Espectrofotometria de Absoro Atmica Princpios Bsicos de Absoro

Espectrofotometria de Absorção Atômica Princípios Básicos de Absorção Atômica l Os princípios básicos da Espectrofotometria de absorção atômica podem ser expressos em 3 simples passos: l l l 1 Todos os átomos absorvem luz. O comprimento de onda no qual a luz é absorvida, é específico para cada elemento. Se uma amostras contem níquel, por exemplo, mas possui outros elementos como chumbo e cobre sendo expostos à luz do comprimento de onda característico para níquel, somente os átomos de níquel irão absorver esta luz. A quantidade de luz absorvida neste comprimento de onda será incrementada proporcionalmente ao número de átomos do elemento selecionado em um caminho ótico, e é proporcional à concentração de absorção deste átomos.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Princípios Básicos de Absorção Atômica l 2 A relação entre a quantidade de luz absorvida e a concentração do analito presente em um padrão conhecido pode ser usado para determinar concentrações desconhecidas, através da medida das quantidades de luz absorvida. No espectrofotômetro de absorção atômica estes princípios básicos são utilizados na prática para análises quantitativas.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l De um modo básico, o procedimento analítico geral envolve: 1. Solubilizar a amostra 2. Montar um branco de reagentes 3. Montar soluções de calibração 4. Obter as respostas do branco e dos padrões 5. Montar o gráfico de calibração 6. Atomizar a amostra e obter a resposta 7. Determinar a concentração desconhecida no gráfico de calibração 3

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 4 O branco de calibração deve ser confeccionado com todos os reagentes que estiverem contidos na amostra.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 5 As soluções de calibração devem conter quantidades conhecidas do analito de interesse.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 6 A atomização do branco e dos padrões deve ser realizada para a determinação dos valores de absorbância de cada solução

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 7 O gráfico da curva de calibração é montado com os resultados de absorbância obtidos para cada solução.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 8 A atomização das amostras e a leitura de absorbância deve ser realizada para a quantificação.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 9 A concentração da amostra é determinada através da relação da concentração, no gráfico de calibração, obtida para a leitura de absorbância da amostra desconhecida.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral l 10 Fundamentalmente, a análise por Espectrofotometria de absorção atômica consiste na comparação de sinais de absorbância de um grupo de padrões e das amostras.

Espectrofotometria Absorção Atômica TRAÇOSde METÁLICOS ? Procedimento Analítico Geral Química Analítica l 11 26 Clássica: > 0. 01% (> 100 mg/kg) Traços 0. 1 - 100 ug/g Ultratraços < 0. 1 ug/g “Qualquer análise na qual a concentração do analito é suficientemente baixa para causar dificuldades na obtenção de resultados confiáveis. ”

LI Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral Limite de detecção é a menor quantidade de um analito em uma amostra que pode ser detectada, mas não necessariamente quantificada com um valor exato. Limite de quantificação é a menor quantidade de um analito na amostra que pode ser quantitativamente determinado com adequada precisão e exatidão. 12 27

Espectrofotometria de Absorção Atômica REPETIBILIDADE OU REPRODUTIBILIDADE Procedimento Analítico Geralp l Repetibilidade: medidas no mesmo dia l Reprodutibilidade: medidas em dias distintos l Exatidão: medidas corretas, próximos do real l l 13 29 Precisão: medidas que variam poucos entre elas

Espectrofotometria. ERROS de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp 14 31 l Erros sistemáticos: produzidos por passos que é cometido constantemente. l Erros Aleatórios: flutuação ao acaso, mas podem ser tratados estatisticamente.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp O “ As vezes os elementos parecem que caem do céu. ” Poeira em um Laboratório Normal (ug/g): 15 33 Cd 76 Co 147 Cu 406 Mn 393 Ni 380 Pb 2360 Fe 48300 Zn 2400

BRANCO Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l l 16 34 Definição: Solução isenta de amostra, mas será tratada como uma amostra (preparação), mas não contém as espécies que serão analisadas. O branco é tão importante quanto a amostra.

T Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp IPOS DE BRANCOS l 17 35 Instrumental: Sinal fornecido pelo instrumento e é composto pelo ruído, instabilidade da chama, e efeito memória. l Calibração: Solução contendo somente a solução ácida (p. ex. 1%m/v HNO 3). l Método: Solução isenta do analito e vai passar por todas as etapas de preparação.

AMBIENTE DO Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp IO l 18 38 Itens de influência na precisão e exatidão das leituras: l Área de trabalho limpa. l Equipamento Limpo. l Equipamento e materiais manuseados com cuidado. l Laboratório deve conter ar condicionado e limpo.

A Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l 19 39 Selecione cuidadosamente o material: use pirex (ou kimax) e limpe meticulosamente. l Vidro borossilicato para soluções ácidas ou neutras. l Polietileno ou teflon para soluções alcalinas. l Armazene os padrões com p. H< 2. 5 l Limpe cuidadosamente o material com 20%v/v HCl e 20%v/v HNO 3 l Use ponteiras limpas e armazene-as cuidadosamente.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l Contaminação da água: l Remova compostos orgânicos e gases dissolvidos. l Remova impurezas metálicas utilizando resinas trocadoras de íons. l l 20 40 Água ASTM tipo 1, deve ser utilizada para a análise de traços metálicos. Água pesada deve ser tratada previamente.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l Reagentes: l Utilize reagentes grau ACS. l Verifique o nível de contaminação do reagente adquirido. l 21 41 Se necessário, purifique o reagente (Destilação, recristalização ou sublimação à vácuo).

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp S (1) l l 22 42 Utilize pequenos volumes de uma solução estoque de fornecedores confiáveis. Todos os padrões, de trabalho ou estoque, causam imprecisão analítica se armazenados por longo tempo. Água pode migrar através do recipiente plástico. Metais em solução também podem migrar ou ficarem absorvidos no recipiente plástico.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l l Prepare os padrões de trabalho diariamente. l A estabilidade dos padrões é limitada. l 23 43 Deve-se tomar cuidado para evitar a contaminação de padrões e amostras que possam ocorrer em função de resíduos em frascos, ou de contaminações externas. Em geral, todas as soluções devem ser armazenadas em ácido nítrico ou clorídrico em p. H < 2. 5

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l l 24 44 A amostra deve ser homogeneizada e ser representativa de uma população. Depois da coleta, é importante que a amostra seja armazenada e transportada em recipiente apropriado. Normalmente, as amostras estão estabilizadas pela adição de 1 a 2% de HNO 3. A análise deve ser realizada o mais breve possível.

PREPARAÇÃO DA AMOSTRA Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp 25 45 l Evite a introdução de contaminantes. l Evite a remoção dos elementos de interesse. l Prepare a amostra.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp (1) 26 46 l Evite perdas através de respingos. l Evite a perda de elementos voláteis. l As análises são realizadas por amostras líquidas. l Os elementos a nível de traços podem se apresentar de formas distintas: l Sais inorgânicos l Parte de moléculas orgânicas

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral. TRA (2) l l 27 47 O método de decomposição a ser utilizado, depende dos elementos de interesse e da matriz. Em todos os métodos de decomposição, as perdas por volatilidade, resíduos ou precipitações, e absorção pelo frasco devem ser verificados.

Espectrofotometria de Absorção Atômica VOLATILIDADE Procedimento Analítico Geralp l l l 28 48 Muitos compostos halogenados são voláteis a temperaturas relativamente baixas. Temperaturas usuais de secagem ou calcinação podem provocar a perda de elementos. Alguns pontos de ebulição (o. C): Bi. Cl 3 448 Si. Cl 4 58 Cd. Cl 2 960 Sn. Cl 4 652 Hg. Cl 2 302 VCl 4 148 Sb. Cl 3 282 Zn. Cl 4 732

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp TO (1) l 29 49 Métodos de pré-concentração podem ser necessários para aumentar a concentração em solução: 1. Evaporação do solvente (utilize porcelana, vidro ou platina) 2. Utilização de Nebulização Ultrasônica. 3. Cromatografia por troca iônica. 4. Cromatografia Líquida

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geralp l 30 51 Quando estiver desenvolvendo um novo método ou analisando uma nova amostra: l Você deve conhecer “O que é” a sua amostra. l Você deve conhecer os elementos de interesse. l Você deve conhecer a concentração aproximada dos elementos.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Procedimento Analítico Geral. N l Critérios para a seleção de um padrão interno: l Não deve estar presente na amostra. l Deve ser de alta pureza. l Não deve sofrer interferências de massa da matriz. l l 31 53 A concentração deverá ser tal, que proporcione uma relação de intensidade de 1 unidade. Deverá sofrer processo de excitação e massa similar ao dos analitos.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Princípios Básicos de Absorção Atômica l 32 Um instrumento básico de absorção atômica consiste das seguintes partes:

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento 33

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 34 Uma fonte de luz usada para gerar luz nos comprimentos de onda, os quais são característicos para cada elemento. A mais comum é a lâmpada de cátodo oco, que produz um linhas finas e intensas. Outras fontes são lâmpadas de descarga (EDL) ou lâmpadas de descarga amplificada (Ultr. AA lamp)

