Principios de Análisis Instrumental

1063 Pages·2008·16.38 MB·Spanish

by  Douglas A. Skoog

SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page x
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page i
SEXTA EDICIÓN
Principios de análisis
instrumental
Douglas A. Skoog
Stanford University
F. James Holler
University of Kentucky
Stanley R. Crouch
Michigan State University
Traductor:
María Bruna Josefina Anzures
Traductora profesional
Revisión técnica:
Francisco Rojo Callejas
Catedrático
Facultad de Química
Universidad Nacional Autónoma de México
Juan Alejo Pérez Legorreta
Profesor de Química Analítica
Escuela Superior de Ingeniería Química e
Industrias Extractivas
Instituto Politécnico Nacional
Australia • Brasil • Corea • España • Estados Unidos • Japón • México • Reino Unido • Singapur
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page ii
Principios de análisis instrumental © D.R.2008 por Cengage Learning Editores,
Sextaedición S.A.de C.V.,una Compañía de Cengage
Douglas A.Skoog,F.James Holler y Learning,Inc.
Stanley R.Crouch Corporativo Santa Fe
Av.Santa Fe,núm.505,piso 12
Presidente de Cengage Learning Col.Cruz Manca,Santa Fe
Latinoamérica: C.P.05349,México,D.F.
Javier Arellano Gutiérrez Cengage Learning™ es una marca registrada
usada bajo permiso.
Director general México
y Centroamérica: DERECHOS RESERVADOS.Ninguna parte de
Héctor Enrique Galindo Iturribarría este trabajo amparado por la Ley Federal del
Derecho de Autor,podrá ser reproducida,
Director editorial Latinoamérica: transmitida,almacenada o utilizada en
José Tomás Pérez Bonilla cualquier forma o por cualquier medio,ya sea
gráfico,electrónico o mecánico,incluyendo,
Director de producción: pero sin limitarse a lo siguiente:fotocopiado,
Raúl D.Zendejas Espejel reproducción,escaneo,digitalización,
grabación en audio,distribución en Internet,
Editor: distribución en redes de información o
Sergio Cervantes González almacenamiento y recopilación en sistemas de
información a excepción de lo permitido en el
Editora de producción: Capítulo III,Artículo 27 de la Ley Federal del
Abril Vega Orozco Derecho de Autor,sin el consentimiento por
escrito de la Editorial.
Diseño de interiores:
Ellen Pettengell Traducido del libro Principles of Instrumental
Analysis,Sixth Edition.Skoog,Holler and Crouch.
Fotógrafo investigador: Publicado en inglés por Brooks/Cole © 2007
Terri Wright ISBN:0-495-01201-7
Diseño de portada: Datos para catalogación bibliográfica:
Studio 2.0 Principios de análisis instrumental.
Sexta edición.Skoog,Douglas A.,F.James Holler
Composición tipográfica: y Stanley R.Crouch.
