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.