Qu??mica anal??tica

La qu??mica anal??tica es el estudio de la composici??n qu??mica de natural y artificial materiales. A diferencia de otras disciplinas sub importantes de la qu??mica tales como la qu??mica inorg??nica y qu??mica org??nica , qu??mica anal??tica no se limita a ning??n tipo particular de compuesto qu??mico o reacci??n . Propiedades estudiados en qu??mica anal??tica incluyen geom??tricas caracter??sticas tales como moleculares morfolog??as y distribuci??n de las especies, as?? como las caracter??sticas tales como la composici??n y la identidad de la especie. Las aportaciones realizadas por los qu??micos anal??ticos han jugado un papel cr??tico en las ciencias que van desde el desarrollo de conceptos y teor??as ( ciencia pura) a una variedad de aplicaciones pr??cticas, tales como aplicaciones biom??dicas, ambiental , monitoreo control de calidad de la producci??n industrial y ciencia forense ( ciencia aplicada).

Visi??n de conjunto

La qu??mica anal??tica es una subdisciplina de la qu??mica que tiene la misi??n amplia de entender la composici??n qu??mica de toda la materia y el desarrollo de las herramientas para dilucidar tales composiciones. Esto difiere de otras disciplinas sub de la qu??mica en que no es la intenci??n de comprender la base f??sica para la qu??mica observado como con qu??mica f??sica y no es la intenci??n de controlar o qu??mica directa como es a menudo el caso en qu??mica org??nica y no se pretende necesariamente para proporcionar t??cticas de ingenier??a como se utilizan a menudo en la ciencia de materiales . Qu??mica anal??tica general no intenta utilizar la qu??mica o entender su base; Sin embargo, estos son excrecencias comunes de investigaci??n de la qu??mica anal??tica. Qu??mica anal??tica tiene un solapamiento significativo con otras ramas de la qu??mica, especialmente aquellos que se centran en una determinada clase amplia de productos qu??micos, tales como la qu??mica org??nica , qu??mica inorg??nica o bioqu??mica , en contraposici??n a una forma particular de entender la qu??mica, como la qu??mica te??rica. Por ejemplo, el campo de la qu??mica bioanal??tica es un ??rea creciente de la qu??mica anal??tica que aborde todas las preguntas anal??ticas de bioqu??mica , (la qu??mica de la vida). Qu??mica anal??tica y experimental qu??mica f??sica, sin embargo, tienen una relaci??n ??nica en que son muy relacionado en su misi??n, pero a menudo comparten m??s en com??n de las herramientas utilizadas en los experimentos.

Qu??mica anal??tica se refiere particularmente a las preguntas de "qu?? productos qu??micos est??n presentes, ??cu??les son sus caracter??sticas y en qu?? cantidades est??n presentes?" Estas preguntas est??n a menudo involucrados en las cuestiones que son m??s din??mico como lo reacci??n qu??mica de un enzima cataliza o la rapidez con que lo hace, o incluso m??s din??mico como lo es el estado de transici??n de la reacci??n. Aunque la qu??mica anal??tica se ocupa de este tipo de preguntas que se detenga despu??s de que sean respondidas. Los pr??ximos pasos l??gicos de la comprensi??n de lo que significa, c??mo se integra en un sistema m??s amplio, ??c??mo puede este resultado ser generalizados en la teor??a o la forma en que se puede utilizar no son la qu??mica anal??tica. Desde la qu??mica anal??tica se basa en la evidencia experimental firme y se limita a algunas preguntas bastante sencillas para el p??blico en general est?? m??s estrechamente relacionado con los n??meros duros, tales como la cantidad de plomo se encuentra en el agua potable.