Heriberto Gachuz Chávez
ISBN-13:978-607-481-390-6
ISBN-10:607-481-390-6
Visite nuestro sitio en:
http://latinoamerica.cengage.com
I
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page iii
Contenido breve
Prefacio xi CAPÍTULO DOCE Espectroscopía atómica
de rayos X 303
CAPÍTULO UNO Introducción 1
Análisis instrumental en acción
Control de mercurio 332
SECCIÓNUNO
Mediciones básicas 25 SECCIÓNTRES
Espectroscopía
CAPÍTULO DOS Componentes y circuitos
eléctricos 26 molecular 335
CAPÍTULO TRES Amplificadores operacionales en los
CAPÍTULO TRECE Introducción a la espectrometría
instrumentos químicos 59
por absorción molecular ultravioleta-visible 336
CAPÍTULO CUATRO Electrónica digital y
CAPÍTULO CATORCE Aplicaciones de la espectrometría
computadoras 80
por absorción molecular en las regiones ultravioleta y
CAPÍTULO CINCO Señales y ruido 110 visible 367
Análisis instrumental en acción CAPÍTULO QUINCE Espectrometría molecular
El laboratorio analítico electrónico 127 por luminiscencia 399
CAPÍTULO DIECISÉIS Introducción a la espectrometría
SECCIÓNDOS infrarroja 430
Espectroscopía CAPÍTULO DIECISIETE Aplicaciones de la
espectrometría en el infrarrojo 455
atómica 131
CAPÍTULO DIECIOCHO Espectroscopía Raman 481
CAPÍTULO SEIS Introducción a los métodos
CAPÍTULO DIECINUEVE Espectroscopía de resonancia
espectrométricos 132
magnética nuclear 498
CAPÍTULO SIETE Componentes de los instrumentos
CAPÍTULO VEINTE Espectrometría de masas
ópticos 164
molecular 550
CAPÍTULO OCHO Introducción a la espectrometría
CAPÍTULO VEINTIUNO Caracterización de superficies
óptica atómica 215
por espectroscopía y microscopía 589
CAPÍTULO NUEVE Espectrometría de absorción
Análisis instrumental en acción
atómica y de fluorescencia atómica 230
Evaluación de la autenticidad del mapa de
CAPÍTULO DIEZ Espectrometría de emisión Vinland: análisis de superficie al servicio
atómica 254 de la historia, el arte y la medicina forense 624
CAPÍTULO ONCE Espectrometría de masas
atómica 281
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page iv
iv Contenido breve
SECCIÓNCUATRO Análisis instrumental en acción:
Encontrando la acrilamida 890
Química
electroanalítica 627 SECCIÓNSEIS
Métodos diversos 893
CAPÍTULO VEINTIDÓS Introducción a la química
electroanalítica 628
CAPÍTULO TREINTA Y UNO Métodos térmicos 894
CAPÍTULO VEINTITRÉS Potenciometría 659
CAPÍTULO TREINTA Y DOS Métodos
CAPÍTULO VEINTICUATRO Coulombimetría 697 radioquímicos 909
CAPÍTULO VEINTICINCO Voltametría 716 CAPÍTULO TREINTA Y TRES Métodos automatizados
de análisis 929
Análisis instrumental en acción
Medición de las partes para entender CAPÍTULO TREINTA Y CUATRO Determinación
el todo: el microfisiómetro 757 del tamaño de partícula 950
Análisis instrumental en acción
SECCIÓNCINCO
El caso John Vollman 964
Métodos de separación 761
APÉNDICE UNO Evaluación de datos analíticos 967
CAPÍTULO VEINTISÉIS Introducción a las separaciones APÉNDICE DOS Coeficientes de actividad 994
cromatográficas 762
APÉNDICE TRES Algunos potenciales estándar
CAPÍTULO VEINTISIETE Cromatografía de gases 788 y formales de electrodo 997
CAPÍTULO VEINTIOCHO Cromatografía de APÉNDICE CUATRO Compuestos recomendados para
líquidos 816
la preparación de disoluciones patrón de algunos
elementos comunes 1001
CAPÍTULO VEINTINUEVE Cromatografía y extracción
con fluidos supercríticos 856
Respuestas a problemas seleccionados 1003
CAPÍTULO TREINTA Electroforesis capilar, Índice 1011
electrocromatografía capilar y fraccionamiento
por flujo y campo 867
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page v
Contenido
