Introducción a la espectrometría óptica atómica PDF

Introducción a la espectrometría óptica atómica Atomización: proceso por el cual los elementos presentes en una muestra se convierten en átomos o iones elementales en estado gaseoso. 5,2 En la espectrometría óptica se mide (de las especies atómicas): o la emisión o la absorción ultravio...

Introducción a la espectrometría óptica atómica Atomización: proceso por el cual los elementos presentes en una muestra se convierten en átomos o iones elementales en estado gaseoso. 5,2 En la espectrometría óptica se mide (de las especies atómicas): o la emisión o la absorción ultravioleta/visible o la fluorescencia Diagrama de niveles de energía Líneas horizontales: energía de los orbitales atómicos. No todas las transiciones están permitidas. No se producen transiciones (prohibidas) de los estados del Na: o 5s o 4s al estado 3s o entre estados p o los d. Todos los átomos de una muestra de materia se encuentran en el estado fundamental a temperatura ambiente. estado fundamental Un electrón se excita a a orbitales de mayor energía por: o el calor de una llama o un plasma o una chispa o arco eléctrico El regreso de un átomo excitado al estado fundamental va acompañado de la EMISIÓN de un fotón de radiación. Transiciones electrónicas habituales que siguen a la excitación de los átomos de Na: Líneas de resonancia o de 3p a 3s: 5890 y 5896 Å (más intensas – color amarillo). o de 4p a 3s: 3302 y 3303 Å. o de 5 p a 3s: 2853,0 y 2852,8 Å. Líneas no resonantes o de 4d a 3p: ∼ 5700 Å. Fragmento del espectro de emisión de llama del sodio Los átomos de Na (medio gaseoso a elevada temperatura) ABSORBEN radiación de las longitudes de onda características de las transiciones electrónicas: o de 3s a 3p: 5890, 5896 Å. o de 3s a 4p: 3302 y 3303 Å. Un espectro de ABSORCIÓN atómico consta de líneas de resonancia resultado de transiciones desde el estado fundamental a niveles superiores. La FLUORESCENCIA ocurre cuando se irradian los átomos en una llama con una fuente intensa que contiene las longitudes de onda que son absorbidas por el elemento. Se mide a un ángulo de 90 grados con respecto a la trayectoria de la luz. La fluorescencia de resonancia implica transiciones de los estados excitados al estado fundamental. Fluorescencia de resonancia Transición 3p a 3s (2852 Å) en los átomos de Mg (irradiados con una fuente UV). Fluorescencia no resonante o los átomos de sodio absorben radiación de longitud de onda de 3303 Å (3s a 4p) + transición rápida no radiante hacia los dos estados 3p → fluorescencia observada a 5890 y 5896 Å (3p a 3s). Tl o vuelta al estado fundamental en dos etapas de los átomos de talio excitados en una llama. Líneas estrechas → menos interferencias por solapamiento. Líneas → distribución de longitudes de onda simétrica. Una única longitud de onda l0. Anchura = cero. Anchura de línea efectiva Dl1/2: anchura en unidades de longitud de onda medida a la mitad de la señal máxima. Ensanchamiento de la línea: o al efecto de incertidumbre. o al efecto Doppler. o a efectos de presión (colisiones entre átomos). o a efectos del campo magnético y eléctrico. Incremento de la temperatura o más átomos en el vapor (mejora la eficacia de la atomización). Transición 3p ® 3s Na (a 2500 K) + 10 K un 4% más de átomos excitados. AUMENTA LA POTENCIA EMITIDA. o mayor velocidad de las partículas + efecto Doppler → ensanchamiento de la línea. o modifica el grado de ionización del analito. En la determinación de elementos por espectrometría de absorción y emisión atómica se encuentran espectros de bandas (interferencias). o elección adecuada de la longitud de onda. o cambio en las condiciones de atomización. Precisión y la exactitud o etapas de atomización. o método de introducción de la muestra en la zona de atomización. Tipo de atomizador Temperatura de atomización característica ºC Llama 1700 - 3150 Vaporización electrotérmica (ETV) 1200 - 3000 Plasma de argón de acoplamiento inductivo 4000 - 6000 (ICP) Plasma de argón de corriente continua (DCP) 4000 - 6000 Plasma de argón inducido por microondas (MIP) 2000 - 3000 Plasma de descarga luminiscente (GD) No térmico Arco eléctrico 4000 - 5000 Chispa eléctrica 40000? Sistema