Espectroscopía de Absorción Atómica

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    15-Nov-2015

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Fundamentos de la tcnica de espectroscopa de absorcin atmica

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  • ESPECTROMETRA PTICA

    ATMICA

  • La espectrometra ptica atmica se basa en la

    ABSORCIN, EMISIN o FLUORESCENCIA de tomos

    o iones elementales.

    Dos regiones del espectro electromagntico dan

    informacin atmica: UV-VIS y rayos-X

  • En espectrometra ptica atmica, los

    elementos presentes en una muestra se

    convierten en tomos gaseosos o iones

    elementales mediante un proceso

    trmico llamado ATOMIZACIN. Se mide

    a continuacin la absorcin UV VIS, la

    emisin o la fluorescencia de las

    especies atmicas presentes en el

    vapor.

  • La espectroscopa de AA es un medio sensible para la

    identificacin cuantitativa de ms de 60 metales o

    elementos metaloides

    Los espectros atmicos UV y VIS se obtienen mediante

    un adecuado tratamiento trmico, que convierte los

    componentes de una muestra en tomos o iones

    elementales gaseosos

    Las tcnicas espectroscpicas de AA consisten en

    cuantificar la energa absorbida proveniente de una

    fuente de radiacin incidente, que ha excitado a los

    electrones elementales desde su estado fundamental

    El proceso por medio del cul la muestra se convierte

    en vapor atmico se denomina ATOMIZACIN. Existen

    dos tipos de atomizadores: Continuos y Discretos.

  • Los atomizadores CONTINUOS se usan para la

    atomizacin con llama, en dicho mtodo la muestra

    disuelta se introduce en una llama a una velocidad

    constante, por aspiracin

  • Los atomizadores DISCRETOS se usan para el mtodo

    de Atomizacin Electrotrmica (Hornos de Grafito) y en

    ellos se introduce una cantidad medida de la muestra

  • Los espectros atmicos se originan a partir de las

    transiciones electrnicas entre orbitales atmicos y

    producen lneas de absorcin extremadamente delgadas

    con anchos de banda de longitud de onda de

    aproximadamente 0.1 nm. Los picos de absorcin

    atmica son mucho ms angostos que los que se

    observan en la espectrometra molecular UV-VIS, ya que

    no hay orbitales enlazantes en la capa electrnica de

    valencia externa.

    Los espectros de emisin, absorcin o de fluorescencia

    de las partculas atmicas gaseosas (tomos o iones)

    estn constituidos por lneas estrechas y bien definidas

    que provienen de las transiciones de los electrones ms

    externos. En el caso de los metales, las energas de

    esas transiciones son tales que implican a las

    radiaciones UV, VIS y NIR

  • Un espectro de AA caracterstico consta

    predominantemente de LNEAS de RESONANCIA que

    son el resultado de transiciones del estado fundamental

    a niveles superiores.

  • ATOMIZACIN CON LLAMA

    En este tipo de atomizacin una solucin de la muestra se

    nebuliza antes de llegar a la llama mediante un nebulizador,

    que transforma la muestra en un aerosol (gotas diminutas de

    lquido). En la llama ocurren una serie de procesos encadenados que llevan como resultado una mezcla de tomos y iones del

    analito, molculas de muestra y otras especies moleculares y

    atmicas

  • TIPOS DE LLAMAS MS UTILIZADAS EN

    ESPECTROSCOPA ATMICA

    COMBUSTIBLE OXIDANTE TEMPERATURA C

    acetileno aire 2100 - 2400

    acetileno xido nitroso 2660 2800

    acetileno oxgeno 3050 3150

  • ESTRUCTURA DE LA LLAMA

    La regin interconal es la de mayor temperatura y

    permite mayor reproducibilidad de anlisis

  • NEBULIZADOR DE LLAMA

    Es un NEBULIZADOR NEUMTICO que transforma la

    solucin de la muestra en una niebla o aerosol que

    luego se introduce en un quemador. El gas a presin

    alta es el agente oxidante.