Prefacio xi Preguntas y problemas 74
CAPÍTULO UNO CAPÍTULO CUATRO
Introducción 1 Electrónica digital y computadoras 80
1A Clasificación de métodos analíticos 1 4A Señales analógicas y digitales 81
1B Tipos de métodos instrumentales 2 4B Conteo y cálculos aritméticos con números
1C Instrumentos para análisis 3 binarios 81
1D Calibración de métodos instrumentales 11 4C Circuitos digitales elementales 83
1E Elección de un método analítico 17 4D Computadoras e instrumentos
Preguntas y problemas 22 computarizados 90
4E Componentes de una computadora 92
SECCIÓNUNO 4F Programas para las computadoras 97
4G Aplicaciones de las computadoras 103
Mediciones básicas 25
4H Redes de computadoras 104
Preguntas y problemas 108
CAPÍTULO DOS
Componentes y circuitos eléctricos 26 CAPÍTULO CINCO
Señales y ruido 110
2A Circuitos de corriente directa y mediciones 26
2B Circuitos de corriente alterna 32 5A La relación señal/ruido 110
2C Semiconductores y dispositivos con 5B Fuentes de ruido en análisis instrumental 111
semiconductores 43 5C Intensificación de la relación señal/ruido 113
2D Suministros de potencia y reguladores 49 Preguntas y problemas 124
2E Dispositivos de lectura 51 Análisis instrumental en acción
Preguntas y problemas 54 El laboratorio analítico electrónico 127
CAPÍTULO TRES SECCIÓNDOS
Amplificadores operacionales en los
Espectroscopía atómica 131
instrumentos químicos 59
3A Propiedades de los amplificadores
operacionales 59 CAPÍTULO SEIS
3B Circuitos para los amplificadores operacionales 62 Introducción a los métodos
3C Amplificación y medición de las señales espectrométricos 132
de los transductores 66 6A Propiedades generales de la radiación
3D Aplicaciones de los amplificadores operacionales electromagnética 132
al control del voltaje y la corriente 70 6B Propiedades ondulatorias de la radiación
3E Aplicación de amplificadores operacionales electromagnética 133
a operaciones matemáticas 71 6C Propiedades mecánico-cuánticas de
3F Amplificadores operacionales como la radiación 144
comparadores 74
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page vi
vi Contenido
6D Aspectos cuantitativos de las mediciones CAPÍTULO ONCE
espectroquímicas 157 Espectrometría de masas atómica 281
Preguntas y problemas 159
11A Algunos aspectos generales de la
espectrometría de masas atómica 281
CAPÍTULO SIETE 11B Espectrómetros de masas 283
Componentes de los instrumentos 11C Espectrometría de masas con plasma acoplado
ópticos 164 por inducción 291
7A Diseños generales de instrumentos ópticos 164 11D Espectrometría de masas con fuente
7B Fuentes de radiación 166 de chispa 299
7C Selectores de longitud de onda 175 11E Espectrometría de masas con descarga
7D Recipientes para las muestras 190 luminiscente 300
7E Transductores de radiación 191 11F Otros métodos espectrométricos de masas 301
7F Procesadores de señales y sistemas Preguntas y problemas 301
de lectura 202
7G Fibras ópticas 202 CAPÍTULO DOCE
7H Tipos de instrumentos ópticos 203 Espectroscopía atómica de rayos X 303
7I Principios de las mediciones ópticas de
12A Principios fundamentales 303
transformada de Fourier 204
12B Componentes de los instrumentos 310
Preguntas y problemas 212
12C Métodos de fluorescencia de rayos X 317
12D Métodos de absorción de rayos X 325
CAPÍTULO OCHO 12E Microsonda de electrones 328
Introducción a la espectrometría óptica Preguntas y problemas 328
atómica 215 Análisis instrumental en acción
8A Espectros ópticos atómicos 215 Control de mercurio 332
8B Métodos de atomización 223
8C Métodos de introducción de la muestra 223 SECCIÓNTRES
Preguntas y problemas 228