Qu??mica anal??tica moderna

Qu??mica anal??tica moderna est?? dominada por an??lisis instrumental. Hay tantos tipos diferentes de instrumentos actuales que puede parecer una serie confusa de acr??nimos en lugar de un campo unificado de estudio. Muchos analistas qu??micos se concentran en un solo tipo de instrumento. Los acad??micos suelen sea centrar?? en nuevas aplicaciones y descubrimientos o en nuevos m??todos de an??lisis. El descubrimiento de una sustancia qu??mica presente en la sangre que aumenta el riesgo de c??ncer ser??a un descubrimiento de que un qu??mico anal??tico podr??a estar involucrado en. Un esfuerzo para desarrollar un nuevo m??todo podr??a implicar el uso de una l??ser sintonizable para aumentar la especificidad y la sensibilidad de un m??todo de espectrometr??a. Muchos m??todos, una vez desarrollado, se mantienen a prop??sito est??tica para que los datos pueden ser comparados durante largos per??odos de tiempo. Esto es particularmente cierto en industrial garant??a de calidad (QA), forense y aplicaciones medioambientales. Qu??mica anal??tica juega un papel cada vez m??s importante en la industria farmac??utica, donde, adem??s de control de calidad, se utiliza en el descubrimiento de nuevos f??rmacos candidatos y en aplicaciones cl??nicas en la comprensi??n de las interacciones entre el f??rmaco y el paciente son fundamentales.

Historia

Gran parte de la qu??mica temprana (1661- ~ 1900AD) era qu??mica anal??tica desde las preguntas de qu?? estaban presentes elementos y sustancias qu??micas en el mundo que nos rodea y cu??les son sus naturalezas fundamentales est?? muy en el ??mbito de la qu??mica anal??tica. Tambi??n hubo avances significativos en la s??ntesis de principios y la teor??a que por supuesto no son la qu??mica anal??tica. Durante este per??odo las contribuciones anal??ticas significativas a la qu??mica incluyen el desarrollo de la sistem??tica an??lisis elemental por Justus von Liebig y an??lisis org??nica sistematizado basado en las reacciones espec??ficas de los grupos funcionales. El primer an??lisis instrumental se llama espectrometr??a de emisi??n desarrollado por Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff quien descubri?? el rubidio (Rb) y el cesio (Cs) en 1860.

La mayor??a de las principales novedades en la qu??mica anal??tica toma lugar despu??s de 1900. Durante este periodo el an??lisis instrumental se convierte progresivamente dominante en el campo. En particular, muchas de las t??cnicas b??sicas espectrosc??picas y espectrom??tricas fueron descubiertos en el siglo 20 y refinado en el siglo 20. La ciencias de separaci??n siguen una l??nea de tiempo de desarrollo similar y tambi??n se vuelven cada vez transformados en instrumentos de alto rendimiento. En la d??cada de 1970 muchas de estas t??cnicas comenzaron a ser utilizados en conjunto para lograr una caracterizaci??n completa de las muestras. A partir de aproximadamente el 1970 hasta el presente qu??mica anal??tica d??a se ha convertido cada vez m??s inclusiva de cuestiones biol??gicas (qu??mica bioanal??tica), mientras que previamente se hab??a centrado principalmente en mol??culas org??nicas inorg??nicos o peque??os. El final del siglo 20 tambi??n vio una expansi??n de la aplicaci??n de la qu??mica anal??tica de las cuestiones qu??micas un tanto acad??micas a forense, ambiental, industrial y preguntas m??dicas, como en histolog??a.

Tipos

Tradicionalmente, la qu??mica anal??tica se ha dividido en dos tipos principales, cualitativos y cuantitativos:

Cualitativo

• An??lisis cualitativo inorg??nico busca establecer la presencia de un determinado elemento o compuesto inorg??nico en una muestra.
• An??lisis org??nico cualitativo busca establecer la presencia de un dado grupo funcional o compuesto org??nico en una muestra.

Cuantitativo

• An??lisis cuantitativo busca establecer la cantidad de un elemento o compuesto dado en una muestra.

Enfoques

La mayor??a de la qu??mica anal??tica moderna se clasifica por dos enfoques diferentes, tales como objetivos anal??ticos o m??todos anal??ticos. Qu??mica Anal??tica (revista) revisa dos enfoques diferentes, alternativamente, en la edici??n del 12 de cada a??o.

