen importantes aplicaciones en la detección de contaminantes y sustancias presentes en los alimentos procesados y de origen agrícola, así como en suelos y aguas usados en su producción.

 

Otro uso frecuente es en el análisis de procesos industriales y el análisis forense de sólidos y cristales, además de ayudar a caracterizar la composición de materiales complejos.

 

Un uso más especializado es en el campo de la Arqueología y el Arte, pues permiten identificar pigmentos y materiales usados en pinturas, manuscritos y obras de gran valor artístico o patrimonial.

Los Cromatógrafos de Gases

 

Los cromatógrafos de gases permiten analizar los componentes de una materia a partir de los gases emitidos por esta al ser sometida a calor, radiación u otra fuente de energía.

 

Los cromatógrafos de gases son una variación de los cromatógrafos de líquidos, que analizan las microgotas separadas de la materia analizada.

 

En este caso, se generan gases que luego son analizados por métodos de refracción de luz ultravioleta, láser u otro tipo de emisión.

 

En función de la difracción o reflejo de esta energía lumínica se puede determinar cuáles sustancias elementales conforman la materia analizada.

 

En general, estos equipos de análisis químico se combinan con espectrógrafos de masas para aumentar mucho más su sensibilidad y capacidad de detección.

 

Principales usos de los cromatógrafos de gases

 

Los cromatógrafos de gases se utilizan de manera intensiva en la industria petroquímica, donde son valiosos para identificar distintos hidrocarburos poliaromáticos.

 

Otro uso frecuente es en el estudio de la contaminación de suelos y aguas con pesticidas y químicos.

 

En la ciencia forense tienen aplicaciones para la detección de sustancias presentes en muestras vegetales o animales.

 

Esto incluye sustancias como medicamentos, drogas estupefacientes o psicotrópicas, péptidos, esteroides, oligonucleótidos y diversos elementos volátiles.

 

Los Cromatógrafos de Líquidos

 

Los cromatógrafos de líquidos se usan para analizar los componentes químicos de una sustancia o materia a partir de microgotas separadas de esta al ser sometida a calor o una fuente de energía.

 

Estas microgotas son analizadas para separar y analizar los diversos componentes químicos presentes.

 

Al igual que los cromatógrafos de gases, los cromatógrafos de líquidos se suelen combinar con espectrógrafos de masas para elevar su capacidad de detección.

 

Los Espectrómetros de Masas

 

Los espectrómetros de masas permiten identificar la composición de una materia a partir del análisis de la distribución de sus moléculas en función de su masa total.

 

El principio básico bajo el cual operan los espectrómetros de masas es la medición de la separación de los núcleos atómicos, en función de su masa y carga eléctrica.

 

De esta forma, pueden analizar con extraordinaria precisión la composición de cada elemento químico e isótopo atómico presente en la muestra analizada.

 

Esto significa que pueden usarse tanto para identificar elementos químicos como también el contenido isotópico de las sustancias presentes en una misma muestra.

 

La alta sensibilidad de los espectrómetros de masas ha llevado a usarlos como complemento de los espectrógrafos de gases y los espectrógrafos de líquidos que hemos mencionado antes.