Si alguna vez te has preguntado por qué el análisis de tus muestras no produce los resultados esperados, puede que la respuesta se encuentre en la matriz. La matriz es lo que se conoce en química analítica como el conjunto de componentes distintos al analito de interés que están presentes en una muestra.
El efecto matriz es uno de los principales factores que tienen un impacto negativo en la precisión y la exactitud de los resultados obtenidos en un análisis químico. El análisis de muestras con matrices complicadas y diversidad de componentes requiere de una estrategia adecuada que permita neutralizar los efectos de la matriz.
El Efecto Matriz
¿Cuál es el efecto matriz? Como se mencionó anteriormente, consiste en la influencia que ejercen los componentes de la muestra sobre la señal analítica del analito de interés. El resultado es una respuesta instrumental distorsionada porque los componentes del analito se unen a los de la matriz, causando interferencias que pueden aumentar o disminuir la señal de interés.
El análisis de muestras con matrices complicadas y diversidad de componentes requiere de una estrategia adecuada que permita neutralizar los efectos de la matriz. Esto es particularmente relevante en el análisis químico ambiental, donde la composición de las muestras es, a menudo, muy complejas. Existen diversas formas de llevar a cabo esta tarea, pero una de las más comunes y eficaces es la construcción de una curva de calibración usando muestras estándar con una concentración de analito conocida.
La Construcción de la Curva de Calibración
La construcción de la curva de calibración es la técnica más común aplicada para contabilizar los efectos de la matriz. La curva se construye utilizando muestras estándar con una cantidad conocida del analito de interés. La señal analítica producida por los distintos niveles de analito es registrada y procesada posteriormente para obtener una curva de calibración que relaciona la señal analítica con la concentración conocida del analito.
La curva de calibración es una función matemática que permite obtener la concentración del analito a partir de cualquier señal analítica producida por la muestra. La pendiente de la curva de calibración es proporcional a la sensibilidad analítica del instrumento de medición.
La Curva de Adición Conocida
Existe una alternativa eficaz para contabilizar los efectos de la matriz en muestras cuya matriz es desconocida o consta de muchos componentes. Esta técnica es la curva de adición conocida, conocida también como “método de adición estándar”, y consiste en agregar una cantidad conocida de analito de interés a la muestra problema.
¿Cómo se lleva a cabo la curva de adición conocida? Se comienza agregando una pequeña cantidad de solución estándar, previamente disponible en la concentración del analito de interés, a la muestra y midiendo la señal analítica obtenida. Luego, se agrega una cantidad adicional de analito a la muestra y se mide nuevamente la señal analítica.
La concentración de la muestra se puede calcular a partir de la ecuación C0 = β0/β1, donde C0 representa la concentración de la muestra, β0 es la señal analítica para la muestra inicial, y β1 es la pendiente de la curva de adición conocida.
Calculando la Incertidumbre
Para determinar la incertidumbre de la concentración, se utiliza esta fórmula, u (C0) = σy/x/β1*sqrt((1/n) + (ȳ^2)/(β1*∑(xi-x̄)^2)).
Si las pendientes de ambas curvas son iguales, entonces no hay evidencia de efecto matriz en la muestra. En cambio, si la pendiente de la curva de adición conocida es distinta a la pendiente de la curva de calibración, se concluye que hay un efecto matriz presente en la muestra.
La Teoría de la Matriz
Si bien la matriz se define como una mezcla de componentes distintos al analito de interés en una muestra, la teoría de la matriz va más allá. Esta teoría se refiere a cómo la matriz tiene un impacto en la forma en que se realiza el análisis y se obtienen los resultados deseados.
En la teoría de la matriz, la matriz actúa como una especie de “fondo” que puede afectar los coeficientes de actividad de los analitos. La fuerza iónica de la solución también puede tener un efecto sobre estos coeficientes de actividad.
Cuando se estudia el efecto matriz, es importante tener en cuenta que cada análisis tiene sus propias particularidades, el tipo de muestra, la técnica empleada y el instrumental de medición son factores que pueden influir en el resultado final.
Preparación de Muestras
La preparación de muestras es un proceso esencial en el análisis químico que también puede verse afectado por la matriz. Los componentes de la muestra pueden interactuar con los reactivos utilizados para disolver o extraer los analitos de interés, lo que puede llevar a la pérdida de componentes importantes de la muestra o a la contaminación cruzada .
Con la evolución de la técnica, han surgido diversos medios de preparación de muestras como son la extracción líquido-líquido y la extracción en fase sólida. Un ejemplo de esto son las microextracciones utilizadas para el análisis de muestras de alimentos o medio ambiente, las cuales permiten una menor cantidad de cantidad de solvente y una reducción en el tiempo del proceso de análisis.
Compendio de Terminología Química
La Matriz y el efecto matriz son aspectos fundamentales en química analítica. El libro de oro de la IUPAC, que es el compendio de terminología química más conocido, incluye la definición de ambos términos.
También se hace referencia a diversos libros, algunos útiles para profundizar en el tema como “Química Analítica Ambiental” de Fifield y Haines, “Análisis Químico Cuantitativo” de Harris y “Tendencias en la Preparación de Muestras” de Zezzi Arruda.
Conclusión
La matriz en química analítica se refiere a los componentes distintos del analito de interés en una muestra. Los efectos de la matriz pueden ser minimizados mediante la construcción de una curva de calibración o una curva de adición conocida, y la incertidumbre se puede calcular para mejorar la precisión y exactitud de los resultados.
En la preparación de muestras, es importante tener en cuenta que las particularidades de cada análisis pueden influir en los resultados finales. La evolución de la técnica, ha permitido la aparición de nuevas alternativas como las microextracciones.
Y recuerda, cuando se trata de análisis químico, los aspectos más aparentemente simples pueden tener una repercusión en la calidad de los resultados.
