instrumentol absorcion atomica

1. QUIMICA ANALITICA Y ANALISIS INSTRUMENTAL
SESIÓN 12: ESPECTROMETRIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA

3. Al término de la sesión, el
estudiante comprende y aplica los
principios básicos de la absorción
atómica.

4. La espectrometría es una técnica analítica que se utiliza en el ensayo cualitativo y
cuantitativo de una sustancia química. En otras palabras, puede usarse en la evaluación
espectroscópica de una sustancia de muestra, es decir, para investigar el espectro de
composición de esa muestra en particular. En pocas palabras, le dice a un químico o físico
sobre los componentes reales presentes en una muestra de prueba y también sobre la
concentración de cada uno de los componentes. La espectrometría de masas es el
procedimiento espectrométrico más importante prácticamente utilizado en un laboratorio.
Espectrometría

5. Absorción de compuestos
La espectrofotometría de absorción atómica (AAS, atomic absortion spectrophotometry), es la
técnica se utiliza para determinar la concentración de un elemento particular (el analito) en una
muestra y puede determinar más de 70 elementos diferentes en solución o directamente en
muestras sólidas utilizadas en farmacología, biofísica o investigación toxicológica.
https://www.youtube.com/watch?v=QQaFwvQs30M

17. https://www.youtube.com/watch?v=-kr_GW5O_NI

19. Generador de hidruros

25. Estándar interno y calibración por adición de estándar.
En los métodos de espectrometría atómica las señales pueden variar con el tiempo debido a
factores como fluctuaciones en los flujos de gas y la rapidez de aspiración

26. Curvas de calibración

27. Método de Adición de estándar
El estándar se agrega directamente a las
alícuotas de la muestra analizada.

29. ANÁLISIS INSTRUMENTAL - LABORATORIO
SESIÓN 12: ESPECTROFOTOMETRIA DE EMISIÓN ATÓMICA

30. Al término de la sesión, el
estudiante comprende y aplica los
principios básicos de la emisión
atómica.

31. 1. Introducción
•La espectrofotometría de emisión atómica se basa en la medida de la
emisión de radiación electromagnética, característica de átomos previamente
excitados.
Muestra(A)+Q → procesos físicos y químicos→ A(átomos)→A* → A +
hδemisión
•Los átomos en estado elemental (A) que han sido excitados a un nivel
superior, vuelven a su estado energético original con emisión de energía en
forma de radiación electromagnética de longitud de onda definida.
•La intensidad de emisión está relacionada con el número de átomos que han
sido excitados
•La medida de la Intensidad de emisión (Iem) constituye la base de la
determinación cuantitativa:
Iem = f ([A])
Q
31
Fundamento

32. 09/02/2022 32

33. •Las emisiones tienen lugar cuando los electrones de los átomos neutros
excitados regresan a los estados de energía inferiores.
•Las emisiones presentan las longitudes de onda características de los distintos
elementos porque los niveles de energía permitidos a los electrones son
propios de cada uno de los elementos.
•La energía para la excitación puede ser producida por medio de varios
métodos:
✓El calor (Q), habitualmente, procedente de una llama
✓La luz (procedente de un láser),
✓La electricidad (arcos voltáicos o chispas)
✓Las ondas de radio (plasma de acoplamiento inductivo).
•Las emisiones se hacen pasar a través de monocromadores o filtros, antes de
su detección mediante detectores del tipo PMT (Tubo fotomultiplicador),
dispositivos de acoplamiento de carga o dispositivos de inyección de carga.
•Las dos formas mas comunes de la espectroscopia AES son
➢La espectroscopia de emisión de llama (FAES)
➢La espectroscopia de emisión atómica por plasma de acoplamiento
inductivo (ICP-AES). 33
Fundamento
1. Introducción

34. 34
Espectro de emisión atómica
Los espectros de emisión atómica se
componen de un número limitado de
líneas espectrales bien definidas
debido a que los átomos en fase
gaseosa no tienen estados de energía
vibracional ni rotacional.
Cada elemento presenta un espectro
característico.
El espectro de emisión del sodio
presenta tres líneas (285, 330 y 590
nm), esta última es la más intensa y la
responsable del color amarillo de las
sales de sodio en la llama
3s
3
p
4
p
5
p
Energia
térmica
Excita
ción Emisió
n
285
nm
330
nm
590
nm
1. Introducción

35. Atomización: Muestra(A) + Q A(átomos)
Estudio del espectro de luz uv/vis absorbida
Excitación y relajación: A + Q A* A + hδ
Estudio del espectro de luz uv/vis
emitida
➢AAS
➢AES
Atomización: Muestra(A) + Q A (átomos)
Excitación y relajación: A + hδ A* A
Absorbancia = K [A]
Iemisión = K[A]
35
1. Introducción
https://www.youtube.com/watch?v=aCi72rj0fYA

36. 09/02/2022 36
En emisión de flama se mide Ca°*. En absorción atómica se mide Ca°