de introducción de la muestra: transfiere una parte reproducible y representativa de la muestra a un atomizador con una elevada eficacia y sin efectos interferentes adversos. Método Tipo de muestra Nebulización neumática Disolución o suspensión Nebulización ultrasónica Disolución Vaporización electrotérmica Sólido, líquido, disolución Generación de hidruros Disolución de ciertos elementos Inserción directa Sólido, polvo Ablación láser Sólido, metal Ablación por arco o chispa Sólido conductor Chisporroteo de descarga luminiscente Sólido conductor La introducción de la muestra por nebulización de disoluciones de la misma produce resultados más satisfactorios. Nebulización: la muestra se convierte en una niebla de pequeñas gotitas finamente divididas (aerosol) por medio de un chorro de gas comprimido. Nebulizadores ultrasónicos. La muestra se bombea sobre la superficie de un cristal piezoeléctrico que vibra a una frecuencia de 20 kHz a varios MHz. Producen aerosoles más densos y más homogéneos. Nebulizador neumático de tubo concéntrico. La muestra líquida es aspirada a través de un capilar por una corriente de gas a elevada presión que fluye alrededor del extremo del capilar (efecto Venturi). El gas a elevada velocidad rompe el líquido en finas gotitas de distinto tamaño que son conducidas al atomizador. Nebulizador de flujo cruzado. El gas a elevada presión cruza perpendicularmente el extremo del capilar. El líquido se bombea a través del capilar. Nebulizador de disco fritado. La disolución de la muestra se bombea sobre una superficie de vidrio fritado a través de la cual fluye el gas portador. Produce un aerosol mucho más fino. Nebulizador Babington. Esfera hueca en la que el gas a elevada presión se bombea a través de un pequeño orificio en la superficie de la esfera. El líquido cae formando una delgada película sobre la superficie de la esfera y se nebuliza al expandirse el chorro del gas. Se obstruye menos (muestras con un contenido salino elevado o de suspensiones con un contenido de partículas alto). Vaporizadores electrotérmicos (ETV) o situado en una cámara cerrada a través de la cual un gas inerte transporta la muestra vaporizada al atomizador. o la muestra se sitúa sobre un conductor (barra o navecilla de grafito o tántalo) y una corriente eléctrica la evapora rápida y completamente mezclándose con el gas inerte. o la señal de la muestra atomizada aumenta hasta un máximo y después disminuye hasta cero a medida que la muestra sale del atomizador. o los análisis cuantitativos se realizan a partir de las alturas o áreas de los picos obtenidos. Ablación por arco y chispa o una descarga eléctrica interacciona con la superficie de una muestra sólida creando una nube formada por la muestra en forma de partículas y vaporizada. o un gas inerte transporta la nube hasta el atomizador. o la muestra debe ser conductora de la electricidad o debe mezclarse con un conductor. o las muestras metálicas se introducen como uno o ambos electrodos utilizados para producir el arco o la chispa. Ablación por láser o un haz de láser focalizado de la energía necesaria se dirige a la superficie de la muestra sólida convirtiéndola en una nube de materia vaporizada y en forma de partículas que es arrastrada al atomizador. o se aplica a sólidos conductores y no conductores. Técnica de la descarga luminiscente o introducción y atomización simultánea de la muestra. o una descarga luminiscente se produce entre dos electrodos a elevado potencial ionizando una atmósfera de argón a baja presión. o los iones argón son acelerados hacia la superficie del cátodo que contiene la muestra de la que se expulsan átomos neutros (chisporroteo). o la aplicación más importante es el análisis de metales y otras muestras conductoras. Espectrometría de absorción atómica por atomización electrotérmica https://youtu.be/YtRi7Rjm3GA?si=MFZ2Rs9cj8u-ar-g DETERMINACIÓN DE SODIO POR FOTOMETRÍA DE LLAMA Y CALCIO POR ABSORCIÓN ATÓMICA https://youtu.be/9jGUcfdykoc?si=B29V2b_m1wmv6Cou Lead Detection Using Flame AA Spectroscopy https://youtu.be/d7EEfDuPEZk Sampling with a Flame AAS https://youtu.be/-fCX8OFBO-A Atomic Absorption Spectrometer https://youtu.be/xWWnzdX4BMM?si=-7e-inLo_nNUnR1A