Por Objetivos anal??ticos

• Qu??mica Bioanal??tica
• An??lisis de material
• An??lisis qu??mico
• An??lisis ambiental
• Forense

Por m??todos anal??ticos

• Espectroscopia
• Espectrometr??a De Masas
• Espectrofotometr??a y Colorimetr??a
• Cromatograf??a y La electroforesis
• Cristalograf??a
• Microscop??a
• Electroqu??mica

T??cnicas anal??ticas tradicionales

Aunque la qu??mica anal??tica moderna est?? dominada por la instrumentaci??n sofisticada, las ra??ces de la qu??mica anal??tica y algunos de los principios utilizados en los instrumentos modernos son de las t??cnicas tradicionales de muchos de los cuales todav??a se utilizan hoy en d??a. Estas t??cnicas tambi??n tienden a formar la columna vertebral de la mayor??a de los laboratorios de qu??mica anal??tica de educaci??n de pregrado. Los ejemplos incluyen:

Valoraci??n

Titulaci??n implica la adici??n de un reactivo a una soluci??n que se analiza hasta que se alcanza un cierto punto de equivalencia. A menudo, la cantidad de material en la soluci??n que se analiza puede ser determinada. M??s familiar para aquellos que han tomado la qu??mica de la universidad es la valoraci??n ??cido-base que implica un indicador de cambio de color. Hay muchos otros tipos de titulaciones, para valoraciones potenciom??tricas ejemplo. Estas valoraciones pueden utilizar diferentes tipos de indicadores para llegar a alg??n punto de equivalencia.

Gravimetr??a

An??lisis gravim??trico consiste en determinar la cantidad de material presente pesando la muestra antes y / o despu??s de alguna transformaci??n. Un ejemplo com??n utilizado en la educaci??n universitaria es la determinaci??n de la cantidad de agua en un hidrato mediante el calentamiento de la muestra para eliminar el agua de tal manera que la diferencia de peso se debe a la p??rdida de agua.

An??lisis cualitativo inorg??nico

An??lisis cualitativo inorg??nico generalmente se refiere a un esquema sistem??tico para confirmar la presencia de determinadas, generalmente acuosas, iones o elementos mediante la realizaci??n de una serie de reacciones que eliminan gamas de posibilidades y luego confirma sospechosos de iones con una prueba de confirmaci??n. A veces peque??as de carbono que contiene iones est??n incluidos en estos reg??menes. Con la instrumentaci??n moderna estas pruebas se usan muy poco, pero puede ser ??til para los prop??sitos educativos y en el trabajo de campo u otras situaciones donde el acceso a los instrumentos del estado de la t??cnica no est??n disponibles o conveniente.

An??lisis Instrumental

Diagrama de bloques de un instrumento anal??tico que muestra el est??mulo y la medici??n de la respuesta

Espectroscopia

Espectroscop??a mide la interacci??n de las mol??culas con radiaci??n electromagn??tica. Espectroscop??a consiste en muchas aplicaciones diferentes, tales como espectroscopia de absorci??n at??mica, espectroscopia de emisi??n at??mica, espectroscopia ultravioleta-visible, espectroscopia infrarroja, Espectroscopia Raman, espectroscopia de resonancia magn??tica nuclear , espectroscopia de fotoemisi??n, Espectroscop??a M??ssbauer y as?? sucesivamente.

Espectrometr??a De Masas

La espectrometr??a de masas mide relaci??n masa-carga de las mol??culas utilizando el??ctrico y campos magn??ticos. Hay varios m??todos de ionizaci??n: impacto de electrones, ionizaci??n qu??mica, electrospray asistida por matriz, ionizaci??n por desorci??n l??ser, y otros. Adem??s, la espectrometr??a de masas se clasifica por enfoques de analizadores de masas: de sector magn??tico, cuadr??polos analizador de masas, trampa de iones cuadrupolo, Tiempo de vuelo, Transformada de Fourier de resonancia ciclotr??n de iones, y as?? sucesivamente.

Cristalograf??a

La cristalograf??a es una t??cnica que caracteriza la estructura qu??mica de los materiales a nivel at??mico mediante el an??lisis de la Los patrones de difracci??n de por lo general los rayos X que han sido desviados por ??tomos en el material. A partir de los datos en bruto de la colocaci??n relativa de los ??tomos en el espacio se puede determinar.

An??lisis electroqu??mico

Electroqu??mica mide la interacci??n del material con un campo el??ctrico .

An??lisis T??rmico

Calorimetr??a y an??lisis termogravim??trico medir la interacci??n de un material y de calor .

Separaci??n

Procesos de separaci??n se utilizan para disminuir la complejidad de las mezclas de materiales. Cromatograf??a y electroforesis son representativos de este campo.