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 35 Um sistema de atomização cria uma população de átomos livre do analito existente na amostra. A fonte de energia para a produção de átomos livres é composta por uma chama. A amostra é introduzida na forma de aerossol na chama, que está alinhada à luz produzida pela lâmpada.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 36 Um sistema ótico direciona a luz proveniente da fonte até o monocromador.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 37 O monocromador isola um comprimento de onda analítico específico emitidos por uma lâmpada de catodo oco, excluindo linhas não analíticas.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 38 Um detector foto-sensível (usualmente um tubo fotomultiplicador - PMT) mede com exatidão a luz e converte a energia luminosa em um sinal elétrico.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Partes do instrumento l 39 Um sistema computacional realiza o controle e todos os cálculos necessários para a obtenção dos resultados.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 40 A concentração de um analito presente em uma amostra pode ser determinada através da medida da quantidade de luz emitida e comparando-se estes valores com a quantidade de luz emitida por padrões conhecidos.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 41 A configuração básica do instrumento para emissão atômica por chama é essencialmente a mesma para a absorção atômica, com exceção da lâmpada de cátodo oco que não se faz necessária.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l Fontes Quentes de Atomização l l 42 Mais átomos excitados - sinal mais intenso Mais elementos excitados - mais analitos.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 43 As fontes de energia mais comuns para a excitação tem sido as chamas de Ar/Acetileno e Óxido Nitroso/Acetileno.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 44 Os elementos selecionados como Li, Na, K e outros elementos alcalinos são facilmente determinados pela emissão atômica de chama devido ao estado excitado destes elementos poderem ser alimentados com energia fornecida pela chama.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 45 Entretanto, os tipos de chama disponíveis em absorção atômica produzem suficiente energia térmica para ser efetiva na criação de átomos ou íons excitados.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 46 Os monocromadores usados nos equipamentos de AA não possuem resolução necessária para isolar os comprimentos de onda de emissão devido a grande quantidade de comprimentos de onda emitidos pela amostra.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l Limitações da Emissão por Chama: l l 47 Devido à baixa temperatura de atomização, poucos átomos estarão no estado excitado. Espectro de emissão complexo com monocromadores de média resolução. l Sinal dependente da temperatura. l Interferências espectrais são comuns.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 48 O desenvolvimento do plasma indutivamente acoplado (ICP), como uma fonte de emissão atômica, tem alterado drasticamente a utilização dos processos de emissão.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 49 A temperatura de uma amostra em um plasma de argônio de um ICP-AES pode estar entre 5000 a 10000 o. K. Nestas temperaturas ocorre uma completa ionização dos elementos, minimizando as interferências químicas, e proporcionando um excesso de energia térmica suficiente para excitar os átomos da amostra.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 50 O desenho da ótica do ICP-AES fornece uma resolução muito maior do que um instrumento de absorção atômica, isolando os comprimentos de onda de emissão de interesse dos demais comprimentos de onda emitidos pelas amostras.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Emissão Atômica l 51 O ICP-AES elimina vários problemas de associados às fontes de emissão antecessoras e estão incrementando drasticamente o uso da espectroscopia de emissão como técnica analítica.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Distinção entre Absorção e Emissão l 52 Após termos visto vários detalhes sobre emissão e absorção atômica, e que os comprimentos de onda para ambos são os mesmos, porque nós necessitamos isolar o sinal de absorção ?

Espectrofotometria de Absoção Atômica Relação Absorbância - Concentração l 53 Uma vez realizada a medida da absorbância, este valor pode ser relacionado com a concentração de um elemento em solução. A relação entre a luz absorvida e concentração do analito é chamada de Lei de Beer. Lambert.

Espectrofotometria de Absoção Atômica Relação Absorbância - Concentração l 54 As fontes de energia mais comuns para a excitação tem sido as chamas de Ar/Acetileno e Óxido Nitroso/Acetileno.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Relação Absorbância - Concentração Lei de Beer-Lambert Teórica A B S A = abc Real A ¹ abc CONC 55

Espectrofotometria de Absorção Atômica Ultra Lâmpada 56

Espectrofotometria de Absorção Atômica Tubo de Grafite 57

Espectrofotometria de Absorção Atômica Tipos de Interferência 58 l Espectral l Absorção não específica (Background) l Ionização l Química l Física

Espectrofotometria de Absorção Atômica Interferência Espectral Resonance Line Slit Width Calibration Curvature 59

Espectrofotometria de Absorção Atômica Interferência de Background 60

Espectrofotometria de Absorção Atômica Interferência Químicas l l l 61 Ocorre devido a presença de um íon presente na matriz reagir com o elemento de interesse alterando a formação de átomo no estado fundamental. A supressão de interferências químicas pode ser feita de 3 maneiras: Mudança da Chama. Adição de modificadores químicos, como Estrôncio e Lantânio (supressores de ionização). Adição de padrão.

Espectrofotometria de Absorção Atômica Interferências Físicas / Matriz l l l 62 Causada pela troca da tensão superficial e viscosidade das amostras, como uso de solventes e soluções viscosas. Baixa viscosidade e tensão superficial aumentam a taxa de nebulização. A correção são realizadas pela técnica de Adição de padrão.