Los métodos eléctricos de análisis tienen en cuenta las relaciones entre los fenómenos químicos y eléctricos. Son particularmente útiles en la química del agua, puesto que ofrecen monitoría y registros continuos. El medidor de pH es probablemente el método de análisis más usado. En este método, se insertan en la solución un electrodo de vidrio y otro de referencia, y el potencial o voltaje eléctrico que existe entre ellos es una medida de la concentración de iones hidrógeno en la solución. Los métodos que se basan en este principio son los potenciómetros.
En otros métodos eléctricos, se introduce en la solución los electrodos adecuados y se aplica un pequeño voltaje determinado. La corriente que fluye depende de la composición de la solución y, en consecuencia, se puede utilizar para hacer mediciones analíticas. Los métodos que se basan en este principio son los polarográficos.
Métodos eléctricos de análisis
Análisis potenciométrico.
En este tipo de análisis se utilizan distintos tipos de electrodos, los más importantes son:
-Electrodo de metal
-Electrodos de oxidación reducción.
-Electrodos de metal, en contacto con una sal ligeramente soluble.
-Electrodo de membrana (muy importante en la medición de la calidad del agua).
-Electrodo de vidrio.
Este electrodo es de uso universal para la medición del pH. El electrodo funciona en soluciones altamente coloreadas en las que no funcionan los métodos colorimétricos, y en medios oxidantes, medios reductores, y sistemas coloidales en los que ha fallado casi completamente otros electrodos
-Electrodo de membrana líquida.
-Electrodo de membrana cristalina.
Análisis polarográfico.
Los procedimientos analíticos para el estudio de una solución en los que se usa la relación entre voltaje aplicado a través de dos electrodos y el flujo de corriente resultante se llaman voltimetría. Entre ellos se encuentra:
-El análisis polarográfico.
-La voltametría de descarga anódica.
El análisis polarográfico directo del agua o de soluciones de aguas residuales por lo general no es lo suficientemente sensible para medir concentraciones bajas de metales, que tienen importancia en la salud y el medio ambiente. sin embargo, la voltametría de descarga anódica es una modificación de la polarografía que proporciona la sensibilidad necesaria para ciertos metales como el plomo y el cadmio.
–Sensores de membrana.
Se basan en el principio del método polarográfico y son útiles para las mediciones de moléculas gaseosas o no ionizadas.
Hay instrumentos diseñados específicamente para determinar el oxígeno disuelto.Sin embargo, se ha demostrado la gran utilidad de los sensores de membrana permeables a gas, que permiten un análisis más específico del oxígeno disuelto no sólo para monitorear la calidad del agua, sino para controlar también la tasa de aireación en los procesos de tratamiento biológico.
Cromatografía es el término general que se usa para describir el conjunto de procedimientos utilizados para separar los componentes de una mezcla, con base en la afinidad de cada uno para repartirse entre diferentes fases. Por ejemplo, el dióxido de carbono es más soluble en el agua que en el metano, de modo que si ambos gases estuvieran presentes en una muestra de aire que hace contacto con el agua, el dióxido de carbono se repartiría más facilmente hacia el agua que hacia el metano. Esta propiedad, que es diferente para las diferentes moléculas, se puede usar para inducir su separación. El primer artículo en el que se hizo una descripción moderna de la cromatografía fue presentado en 1906 por Michael Tswett, un biólogo que separó la clorofila y otros pigmentos de extractos de plantas mezclados en una solución de éter de petróleo, pasándolos a través de una columna de vidrio con partículas de carbonato de calcio. Los pigmentos se movían a lo largo de la columna a diferentes velocidades, de acuerdo con su afinidad relativa por el éter de petróleo en la fase móvil y por el carbonato de calcio en la fase inmóvil.
Métodos de análisis cromatográfico
Esta separación se podía ver fácilmente por el color de los pigmentos y la intensidad del color determinaba la cantidad de cada pigmento.
Del mismo modo que en la descripción de Tswett, en la cromatografía moderna generalmente la separación de una mezcla se lleva a cabo en dos fases diferentes: una es la estacionaria y otra la móvil. La fase estacionaria puede ser un líquido o un sólido y la fase móvil puede ser un líquido o un gas. Cuando la fase móvil es un gas el procedimiento se llama cromatografía de gas, y cuando es líquido, se llama cromatografía líquida. Dependiendo de la naturaleza de la fase estacionaria se usan otros términos descriptivos: por ejemplo, cuando la fase móvil es un gas y la inmóvil es un líquido, el procedimiento se llama cromatografía gas – líquido. Cuando la fase móvil es un líquido y la inmóvil es papel, entonces se tiene la cromatografía de papel.
La cromatografía líquida ha avanzado considerablemente en los últimos años, llevando a la construcción de instrumentos a los que se da el nombre de cromatografía líquida de alta eficiencia (CLAE). Algunos instrumentos para la CLAE usan resinas iónicas como fase estacionaria y se llaman cromatógrafos iónicos.
La separación cromatográfica es una de las dos principales características de los instrumentos cromatográficos; la otra es detección y cuantificación de los compuestos. En la actualidad se dispone de numerosos detectores, cada uno con su sensibilidad particular para un grupo dado de compuestos en una mezcla.
En la actualidad los instrumentos cromatográficos se usan ampliamente en la ingeniería ambiental, ya que permiten mediciones cuantitativas rápidas de los químicos presentes en mezclas complejas. El desarrollo de éstos instrumentos versátiles y sensibles ha sido uno de los factores más importantes que han hecho posible que la profesión de la ingeniería ambiental pueda controlar la multitud de amenazas quyímicas creadas por el continuo crecimiento de la industrialización de la sociedad.
Existen muchos otros métodos de análisis instrumental disponibles que son de gran interés para los ingenieros ambientales por la creciente complejidad de los problemas a resolver, y por la mayor preocupación por los efectos de los contaminantes orgánicos e inorgánicos sobre la salud y el medio ambiente, aun estando a muy bajas concentraciones.
Otros métodos instrumentales de análisis
Espectrometría de masas
Puede facilitar la identificación de un gran número de compuestos orgánicos específicos presentes en el agua y en el agua residual.
Ésta poderosa herramienta que cada vez se usa con mayor frecuencia; está ayudando a resolver muchos problemas analíticos difíciles y ha servido bastante para mejorar nuestro conocimiento sobre la naturaleza y el destino final de los materiales orgánicos en el ambiente, y para el desarrollo de medidas técnicas de control
Análisis con rayos X
Los rayos X son radiaciones electromagnéticas de longitud de onda corta; se usan con fines analíticos, del mismo modo que otras radiaciones de longitud de onda más larga, con la luz visible. La absorción de los rayos X sigue las mismas leyes de absorción que la s otras radiaciones, excepto que el fenómeno es a nivel atómico, en vez de molecular. La absorción de los rayos X es usada para la medición de la presencia de elementos pesados en sustancias compuestas principalmente de materiales de bajo peso atómico. Un ejemplo es la determinación de la cantidad de uranio en solución.
Espectroscopía por resonancia nuclear magnética.
Esta herramienta analítica se usa para detectar y diferenciar entre los núcleos de los átomos de una molécula. Se puede usar para realizar análisis químicos específicos o para determinar la estructura de especies orgánicas e inorgánicas. Es un método instrumental altamente especializado que cada vez tiene más aplicaciones.
Medidas de radiactividad
Los métodos instrumentales de análisis se usan para la medición de la radiactividad en el ambiente, o para estudios de investigación que utilizan trazadores radiactivos. Se dispone de varios instrumentos para medir tipos específicos de radiación, la frecuencia de las emisiones, o ambas.
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