Espectroscopía
CAPÍTULO NUEVE molecular 335
Espectrometría de absorción atómica
y de fluorescencia atómica 230
CAPÍTULO TRECE
9A Técnicas de atomización de muestras 230 Introducción a la espectrometría
9B Instrumentación de absorción atómica 237 por absorción molecular ultravioleta
9C Interferencias en espectroscopía y visible 336
de absorción atómica 241
13A Medición de la transmitancia y la
9D Técnicas analíticas de absorción
absorbancia 336
atómica 247
13B Ley de Beer 337
9E Espectroscopía de fluorescencia
13C Efectos del ruido instrumental en los análisis
atómica 249
espectrofotométricos 343
Preguntas y problemas 250
13D Instrumentación 348
Preguntas y problemas 362
CAPÍTULO DIEZ
Espectrometría de emisión atómica 254
CAPÍTULO CATORCE
10A Espectroscopía de emisión con fuentes Aplicaciones de la espectrometría por
de plasma 255 absorción molecular en las regiones
10B Espectroscopía de emisión con fuentes de arco ultravioleta y visible 367
y chispa 269
14A La magnitud de las absortividades
10C Fuentes diversas para espectroscopía de emisión
molares 367
óptica 273
14B Especies absorbentes 367
Preguntas y problemas 276
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page vii
Contenido vii
14C Aplicaciones cualitativas de la espectroscopía 18C Aplicaciones de la espectroscopía Raman 492
de absorción en las regiones ultravioleta 18D Otros tipos de espectroscopía Raman 493
y visible 372 Preguntas y problemas 495
14D Análisis cuantitativo mediante mediciones
de absorción 374 CAPÍTULO DIECINUEVE
14E Titulaciones fotométricas y Espectroscopía de resonancia
espectrofotométricas 379 magnética nuclear 498
14F Métodos espectrofotométricos cinéticos 381 19A Teoría de la resonancia magnética nuclear 499
14G Estudios espectrofotométricos de iones 19B Efectos del entorno en los espectros
complejos 384
de resonancia magnética nuclear 510
Preguntas y problemas 390
19C Espectrómetros de resonancia magnética
nuclear 521
CAPÍTULO QUINCE
19D Aplicaciones de la RMNde protones 526
Espectrometría molecular
19E Resonancia magnética nuclear del
por luminiscencia 399
carbono 13 529
15A Teoría de la fluorescencia y la 19F Aplicación de la resonancia magnética nuclear
fosforescencia 400 a otros núcleos 533
15B Instrumentos para medir fluorescencia 19G Impulsos múltiples y resonancia magnética
y fosforescencia 411 nuclear multidimensional 534
15C Aplicaciones de los métodos 19H Estudios de imágenes por resonancia
fotoluminiscentes 418 magnética 537
15D Quimioluminiscencia 422 Preguntas y problemas 542
Preguntas y problemas 426
CAPÍTULO VEINTE
CAPÍTULO DIECISÉIS Espectrometría de masas molecular 550
Introducción a la espectrometría
20A Espectros de masas molecular 551
infrarroja 430
20B Fuentes de iones 551
16A Teoría de la espectrometría de absorción 20C Espectrómetros de masas 563
en el infrarrojo 431 20D Aplicaciones de la espectrometría de masas
16B Instrumentos para el infrarrojo 438 molecular 577
16C Fuentes y transductores de infrarrojo 449 20E Aplicaciones cuantitativas de la espectrometría
Preguntas y problemas 452 de masas 583
Preguntas y problemas 585
CAPÍTULO DIECISIETE
Aplicaciones de la espectrometría CAPÍTULO VEINTIUNO
en el infrarrojo 455 Caracterización de superficies
por espectroscopía y microscopía 589
17A Espectrometría de absorción en el infrarrojo
medio 455 21A Introducción al estudio de las superficies 589
17B Espectrometría de reflexión en el infrarrojo 21B Métodos espectroscópicos para superficies 590
medio 469 21C Espectroscopía de electrones 591
17C Espectroscopía fotoacústica en el 21D Técnicas espectroscópicas con iones 602