  • ATOMIZADORES ELECTROTRMICOS

    (HORNOS DE GRAFITO)

    En estos atomizadores, se evaporan primero

    unos pocos L (0.5 -10) de muestra a

    temperatura moderada y luego se calcinan a

    una temperatura ms alta en un tubo de

    grafito calentado elctricamente. Despus de

    la calcinacin la corriente se incrementa en

    varios cientos de amperios, lo cul eleva la

    temperatura a unos 2000 o 3000 C. En estas condiciones se mide la absorcin de las

    partculas atomizadas.

  • Los mtodos analticos que se basan en la absorcin

    atmica son muy especficos debido a que las lneas de

    absorcin atmica son considerablemente estrechas y las

    energas de transicin electrnica son nicas para cada

    elemento.

    FUENTES DE RADIACIN

    Lmpara De ctodo hueco

  • ATOMIZACIN EN VAPOR FRO

    Esta tcnica se utiliza slo en la determinacin de

    mercurio, ya que es el nico elemento metlico que

    posee una presin de vapor apreciable a temperatura

    ambiente. La determinacin de mercurio es de vital

    importancia actualmente, debido a la toxicidad de varios

    de sus compuestos orgnicos y su amplia distribucin

    en el ambiente. El mtodo de eleccin para analizar el

    mercurio es la vaporizacin fra seguida de absorcin

    atmica. Al efectuar este tipo de anlisis el mercurio se

    convierte en Hg+ por tratamiento de las muestras con

    una mezcla oxidante de cidos ntrico y sulfrico,

    seguido de reduccin del Hg+ al metal con SnCl2. Se

    obtienen los lmites de deteccin en un intervalo de

    partes por billn (ppb).

  • GENERACIN DE HIDRUROS

    Las tcnicas de generacin de hidruros proporcionan un mtodo

    para introducir, en forma de gas, muestras que contienen

    ARSNICO, ANTIMONIO, ESTAO, SELENIO, BISMUTO Y PLOMO

    en un atomizador. Dicho procedimiento mejora los lmites de

    deteccin de estos elementos de 10 a 100 veces. Debido a que

    varias de estas especies son altamente txicas es de considerable

    importancia su determinacin a concentraciones bajas. Su

    toxicidad obliga tambin a que los gases producidos en la

    atomizacin deban eliminarse de una manera segura y eficaz.

    Generalmente, se pueden generar rpidamente HIDRUROS

    VOLTILES adicionando una solucin acuosa de muestra a un

    volumen pequeo de solucin acuosa (al 1%) de borohidruro de

    sodio en un frasco de vidrio. El hidruro voltil es arrastrado por un

    gas inerte hacia a la cmara de atomizacin que generalmente es

    un tubo de slice calentado a varios cientos de grados C., donde al

    descomponerse el hidruro, se generan los tomos del analito.

  • TIPOS DE INTERFERENCIAS QUE PUEDEN PRESENTARSE

    Presencia de productos de combustin

    ESPECTRALES

    Dispersin o absorcin debida a matriz de la muestra

    Formacin de compuestos voltiles

    QUMICAS Equilibrios de disociacin

    ionizacin en la llama (xido nitroso u oxgeno)

  • En teora la AA debera de cumplir la Ley de

    Beer, pero como se pueden dar desviaciones,

    debern preparase peridicamente RECTAS

    DE CALIBRACIN que cubran el intervalo de

    concentraciones de las muestras. El mtodo

    de Adicin de Estndar se utiliza ampliamente

    en AA con el objeto de contrarrestar total o

    parcialmente las interferencias qumicas y

    espectrales introducidas por la matriz de la

    muestra.

  • APLICACIONES DE LA ESPECTROSCOPA DE

    ABSORCIN ATMICA

    En general se usa para determinar huellas de metales en

    distintos tipos de muestras. Como ya se ha mencionado,

    las muestras deben estar en solucin. Las muestras

    slidas, si es posible disolverlas con un cido fuerte

    como el HNO3 (para aleaciones metlicas), o si fuera

    necesario, con agua regia. Las muestras de aguas

    ambientales requieren poco pretratamiento y las

    muestras de rocas y suelos luego de disolverse con

    digestin cida, pueden analizarse fcilmente. En

    productos farmacuticos se utiliza para determinar el

    contenido de cationes en los preparados de minerales y

    en alimentos fortificados como cereales, entre otros. En

    muestras de sangre entera, suero sanguneo y otros

    fluidos corporales, pueden determinarse cationes

    metlicos, con esta instrumentacin.