Análisis elemental

El análisis elemental es una rama de la química analítica y se utiliza para la determinación cuantitativa y cualitativa de compuestos orgánicos e inorgánicos en sustancias sólidas o líquidas. Se presta especial atención a la determinación de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre (análisis CHNOS). El conocimiento del contenido de estos elementos es de gran importancia para numerosos sectores e industrias.

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Laboratorio de aplicaciones

Tecnologías de análisis elemental

Existen varios métodos establecidos para el análisis elemental. Los métodos de medición espectroscópica, como la espectroscopia de emisión óptica (ICP-OES), la espectrometría de absorción atómica (AAS) o la espectrometría de chispa, se utilizan ampliamente y son los preferidos analizar muestras metálicas. En el análisis termogravimétrico (TGA), se mide el cambio de masa del material de la muestra en función de un cambio de temperatura a lo largo del tiempo, lo que permite extraer conclusiones sobre la composición de la sustancia analizada. En comparación con estos métodos, los denominados analizadores de combustión ofrecen una gama significativamente más amplia y pueden utilizarse para analizar de forma rápida y fiable una gran variedad de tipos de muestras.

Análisis elemental con analizadores de combustión modernos

El análisis de combustión es básicamente un proceso de tres pasos. En el primer paso, se prepara una corriente de oxígeno para eliminar cualquier impureza que pudiera afectar a los resultados de la medición. En el siguiente paso, el material de la muestra que se va a analizar se quema completamente en una atmósfera de oxígeno. Para ello suelen utilizarse hornos de inducción u hornos de resistencia. Los componentes gaseosos producidos durante la combustión se procesan en un último paso y, a continuación, se someten a un análisis espectroscópico. Para el análisis suelen utilizarse sensores de infrarrojo cercano (NIR) o sensores de conductividad térmica (TCD).

Aplicaciones e industrias del análisis elemental

Debido a la versatilidad de uso de los analizadores elementales, existen innumerables aplicaciones posibles en una amplia gama de industrias. Por ejemplo, los analizadores elementales se utilizan a menudo en la industria siderúrgica y del titanio con fines de control de calidad.

El carbono también es un componente importante del acero, y su contenido influye notablemente en las propiedades del material. A medida que aumenta el contenido de carbono, aumenta la resistencia y la templabilidad del acero, mientras que disminuyen otras propiedades como la ductilidad y la soldabilidad.

El hidrógeno puede tener un impacto significativo en las propiedades de los materiales de acero, titanio o incluso cobre. Los aceros de alta resistencia con un alto contenido de martensita son especialmente sensibles a los daños inducidos por el hidrógeno. En el caso del titanio, el hidrógeno puede depositarse en la matriz metálica del material, dando lugar a la formación de un hidruro metálico, que también influye considerablemente en las propiedades del material.

Sinopsis de materiales

Industrias

El contenido de oxígeno de los materiales también resulta de gran interés. En el caso del titanio, un mayor contenido de oxígeno da lugar a una estructura del material más dura, pero también mucho más quebradiza. Un mayor contenido de oxígeno también tiene un efecto negativo similar en otros materiales como el hierro, el acero o el cobre.

Además de la determinación del carbono, el análisis del contenido de azufre de una muestra es una de las tareas más importantes del análisis elemental en la actualidad. En el caso de las muestras orgánicas, como el carbón procedente de la industria minera, el contenido de azufre permite sacar conclusiones sobre la calidad del combustible. Por lo general, los materiales de alta calidad tienen un mayor poder calorífico y un menor contenido de azufre. El análisis del contenido de azufre de diversas muestras inorgánicas también es de especial interés.

Para la industria alimentaria y de piensos, la detección del contenido de nitrógeno resulta de especial interés. A partir del contenido en nitrógeno puede determinarse el contenido en proteínas de la muestra analizada.

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Análisis elemental - FAQ

1. ¿Qué es el análisis elemental?

El análisis elemental es un método para analizar la composición química de diversos materiales de muestra. Se presta especial atención a la detección de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre.

2. ¿Cómo se realiza el análisis elemental?

En general, la muestra que se va a analizar se quema en una atmósfera de oxígeno puro. A continuación, el gas resultante suele someterse a un análisis espectroscópico de sus componentes.

3. ¿Por qué es importante el análisis elemental?

El conocimiento de la composición química exacta de los materiales es de enorme importancia para innumerables aplicaciones. En la industria siderúrgica y de materiales de construcción, por ejemplo, el análisis elemental se utiliza para importantes controles de calidad.

4. ¿Cuáles son las aplicaciones típicas del análisis elemental?

Aparte de la industria siderúrgica y de materiales de construcción, el análisis elemental se utiliza en muchos otros ámbitos. En la industria alimentaria, por ejemplo, este método se utiliza para determinar el contenido de proteínas. En el sector minero, se utiliza para determinar el contenido de carbono y azufre de la muestra analizada. Además de estas industrias, el análisis elemental se utiliza en muchos otros ámbitos, como la automoción, la fabricación de aditivos o la investigación medioambiental y energética.