infrarrojo 472 21E Métodos espectroscópicos de fotones
17D Espectroscopía en el infrarrojo cercano 473 para superficies 604
17E Espectroscopía en el infrarrojo lejano 476 21F Métodos de microanálisis estimulados
17F Espectroscopía de emisión en el infrarrojo 476 por electrones 607
17G Microespectrometría en el infrarrojo 477 21G Microscopios de sonda de barrido 613
Preguntas y problemas 477 Preguntas y problemas 622
Análisis instrumental en acción
CAPÍTULO DIECIOCHO Evaluación de la autenticidad
Espectroscopía Raman 481 del mapa de Vinland: los análisis de
18A Teoría de la espectroscopía Raman 481 las superficies al servicio de la historia,
18B Instrumentos 487 el arte y las ciencias forenses 624
SKOOG_FM_ter 3/25/08 9:47 AM Page viii
viii Contenido
SECCIÓNCUATRO 25F Voltametría de alta frecuencia y alta
velocidad 745
Química
25G Aplicaciones de la voltametría 746
electroanalítica 627 25H Métodos de redisolución 748
25I Voltametría con microelectrodos 751
Preguntas y problemas 753
CAPÍTULO VEINTIDÓS
Análisis instrumental en acción
Introducción a la química
Medición de las partes para entender
electroanalítica 628
el todo: el microfisiómetro 757
22A Celdas electroquímicas 628
22B Potenciales en celdas electroanalíticas 633 SECCIÓNCINCO
22C Potenciales de electrodo 635
Métodos de separación 761
22D Cálculo de potenciales de celda a partir de
potenciales de electrodo 645
22E Corrientes en celdas electroquímicas 647 CAPÍTULO VEINTISÉIS
22F Tipos de métodos electroanalíticos 653 Introducción a las separaciones
Preguntas y problemas 653 cromatográficas 762
26A Descripción general de la cromatografía 762
CAPÍTULO VEINTITRÉS
26B Velocidades de migración de los solutos 765
Potenciometría 659
26C Ensanchamiento de banda y eficiencia
23A Principios generales 659 de la columna 768
23B Electrodos de referencia 660 26D Mejoramiento del rendimiento de la
23C Electrodos indicadores metálicos 662 columna 775
23D Electrodos indicadores de membrana 664 26E Resumen de las ecuaciones
23E Transistores de efecto de campo selectivos cromatográficas 781
de iones 675 26F Aplicaciones de la cromatografía 781
23F Sistemas de electrodo sensible a moléculas 677 Preguntas y problemas 785
23G Instrumentos para medir potenciales
de celda 684 CAPÍTULO VEINTISIETE
23H Medidas potenciométricas directas 686 Cromatografía de gases 788
23I Titulaciones potenciométricas 691
27A Principios de la cromatografía gas-líquido 788
Preguntas y problemas 692
27B Instrumentos para la cromatografía
gas-líquido 789
CAPÍTULO VEINTICUATRO
27C Columnas para cromatografía de gases y fases
Coulombimetría 697
estacionarias 800
24A Relaciones corriente-voltaje durante la 27D Aplicaciones de la cromatografía de gases 806
electrólisis 697 27E Innovaciones en cromatografía de gases 808
24B Introducción a los métodos coulombimétricos 27F Cromatografía gas-sólido 810
de análisis 701 Preguntas y problemas 811
24C Coulombimetría a potencial controlado 703
24D Titulaciones coulombimétricas 707 CAPÍTULO VEINTIOCHO
Preguntas y problemas 712 Cromatografía de líquidos 816
28A Campo de aplicación de la cromatografía
CAPÍTULO VEINTICINCO
de líquidos de alta resolución 816
Voltametría 716
28B Eficiencia de la columna en la cromatografía
25A Señales de excitación en voltametría 717 de líquidos 817
25B Instrumentos en voltametría 718 28C Instrumentos para cromatografía
25C Voltametría hidrodinámica 723 de líquidos 818
25D Voltametría cíclica 737 28D Cromatografía de reparto 828
25E Voltametría de pulsos 742 28E Cromatografía de adsorción 837