T??cnicas h??bridas

Las combinaciones de las t??cnicas anteriores producen "h??brido" o t??cnicas de "gui??n". Varios ejemplos est??n en uso popular hoy en d??a y las nuevas t??cnicas h??bridas est??n en desarrollo. Por ejemplo, Cromatograf??a de gases acoplada a espectrometr??a de masas, LC-MS, GC-IR, LC-NMR, CE-MS, y as?? sucesivamente.

T??cnicas de separaci??n con guiones se refiere a una combinaci??n de dos (o m??s) t??cnicas para detectar y productos qu??micos a partir de soluciones separadas. Muy a menudo la otra t??cnica es alg??n tipo de cromatograf??a . T??cnicas combinadas son ampliamente utilizados en qu??mica y bioqu??mica . La barra se utiliza a veces en lugar de gui??n, especialmente si el nombre de uno de los m??todos contiene un gui??n en s??.

Ejemplos de t??cnicas de gui??n:

1. LC - MS (o HPLC- MS )
2. HPLC / ESI- MS
3. LC - DAD
4. CE- MS
5. CE- UV
6. GC- MS

Microscop??a

La visualizaci??n de mol??culas individuales, c??lulas individuales, tejidos biol??gicos y materiales micro nano es muy importante y atractivo enfoque en la ciencia anal??tica. Adem??s, la hibridaci??n con otras herramientas anal??ticas tradicionales est?? revolucionando la ciencia anal??tica. Microscop??a se pueden clasificar en tres campos diferentes: la microscop??a ??ptica , microscop??a electr??nica, y microscop??a de sonda de barrido. Recientemente, este campo est?? progresando r??pidamente debido al r??pido desarrollo de las industrias de la inform??tica y de la c??mara.

Lab-on-a-chip

Miniaturizada instrumentaci??n anal??tica, que tambi??n se llama como microflu??dica o micro sistema de an??lisis totales (μTAS). La belleza de sistema de lab-on-a-chip es que un dispositivo conjunto puede ser visualizado bajo un microscopio.

M??todos y an??lisis de datos

Curva Est??ndar

Un m??todo est??ndar para el an??lisis de la concentraci??n implica la creaci??n de una curva de calibraci??n. Esto permite la determinaci??n de la cantidad de un producto qu??mico en un material mediante la comparaci??n de los resultados de la muestra desconocida a los de una serie conocida standards.If la concentraci??n de elemento o compuesto en una muestra es demasiado alto para el rango de detecci??n de la t??cnica, se simplemente se puede diluir en un disolvente puro. Si la cantidad en la muestra es inferior al rango de un instrumento de medici??n, el m??todo de adici??n puede ser utilizado. En este m??todo se a??ade una cantidad conocida del elemento o compuesto en estudio, y la diferencia entre la concentraci??n a??adida, y la concentraci??n observada es la cantidad realmente en la muestra.

Reglamento Interno

A veces, un patr??n interno se a??ade a una concentraci??n conocida directamente a una muestra anal??tica para ayudar en la cuantificaci??n. La cantidad de analito presente se determina a continuaci??n en relaci??n con el patr??n interno como calibrador.

Tendencias

La investigaci??n qu??mica anal??tica es impulsado en gran medida por el rendimiento (sensibilidad, selectividad, robustez, rango lineal, exactitud, precisi??n y velocidad), y el costo (compra, operaci??n, entrenamiento, tiempo y espacio). Entre las principales ramas de la espectrometr??a at??mica anal??tica contempor??nea, la m??s extendida y universal son espectrometr??a ??ptica y la masa (ver Perspectivas en Analytical Espectrometr??a At??mica). En el an??lisis elemental directo de muestras s??lidas, los nuevos l??deres son desglose inducida por l??ser y la ablaci??n con l??ser espectrometr??a de masas, y las t??cnicas relacionadas con la transferencia de los productos de ablaci??n l??ser en plasma acoplado inductivamente. Los avances en el dise??o de l??seres de diodo y osciladores param??tricos ??pticos promueven la evoluci??n de la fluorescencia y la espectrometr??a de ionizaci??n y tambi??n en t??cnicas de absorci??n donde se espera que los usos de cavidades ??pticas para incrementar la longitud de trayectoria absorci??n efectiva de ampliar. El progreso constante y el crecimiento en aplicaciones de m??todos de plasma y basados en l??ser se notan. Un inter??s hacia el an??lisis absoluto (sin est??ndar) ha reavivado, en particular en la espectrometr??a de emisi??n.

