La formación en cada uno de los cinco campos de la química proporciona una perspectiva única al estudio de la química. Los cursos de química y los libros de texto son más que una colección de datos; son una especie de aprendizaje. De acuerdo con este espíritu, este capítulo introduce el campo de la química analítica y destaca las perspectivas únicas que los químicos analíticos aportan al estudio de la química.

Comencemos con una pregunta engañosamente simple. ¿Qué es la química analítica? Como todos los campos de la química, la química analítica es una disciplina demasiado amplia y activa como para poder definirla completamente. En este capítulo, por tanto, intentaremos decir un poco lo que es la química analítica, así como un poco lo que no es la química analítica.

La química analítica se describe a menudo como el área de la química responsable de caracterizar la composición de la materia, tanto cualitativamente (¿Hay plomo en esta muestra?) como cuantitativamente (¿Cuánto plomo hay en esta muestra?). Como veremos, esta descripción es engañosa.

La mayoría de los químicos realizan rutinariamente mediciones cualitativas y cuantitativas. Por esta razón, algunos científicos sugieren que la química analítica no es una rama separada de la química, sino simplemente la aplicación del conocimiento químico.1 De hecho, es probable que haya realizado análisis cuantitativos y cualitativos en otros cursos de química.

Definir la química analítica como la aplicación del conocimiento químico ignora la perspectiva única que los químicos analíticos aportan al estudio de la química. El oficio de la química analítica no consiste en realizar un análisis rutinario en una muestra rutinaria, lo que se denomina más apropiadamente análisis químico, sino en mejorar los métodos analíticos establecidos, en ampliar los métodos analíticos existentes a nuevos tipos de muestras y en desarrollar nuevos métodos analíticos para medir los fenómenos químicos.2

He aquí un ejemplo de esta distinción entre química analítica y análisis químico. Los ingenieros de minas evalúan el valor de un mineral comparando el coste de su extracción con el valor de su contenido. Para estimar su valor, analizan una muestra del mineral. El reto de desarrollar y validar un método analítico cuantitativo adecuado es responsabilidad del químico analítico. Después de su desarrollo, la aplicación rutinaria y diaria del método analítico es el trabajo del analista químico.

Otra distinción entre la química analítica y el análisis químico es que los químicos analíticos trabajan para mejorar y ampliar los métodos analíticos establecidos. Por ejemplo, hay varios factores que complican el análisis cuantitativo del níquel en las menas, como la distribución desigual del níquel en la mena, la compleja matriz de silicatos y óxidos de la mena y la presencia de otros metales que pueden interferir en el análisis. La figura \(\PageIndex{1}) muestra un esquema de un método analítico estándar utilizado a finales del siglo XIX.3 La necesidad de muchas reacciones, digestiones y filtraciones hace que este método analítico consuma mucho tiempo y sea difícil de realizar con precisión.

Figura \(\PageIndex{1}): Esquema analítico de Fresenius para el análisis gravimétrico del Ni en los minerales. Nótese que la masa de níquel no se determina directamente. En su lugar, se aíslan y pesan el Co y el Ni (masa A), y luego se aísla y pesa el Co (masa B). La línea de tiempo muestra que, tras digerir una muestra, se tarda aproximadamente 44 horas en completar un análisis. Este esquema es un ejemplo de análisis gravimétrico en el que la masa es la medida importante. Consulte el capítulo 8 para obtener más información sobre los procedimientos gravimétricos.

Figura \N (\PageIndex{2}\N): Dimetilglioxima

El desarrollo, en 1905, de la dimetilglioxima (dmg), un reactivo que precipita selectivamente la \ce{Ni^{2+}} y la \ce{{Pd^{2+}}, condujo a un método analítico mejorado para el análisis cuantitativo del níquel.4 El análisis resultante, tal y como se muestra en la figura \(\PageIndex{3}\), requiere menos manipulaciones y menos tiempo tras completar la disolución de la muestra. En la década de 1970, la espectrometría de absorción atómica de llama sustituyó a la gravimetría como método estándar para analizar el níquel en los minerales,5 dando lugar a un análisis aún más rápido. Hoy en día, el método analítico estándar utiliza un espectrómetro de emisión óptica de plasma de acoplamiento inductivo.

Figura \N(\NIndice de página{3}): Análisis gravimétrico para Ni en minerales por precipitación de Ni(dmg)2. La línea de tiempo muestra que se tarda aproximadamente cuatro horas en completar un análisis después de digerir la muestra, lo que es 10 veces más corto que para el método de la Figura \(\PageIndex{1}). El factor de 0,2301 en la ecuación para el %Ni tiene en cuenta la diferencia en los pesos de la fórmula para el Ni y el Ni(dmg)2; véase el capítulo 8 para más detalles.

Una descripción más apropiada de la química analítica es «la ciencia de inventar y aplicar los conceptos, principios y… estrategias para medir las características de los sistemas químicos.» 6 Los químicos analíticos suelen operar en los extremos del análisis, ampliando y mejorando la capacidad de todos los químicos para realizar mediciones significativas en muestras más pequeñas, en muestras más complejas, en escalas de tiempo más cortas y en especies presentes en concentraciones más bajas. A lo largo de su historia, la química analítica ha proporcionado muchas de las herramientas y métodos necesarios para la investigación en las demás áreas tradicionales de la química, además de fomentar la investigación multidisciplinar en, por nombrar algunas, la química medicinal, la química clínica, la toxicología, la química forense, la ciencia de los materiales, la geoquímica y la química medioambiental.

En este libro de texto se encontrará con numerosos ejemplos de métodos analíticos, la mayoría de los cuales son ejemplos rutinarios de análisis químico. Sin embargo, es importante recordar que los problemas no rutinarios impulsaron a los químicos analíticos a desarrollar estos métodos.

La próxima vez que esté en la biblioteca, hojee un número reciente de una revista de orientación analítica, como Analytical Chemistry. Concéntrese en los títulos y resúmenes de los artículos de investigación. Aunque no reconozca todos los términos y métodos analíticos, empezará a responder por sí mismo a la pregunta «¿Qué es la química analítica?»