ESPECTROMETRA PTICA ATMICA Espectroscopa de Emisin Atmica Espectroscopa

ESPECTROMETRÍA ÓPTICA ATÓMICA Espectroscopía de Emisión Atómica Espectroscopía de Absorción Atómica

MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS ATÓMICOS Fundamento: Son un conjunto de métodos basados en la emisión, absorción o fluorescencia de radiación electromagnética por átomos. El estudio espectroscópico se realiza con átomos libres (fase gaseosa). Se observan líneas espectrales atómicas. Estas líneas permiten abordar el análisis cualitativo y cuantitativo de elementos.

ESPECTROS DE LÍNEAS PARA DIFERENTES ELEMENTOS Cada elemento presenta sus líneas espectrales a diferentes longitudes de onda y distintas intensidades. La localización de éstas en un espectro permite identificar a los elementos. Análisis cualitativo. El análisis cuantitativo se aborda con el estudio de la intensidad de las líneas espectrales.

TRANSICIONES ELECTRÓNICAS EN ÁTOMOS Cuanta más energía se suministra al átomo aparecen más líneas espectrales. Diagrama de niveles de energía para el sodio y para el potasio.

TECNICAS ATÓMICAS • Absorción atómica Técnicas • Emisión atómica • Fluorescencia atómica

Absorción A Mº(g) + h = M*(g) Emisión A M*(g) = Mº(g) + h Fluorescencia A

ASPECTOS FUNDAMENTALES • Todas las técnicas atómicas tienen gran sensibilidad y selectividad. • Determinación multi-elemental en una sola medida y prácticamente sin interferencias entre las medidas. • Determinación de 82 elementos de la tabla periódica (metales) con límites de detección muy bajos (ppm o ppb) dependiendo de la técnica utilizada.

ESPECTROSCOPÍA DE EMISIÓN ATÓMICA Emisión de Radiación electromagnética por especies atómicas excitadas

INSTRUMENTACIÓN • NEBULIZADOR FUENTE DE EXCITACIÓN ELEMENTO DISPERSANTE DETECTOR ESQUEMA DE UN ESPECTROFOTÓMETRO DE EMISIÓN CON LLAMA

NEBULIZADOR Debe generar gotas pequeñas GAS Flujo regular para no alterar a la llama NEBLINA MUESTRA

MECHERO CON CÁMARA DE PREMEZCLADO quemador entrada de combustible entrada de oxidante entrada de muestra tubo de drenaje deflectores esfera de vidrio

Etapas del análisis y procesos que se dan en la llama: Etapa de atomización Nebulización de la disolución Eliminación de solventes Atomización Partículas Sólidas Partículas fundidas Partículas gaseosas Moléculas Atomos gaseosos con sus electrones en el estado fundamental

Etapas del análisis Moléculas Excitadas Atomos en estado Excitación Emisión Atomos en estado fundamental Moléculas Iones Excitados Iones

FUENTES DE EXCITACIÓN DE LAS ESPECIES Fuentes de excitación de los átomos que van a dar emisión de radiación electromagnética • Llama • Arco eléctrico • Descarga eléctrica • Plasma

REQUISITOS DE LA LLAMA Cono externo: COMBUSTIÓN SECUNDARIA Zona interzonal (ATOMIZACIÓN Y EXCITACIÓN) Cono interno ZONA DE COMBUSTIÓN PRIMARIA Aporta la energía térmica. Baja emisión.

TEMPERATURAS DE ALGUNAS LLAMAS Mezcla Temperatura (o. C) (combustible/comburent e) gas natural/aire 1700 propano/aire 1800 hidrógeno/aire 2000 hidrógeno/oxígeno 2650 acetileno/aire 2300 acetileno/oxígeno 3200 acetileno/óxido nitroso 2700

FUENTES DE EXCITACIÓN: PLASMA Sirve para excitar átomos a muy alta temperatura (7000 -10000ºC) en una matriz de Argón ionizado. Aumenta la sensibilidad respecto a la fotometría en llama. Con esta técnica se pueden medir hasta 60 -70 elementos metálicos simultáneamente.

EMISIÓN M* (g) M° (g) + h N*/N°=(g*/g° ). exp(-ΔE/k. T) Ec. Maxwell-Boltzman Ie = A. N*. V. h = A. V. h. N°(g*/g°). exp(-ΔE/k. T) Población de átomos excitados Depende de Concentración y T Ie = K. C Aproximación de Winefordner y Vickers

ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA

MÉTODOS DE ABSORCIÓN Método de análisis cuantitativo basado en la Absorción de Radiación electromagnética, por especies atómicas en estado vapor donde la REM proviene de una fuente externa M° (g) + h M* (g)

MÉTODOS DE ABSORCIÓN EA AA Requiere un sistema de atomización de la muestra Requiere una fuente de radiación electromagnética , generalmente la Lámpara de cátodo hueco. (diferencia fundamental !!!!)

ANÁLISIS CUANTITATIVO A= - log (P/Po) = K C Donde: P= Potencia que llega al detector en presencia de analito (Potencia del haz de la lámpara menos lo absorbido por el analito) Po= Potencia que llega al detector en ausencia de analito P =Po exp (-k . d) k = coeficiente de absorción d = camino óptico

ABSORCIÓN ATÓMICA Ventajas sobre la emisión: Menos interferencias espectrales Menos dependencia de la temperatura Mejor sensibilidad y exactitud a nivel de ppb para la mayor parte de los elementos (2% de precisión)

ABSORCIÓN ATÓMICA Desventajas sobre la emisión: Algunos metales forman óxidos rápidamente No es posible el análisis multielemental simultáneo. Se necesitan las fuentes de excitación específicas para cada analito (Lámparas de cátodo hueco para cada elemento). Es necesario eliminar de la medida el aporte de la fuentes de radiación.

FUENTE DE ATOMIZACIÓN Atomización en llama Muestras gaseosas y líquidas (1 -2 m. L) Atomización sin llama: Horno de grafito Muestras sólidas y líquidas (1 -10 µL) Técnica que genera mayor sensibilidad.

ATOMIZACIÓN CON LLAMA El atomizador consiste en un mechero de flujo laminar, con cabeza larga y estrecha que sirve de paso óptico para la muestra (d) Cámara de premezclado Nebulizador Combustible/oxidante Temperatura, ºC Acetileno/aire 2100 -2400 Acetileno/ N 2 O 2600 -2800

ATOMIZACIÓN SIN LLAMA: HORNO DE GRAFITO purga de gas muestra paso óptico tubo de grafito agua de refrigeración

FUENTES DE RADIACIÓN Fuentes de radiación discreta (emite líneas características) Fuentes habituales: Lámpara de Cátodo hueco. Lámpara de descarga sin electrodos.

LÁMPARA DE CÁTODO HUECO La lámpara sólo emite radiaciones de las líneas características del metal que recubre al cátodo.