Se pone mucho esfuerzo en la reducci??n de las t??cnicas de an??lisis para tama??o de la viruta. Aunque hay pocos ejemplos de tales sistemas de la competencia con las t??cnicas tradicionales de an??lisis, ventajas potenciales incluyen el tama??o / la portabilidad, la velocidad, y el costo. (Micro Sistema de an??lisis total (μTAS) o Lab-on-a-chip). Qu??mica a microescala reduce las cantidades de productos qu??micos utilizados.

Mucho esfuerzo tambi??n se pone en el an??lisis de los sistemas biol??gicos. Ejemplos de campos de r??pida expansi??n en esta ??rea son:

• Gen??mica - La secuenciaci??n del ADN y su investigaci??n relacionada. La huella gen??tica y Microarrays de ADN son herramientas muy populares y campos de investigaci??n.
• Prote??mica - el an??lisis de las concentraciones de prote??na y modificaciones, sobre todo en respuesta a diversos factores de estr??s, en diversas etapas de desarrollo, o en diversas partes del cuerpo.
• Metabol??mica - similar a la prote??mica, pero se ocupan de metabolitos.
• ARNm Transcriptomics- y su campo asociado
• Lipidomics - l??pidos y su campo asociado
• Peptidomics - p??ptidos y su campo asociado
• Metalomics - similar a la prote??mica y la metabol??mica, pero se ocupan de las concentraciones de metales y especialmente con su uni??n a prote??nas y otras mol??culas.

Qu??mica anal??tica ha jugado un papel cr??tico en la comprensi??n de la ciencia b??sica a una variedad de aplicaciones pr??cticas, como las aplicaciones biom??dicas, monitoreo ambiental, el control de calidad de la producci??n industrial, la ciencia forense y as?? sucesivamente.

Los recientes desarrollos de las tecnolog??as de automatizaci??n inform??tica y de informaci??n han inervado qu??mica anal??tica para iniciar una serie de nuevos campos biol??gicos. Por ejemplo, las m??quinas de secuenciaci??n de ADN autom??ticos fueron la base para completar proyectos del genoma humano que conducen al nacimiento de gen??mica. Identificaci??n de prote??nas y secuenciaci??n de p??ptidos por espectrometr??a de masas abrieron un nuevo campo de prote??mica. Adem??s, un n??mero de omics ~ basados en la qu??mica anal??tica se han convertido en ??reas importantes en la biolog??a moderna.

Adem??s, la qu??mica anal??tica ha sido un ??rea indispensable en el desarrollo de nanotecnolog??a. Instrumentos de caracterizaci??n de superficies, microscopios de electrones, microscopios de sonda de barrido permite a los cient??ficos visualizar estructuras at??micas con caracterizaciones qu??micas.

Qu??mica anal??tica est?? llevando a cabo el desarrollo de aplicaciones pr??cticas e instrumentos comerciales en lugar de esclarecer los fundamentos cient??ficos. Esto puede ser una diferencia discutible superpongan ??reas de ciencias como la qu??mica f??sica y biof??sica, aunque no hay fronteras entre distintas disciplinas de la ciencia y la tecnolog??a contempor??nea. Sin embargo, este aspecto puede atraer el inter??s de muchos ingenieros; por lo tanto, no es dif??cil ver los papeles de los departamentos de ingenier??a en revistas de qu??mica anal??tica.

Entre los campos de investigaci??n de qu??mica anal??tica contempor??neas activos, micro sistema de an??lisis total se consider?? como una gran promesa de la tecnolog??a revolucionaria. En este enfoque, los sistemas anal??ticos integrados y miniaturizados se est??n desarrollando para controlar y analizar las c??lulas individuales y las mol??culas individuales. Esta tecnolog??a de vanguardia tiene un potencial prometedor de liderar una nueva revoluci??n en la ciencia como circuitos integrados hicieron en desarrollos inform??ticos.