Chapter 4: Literature Review
3. The Actor in Character is similar to the publicity portrait but with the actor ignoring the camera Publicity stills essentially work as teasers for the film, enticing the audience to
EL PROCESO ANALÍTICO DE MUESTRAS ACUOSAS
Como todos conocemos, para tener una idea aproximada sobre la natu- raleza de una muestra de agua cualquiera, lo que hay que hacer es medir di- ferentes parámetros de la misma tanto físicos como químicos y biológicos.La preocupación por la calidad del agua, distinta lógicamente según su uso, ha calado hondamente en la sociedad en las últimas décadas siendo cada día más las sustancias para las que existen disposiciones le- gales sobre su contenido.
Dentro del proceso específico del análisis de aguas, vamos a referirnos brevemente a continuación las etapas de toma de muestra y al estudio de algunas de las técnicas analíticas que se utilizan más frecuentemente para tal fin.
4.5.1. Toma de muestras
Como es lógico, en el caso de la toma de muestra, lo primero que de- bemos tratar de conseguir es que sea representativa del conjunto que se quiere analizar, para lo cual, en el caso del agua, habremos de elegir cui- dadosamente frecuencia, lugar, y tiempo de muestreo. El volumen de muestra a recoger también es muy importante, y suele ser de dos a cuatro litros dependiendo del número de parámetros a analizar.
Otra cuestión que deberemos tener muy en cuenta una vez tomada la muestra, es que ésta no varíe hasta que se lleve a cabo su análisis, es decir, durante su transporte y almacenamiento.
La distinción entre muestra simple, tomada en un punto y lugar determinados, y muestra compuesta, que resulta de la mezcla y homoge- nización de varias muestras simples, es muy importante y viene definida en los métodos estándares de análisis de muestras acuosas.
La repetición de muestras simples en tiempos o lugares diferentes es la mejor forma de estudiar la variación, respecto a la variable elegida, de la calidad de la muestra.
El muestreo zonal es una forma de muestreo repetitivo en el cual las muestras se toman a diferentes niveles, o lo que es lo mismo a diferentes profundidades de la masa acuosa.
El muestreo cronológico es otra variante del muestreo repetitivo en el que las muestras se toman en un determinado punto a intervalos fijados de tiempo, con lo cual se pueden poner de manifiesto las variaciones de los resultados en función del momento de toma de muestra.
La selección del método de análisis más adecuado, una vez las mues- tras debidamente tomadas y conservadas, va a depender del parámetro a investigar y de consideraciones tales como su concentración en la mues- tra, la exactitud y precisión requeridas en los resultados, número de aná- lisis a realizar, tiempo para llevar a cabo el mismo, etc.
Veamos a continuación los fundamentos de los métodos volumétricos clásicos y de las técnicas fisicoquímicas más utilizadas en el análisis de aguas.
4.5.2. Métodos volumétricos de análisis
Un gran número de análisis que se llevan a cabo en las muestras acuosas tienen su fundamento en volumetrías. Las hay ácido-base, redox, de formación de complejos y de precipitación.
Como todos recordamos, una valoración es un proceso en el cual se mide cuantitativamente la capacidad de una sustancia para combinarse con un reactivo. En la mayoría de los casos, esto se lleva a cabo por la adi- ción controlada de un reactivo de concentración conocida a una disolución de la sustancia problema, hasta que se tiene certeza de que la reacción en- tre ambos es completa. Esto se consigue en el punto de equivalencia, que es un concepto teórico, y nosotros, sólo podemos estimar su posición, obser- vando cambios físicos en la disolución asociados a él. El punto de la valo- ración en el que se manifiestan tales cambios, recibe el nombre de punto fi- nal. Un método muy utilizado para la detección del punto final, es el empleo de ciertos compuestos químicos llamados indicadores, que sufren cambios de color, en las proximidades del punto de equivalencia.
La determinación de la acidez y la alcalinidad, la del ión cloruro, la de la dureza, la de la cantidad de oxígeno disuelto, la del ión sulfuro, la del ión sulfito, etc., son algunos ejemplos de utilización de las volumetrías al análisis de contaminantes o en aguas.
4.5.3. Espectrofotometrías de absorción
La espectrofotometría de especies absorbentes en solución, que recibe el nombre de colorimetría si la luz absorbida está en la región del visible, sigue siendo una técnica muy útil para la determinación de numerosos contaminantes en aguas.
Para hablar de espectrometrías en general, deberíamos comenzar re- firiéndonos a la interacción entre la luz radiante y la materia. Dicha in- teracción se estudia mediante unos aparatos llamados espectrómetros, y con los distintos espectrómetros que existen se pueden estudiar casi todas las regiones del espectro electromagnético.
