Análisis cuantitativo (química)

En química analítica, el análisis cuantitativo es la determinación de la abundancia absoluta o relativa (a menudo expresada como concentración) de una, varias o todas las sustancias presentes en una muestra. Se relaciona con la determinación del porcentaje de constituyentes en cualquier muestra dada.

Una vez que se conoce la presencia de ciertas sustancias en una muestra, el estudio de su abundancia absoluta o relativa podría ayudar a determinar propiedades específicas. Conocer la composición de una muestra es muy importante y se han desarrollado varias formas para hacerlo posible, como el análisis gravimétrico y volumétrico. El análisis gravimétrico proporciona datos más precisos sobre la composición de una muestra que el análisis volumétrico, pero también requiere más tiempo para realizarse en el laboratorio. El análisis volumétrico, por otro lado, no requiere tanto tiempo y puede producir resultados satisfactorios. El análisis volumétrico puede ser simplemente una titulación basada en una reacción de neutralización, pero también puede ser una precipitación o una reacción de formación de complejos, así como una titulación basada en una reacción redox. Sin embargo, cada método en el análisis cuantitativo tiene una especificación general; en las reacciones de neutralización, por ejemplo, la reacción que ocurre es entre un ácido y una base, lo que produce una sal y agua, de ahí el nombre de neutralización. En las reacciones de precipitación, la solución estándar es en la mayoría de los casos nitrato de plata, que se utiliza como reactivo para reaccionar con los iones presentes en la muestra y formar un precipitado altamente insoluble. Los métodos de precipitación a menudo se denominan simplemente argentometría. En los otros dos métodos, la situación es la misma. La titulación de formación de complejos es una reacción que se produce entre iones metálicos y una solución estándar que, en la mayoría de los casos, es EDTA (ácido etilendiaminotetraacético). En la titulación redox, esa reacción se lleva a cabo entre un agente oxidante y un agente reductor. Existen otros métodos, como el método de Liebig, el método de Duma, el método de Kjeldahl y el método de Carius para la estimación de compuestos orgánicos.

Por ejemplo, el análisis cuantitativo realizado mediante espectrometría de masas en muestras biológicas puede determinar, a partir de la relación de abundancia relativa de proteínas específicas, indicios de ciertas enfermedades, como el cáncer.

La expresión general Análisis cualitativo [...] se refiere a los análisis en los que se identifican o clasifican sustancias sobre la base de sus propiedades químicas o físicas, como la reactividad química, la solubilidad, el peso molecular, el punto de fusión, las propiedades de radioactividad (emisión, absorción), espectros masivos, vida media nuclear, etc. Análisis cuantitativo se refiere a los análisis en los que se puede determinar la cantidad o concentración de un analito (estimado) y expresado como un valor numérico en las unidades apropiadas. El análisis cualitativo puede tener lugar con el análisis cuantitativo, pero el análisis cuantitativo requiere la identificación (calificación) del análisis para el cual se dan estimaciones numéricas.

—Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), Nomenclatura en la evaluación de métodos analíticos, incluyendo capacidades de detección y cuantificación, Pura Appl. Chem. 67(10), p. 1701 (1995)

El término "análisis cuantitativo" se utiliza a menudo en comparación (o contraste) con el "análisis cualitativo", que busca información sobre la identidad o la forma de la sustancia presente. Por ejemplo, a un químico se le puede dar una muestra sólida desconocida. Utilizará técnicas "cualitativas" (quizás RMN o espectroscopia IR) para identificar los compuestos presentes y, a continuación, técnicas cuantitativas para determinar la cantidad de cada compuesto en la muestra. Se han desarrollado procedimientos cuidadosos para reconocer la presencia de diferentes iones metálicos, aunque en gran medida han sido reemplazados por instrumentos modernos; estos se conocen colectivamente como análisis inorgánico cualitativo. También se conocen pruebas similares para identificar compuestos orgánicos (mediante la prueba de diferentes grupos funcionales).

Se pueden utilizar muchas técnicas para realizar mediciones tanto cualitativas como cuantitativas. Por ejemplo, supongamos que una solución indicadora cambia de color en presencia de un ion metálico. Se podría utilizar como prueba cualitativa: ¿cambia de color la solución indicadora cuando se añade una gota de muestra? También se podría utilizar como prueba cuantitativa, estudiando el color de la solución indicadora con diferentes concentraciones del ion metálico. (Esto probablemente se haría utilizando espectroscopia ultravioleta-visible).

• Microanálisis
• Dilución de isótopos