ESPECTROSCOPÍA DE
ABSORCIÓN ATÓMICA
La espectroscopía atómica se basa en la ABSORCIÓN,
EMISIÓN o FLUORESCENCIA de átomos o iones
elementales. Dos regiones del espectro
electromagnético dan información atómica: UV-VIS y
rayos-X
La espectroscopía de AA es un medio sensible para la
identificación cuantitativa de más de 60 metales o
elementos metaloides
Los espectros atómicos UV y VIS se obtienen mediante
un adecuado tratamiento térmico, que convierte los
componentes de una muestra en átomos o iones
elementales gaseosos
Las técnicas espectroscópicas de AA consisten en
cuantificar la energía absorbida proveniente de una
fuente de radiación incidente, que ha excitado a los
electrones elementales desde su estado fundamental
El proceso por medio del cuál la muestra se convierte
en vapor atómico se denomina ATOMIZACIÓN. Existen
dos tipos de atomizadores: Continuos y Discretos.
Los atomizadores CONTINUOS se usan para la
atomización con llama, en dicho método la muestra
disuelta se introduce en una llama a una velocidad
constante, por aspiración
Los atomizadores DISCRETOS se usan para el método
de Atomización Electrotérmica (Hornos de Grafito) y en
ellos se introduce una cantidad medida de la muestra
Los espectros atómicos se originan a partir de las
transiciones electrónicas entre orbitales atómicos y
producen líneas de absorción extremadamente delgadas
con anchos de banda de longitud de onda de
aproximadamente 0.1 nm. Los picos de absorción
atómica son mucho más angostos que los que se
observan en la espectrometría molecular UV-VIS, ya que
no hay orbitales enlazantes en la capa electrónica de
valencia externa.
Los espectros de emisión, absorción o de fluorescencia
de las partículas atómicas gaseosas (átomos o iones)
están constituidos por líneas estrechas y bien definidas
que provienen de las transiciones de los electrones más
externos. En el caso de los metales, las energías de
esas transiciones son tales que implican a las
radiaciones UV, VIS y NIR
Un espectro de AA característico consta
predominantemente de LÍNEAS de RESONANCIA que
son el resultado de transiciones del estado fundamental
a niveles superiores.
ATOMIZACIÓN CON LLAMA
En este tipo de atomización una
solución de la muestra se
pulveriza en la llama mediante
un nebulizador, que transforma
la muestra en un aerosol (gotas
diminutas de líquido). En la
llama ocurren una serie de
procesos encadenados que
llevan como resultado una
mezcla de átomos y iones del
analito, moléculas de muestra y
otras especies moleculares y
atómicas
TIPOS DE LLAMAS MÁS UTILIZADAS EN
ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA
COMBUSTIBLE
OXIDANTE
TEMPERATURA °C
acetileno
aire
2100 - 2400
acetileno
óxido nitroso
2660 – 2800
acetileno
oxígeno
3050 – 3150
ESTRUCTURA DE LA LLAMA
La región interconal es la de mayor temperatura y
permite mayor reproducibilidad de análisis
ATOMIZADOR DE LLAMA
Consisten de un NEBULIZADOR NEUMÁTICO que
transforma la solución de la muestra en una niebla o
aerosol que luego se introduce en un quemador. El gas
a presión alta es el agente oxidante.
ATOMIZADORES ELECTROTÉRMICOS
(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 más alta en un tubo de
grafito calentado eléctricamente. Después de
la calcinación la corriente se incrementa a
varios cientos de amperios, lo cuál eleva la
temperatura a unos 2000 o 3000 °C. En estas
condiciones se mide la absorción de las
partículas atomizadas.
Los métodos analíticos que se basan en la absorción
atómica son muy específicos debido a que las líneas de
absorción atómica son considerablemente estrechas y las
energías de transición electrónica son únicas para cada
elemento.
FUENTES DE RADIACIÓN
Lámpara De cátodo hueco
ATOMIZACIÓN EN VAPOR FRÍO
Esta técnica se utiliza sólo en la determinación de
mercurio, ya que es el único elemento metálico que
posee una presión de vapor apreciable a temperatura
ambiente. La determinación de mercurio es de vital
importancia actualmente, debido a la toxicidad de varios
de sus compuestos orgánicos y su amplia distribución
en el ambiente. El método de elección para analizar el
mercurio es la vaporización fría seguida de absorción
atómica. Al efectuar este tipo de análisis el mercurio se
convierte en Hg2+ por tratamiento de las muestras con
una mezcla oxidante de ácidos nítrico y sulfúrico,
seguido de reducción del Hg2+ al metal con SnCl2. Se
obtienen los límites de detección en un intervalo de
partes por billón (ppb).
GENERACIÓN DE HIDRUROS
Las técnicas de generación de hidruros proporcionan un método
para introducir, en forma de gas, muestras que contienen
ARSÉNICO, ANTIMONIO, ESTAÑO, SELENIO, BISMUTO Y PLOMO
en un atomizador. Dicho procedimiento mejora los límites de
detección de estos elementos de 10 a 100 veces. Debido a que
varias de estas especies son altamente tóxicas es de considerable
importancia su determinación a concentraciones bajas. Su
toxicidad obliga también a que los gases producidos en la
atomización deban eliminarse de una manera segura y eficaz.
Generalmente, se pueden generar rápidamente HIDRUROS
VOLÁTILES adicionando una solución acuosa de muestra a un
volumen pequeño de solución acuosa (al 1%) de borohidruro de
sodio en un frasco de vidrio. El hidruro volátil es arrastrado por un
gas inerte hacia a la cámara de atomización que generalmente es
un tubo de sílice calentado a varios cientos de grados C., donde al
descomponerse el hidruro, se generan los átomos del analito.
TIPOS DE INTERFERENCIAS QUE PUEDEN PRESENTARSE
Presencia de productos de combustión
ESPECTRALES
Dispersión o absorción debida a matriz de la muestra
Formación de compuestos volátiles
QUÍMICAS
Equilibrios de disociación
ionización en la llama (óxido nitroso u oxígeno)
En teoría la AA debería de cumplir la Ley de Beer, pero
como se pueden dar desviaciones, deberán preparase
periódicamente RECTAS DE CALIBRACIÓN que cubran
el intervalo de concentraciones de las muestras. El
método de Adición de Estándar se utiliza ampliamente
en AA con el objeto de contrarrestar total o
parcialmente las interferencias químicas y espectrales
introducidas por la matriz de la muestra.
Agregar tabla con límites de detección para cada
elemento.
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