Básicamente un espectrómetro consta de una fuente de radiación ca- paz de suministrar radiación monocromática cuya longitud de onda pue- de variar de una manera continua. La radiación monocromática se divide en dos rayos paralelos de igual intensidad, uno de los cuales pasa a través de la muestra y el otro pasa a través del blanco. Lo que se mide es la can- tidad de luz monocromática que es absorbida por la muestra a cada lon- gitud de onda. Las unidades que se utilizan en este tipo de espectrometría son la absorbancia A definida como:
A =Log (Io/I)
donde I es la intensidad del rayo que emerge después de pasar a través de la muestra e Ioes la intensidad del rayo incidente; la transmitancia T de-
finida como:
y el porcentaje de transmitancia %T definido como: % T = (I / Io) · 100
La relación entre la absorbancia y la concentración de la sustancia ab- sorbida viene dada por la ley de Beer que matemáticamente se expresa como:
A = ε · C.L.
donde ε representa el coeficiente de extinción molar, C la molaridad de la solución y L la longitud que la luz recorre a través del medio absorbente. Normalmente existe una relación lineal entre A y C, lo que indica que se cumple exactamente la ley de Beer, pero aunque no se cumpla, se pueden llevar a cabo los análisis si previamente se prepara una curva de calibrado. Sólo un pequeño número de sustancias tales como el ión permanga- nato (Mno–
4) absorben la luz visible en cantidad suficiente para ser anali-
zadas directamente, sin embargo, el análisis colorimétrico de otras sus- tancias es también posible si pueden incluirse en alguna de las dos siguientes categorías:
a) La sustancia puede reaccionar con un reactivo que de origen a un producto coloreado.
b) La sustancia puede convertirse en un derivado que a su vez reac- ciona con un reactivo para dar un producto coloreado.
Las sustancias coloreadas para poder ser analizadas cuantitativa- mente por colorimetría deben cumplir una serie de requisitos. El prime- ro es que deben ser fuertemente coloreadas, sobre todo si se pretende que la técnica analítica sea sensible; el segundo que su color no debe verse afectado por el pH del medio, si bien en este caso cabe la posibilidad de trabajar en soluciones tamponadas; el tercero que las soluciones colorea- das deben ser estables, al menos dentro de los márgenes de tiempo pre- cisos para llevar a cabo las medidas; y el cuarto que los constituyentes de la reacción coloreada, reaccionen rápida y totalmente, aunque en este caso, si la reacción es lenta, siempre cabe la posibilidad de investigar el efecto de la temperatura sobre la misma, y si es necesario operar en baño termostatizado.
En cualquier caso conviene una comprobación del cumplimiento de la ley de Beer, y en el supuesto de que se produzcan desviaciones, determi- nar si son o no reproducibles.
Existen numerosos métodos colorimétricos para la determinación de metales. Sin embargo, la sensibilidad y especificidad de la absorción atómica, ha hecho que esta técnica sea la que se utilice normalmente para la determinación de metales en muestras ambientales.
Otros contaminantes de las aguas, por ejemplo los nitratos, pueden ser determinados por espectrofotometría ultravioleta, ya que absorben en dicha región del espectro.
4.5.4. Espectrofotometría de absorción atómica
La utilidad potencial de la absorción atómica para el análisis de ele- mentos metálicos fue sugerida por primera vez por Walsh en 1955, y desde entonces se han elaborado métodos para determinar más de 70 ele- mentos en una amplia variedad de tipos de muestras, habiendo aparecido desde entonces numerosos aparatos comerciales específicos para estos análisis.
La técnica es esencialmente cuantitativa y se puede utilizar para de- terminar concentraciones de metales en un intervalo muy amplio de concentraciones.
En absorción atómica el elemento que se quiere determinar debe ser reducido al estado elemental, vaporizado, e introducido en el haz de luz procedente de una fuente que suele ser una lámpara de cátodo hueco que emite radiación característica del metal a determinar. Dicha radiación lle- ga a la llama en la que la muestra es aspirada y en la que el metal se re- duce al estado elemental, y absorbe una fracción de la radiación. Como la fracción de radiación absorbida aumenta con la concentración del ele- mento en la muestra, es posible,conociendo la cantidad de luz absorbida, calcular la concentración del elemento en estudio.
Un aparato de absorción atómica posee los mismos componentes bá- sicos que un espectrofotómetro, es decir una fuente, un monocromador, un recipiente de muestra (en el caso que nos ocupa una llama o una cá- mara de grafito), un detector, y un amplificador-registrador.
Los límites de detección que se alcanzan con esta técnica dependen del elemento analizado.
Los límites de detección que permite el horno de grafito son unas 100 veces menores que los que se alcanzan con llama.
4.5.5. Cromatografía líquida de alta resolución
Cuando lo que se quiere es determinar compuestos orgánicos individualmente hay que recurrir a la cromatografía de gases, a la que ya nos hemos referido con antelación, si bien en los últimos tiempos está ad- quiriendo gran desarrollo la cromatografía líquida de alta resolución
para llevar a cabo los mismos análisis, ya que tiene algunas ventajas sobre la cromatografía de gases como el poder analizar directamente sustancias poco volátiles, o sustancias que se descompongan al ser calentadas en la columna de separación, o poderse utilizar para la separación de sustan- cias iónicas y en solución acuosa.
En la cromatografía líquida de alta resolución la fase móvil se impul- sa a alta presión, unas 100 a 200 atm, a través de la fase estacionaria em- paquetada en una columna, a lo largo de la cual se produce la separación deseada de los componentes de la mezcla inyectada al principio de la co- lumna. Posteriormente, los componentes pasan a través de un detector, que puede ser un espectrofotometro, un amperímetro, etc., provisto de una célula de flujo para poder llevar a cabo cálculos cuantitativos.