37. En AAS y AES la muestra debe ser atomizada para producir un espectro
aprovechable para el análisis cuantitativo.
La diferencia entre AES y AAS es que en AES se comunica a la muestra un
calor suficiente para excitar los átomos a niveles de energía superiores y se
mide la radiación que emite al volver al estado fundamental. En AAS se
mide la cantidad de radiación incidente absorbida.
En AES la fuente de la radiación son los átomos o los iones excitados
presentes en la muestra.
En AAS la fuente de la radiación es una fuente externa, lámpara de cátodo
hueco.
La instrumentación para AAS y AES es similar, se diferencian en que en AES
no es necesaria la fuente externa de radiación requerida en AAS. De hecho,
muchos instrumentos se pueden hacer funcionar en cualquiera de los
modos: absorción o emisión.
Diferencias y similitudes entre AAS y AES
37
1. Introducción

38. 2. Espectrometría de emisión de llama (FAES)
• FAES hace uso de un sistema nebulizador-quemador para
atomizar y excitar la muestra semejante al descrito para AAS.
• El instrumento puede ser:
➢Un espectrofotómetro, que hace uso de un
monocromador para separar la línea de emisión deseada.
➢Un fotómetro que utiliza un filtro para separar las líneas
de emisión obtenidas.
• FAES es muy útil para la determinación de aquellos
elementos con energías de excitación relativamente bajas:
➢ Na, K y Ca.
38

39. 39
INSTRUMENTACIÓN. Espectrofotómetro de llama
2. Espectrometría de emisión en llama (FAES)
Monocromador
Na
Monocromador
K
Monocromador
Li
Detector
Na
Detector
K
Detector
Li
Determinaciones
simultáneas
Muestra
Llama
Dispositivo
lectura
Amplificador

40. 40
•Ionización
•Disociación
•Volatilización
•Desolvatación
•Nebulización
Muestra (disolución de analito)
Niebla
Aerosol sólido
/gas
Moléculas gaseosas Moléculas excitadas
Átomos Átomos excitados
Iones Iones excitados
Procesos en la
llama
2. Espectrometría de emisión en llama (FAES)

41. 3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
• En ICP-AES, se hace uso de un plasma como fuente de atomización y de excitación.
• Un plasma se define como una mezcla gaseosa que contiene concentraciones
importantes de cationes y electrones.
• Las temperaturas en los plasmas son muy elevadas (en las proximidades de los 5000-
10000 K), lo cual da como resultado una atomización muy efectiva de la muestra aplicable
a gran número de elementos.
• A pesar de la elevada temperatura, la ionización excesiva de los átomos de la muestra no
supone un problema, probablemente a causa de la alta concentración de electrones
aportados por la ionización del Ar.
• En los instrumentos de plasma acoplado por inducción se pueden determinar de forma
simultanea muchos elementos
41
El plasma más empleado es el de argon: Ar+ y e- son las principales especies conductoras en
este plasma. También contribuyen los iones la muestra cuando alcanzan el plasma.
Ar+
Ar+
Ar+
Ar+
Ar+
e-
e- e-
e-
e-
e-
Ar+
e-
M+ X-
X- M+
X- M+

42. 42

43. Aerosol
de
muestra
Temperatura
ºK
Soplete de plasma de Ar
Bobina de
radiofrecuencia
(Cu)
43
Corrient
e de Ar
Fig. 1
Fig. 2
3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)

44. 44
➢Menor interferencia entre elementos (altas temperaturas)
➢Buenos espectros de emisión para muchos elementos en las mismas
condiciones de excitación
➢ Registro simultáneo para una gran número de elementos (análisis
multielemental)
➢Determinación de bajas concentraciones de elementos refractarios
(resistentes a la descomposición térmica)
➢ Permite la determinación de no metales (Cl, Br, I, S)
➢Intervalos lineales de concentración que abarcan varios órdenes de magnitud.
Ventajas de la emisión de plasma (ICP) frente a llama (FAES)
3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)

45. 45
➢Se pueden utilizar varias líneas significativas para la identificación y cuantificación.
➢La selección dependerá de los elementos presentes en la muestra y de la posibilidad de
solapamiento de líneas.
Selección de la línea analítica
Curva de calibrado
➢Utilización de un patrón interno: Se añade una cantidad constante de itrio a los
patrones ⇒ la intensidad relativa de la línea del analito respecto a la línea del itrio a
242,2 nm sirve como parámetro analítico.
➢Es necesario introducir patrones periódicamente para comprobar la deriva
instrumental, si la hubiera.
➢De acuerdo con la ley de Beer, la Intensidad de emisión es directamente
proporcional a la concentración.
Iemisión = K Canalito en la muestra
➢La representación gráfica de Ia Iemisión frente a la Canalito se desvía de la linealidad
cuando la concentración excede un determinado nivel.
4. Aplicaciones al análisis de alimentos

46. 46
Es necesario siempre calibrar el instrumento.
•Calibrado con patrones externos
Se preparan una serie de patrones apropiados y se representa
gráficamente la intensidad de emisión frente a la concentración.
En el caso de los instrumentos modernos, se programa el instrumento
para dar la lectura en unidades de concentración.
•Calibrado por adición estándar de un solo punto o múltiple
Se añade a varias alícuotas de muestra, diferentes volúmenes de una
disolución patrón de concentración conocida, se diluyen todas ellas al
mismo volumen y se representa la intensidad de emisión frente a la
concentración de patrón en cada una de ellas.
La calibración
4. Aplicaciones al análisis de alimentos

47. Ejemplo: DETERMINACIÓN DE POTASIO EN VINO POR FOTOMETRÍA DE LLAMA
El K es un componente fundamental del vino y puede constituir las tres cuartas
partes de la concentración de cationes de esta muestra.
La determinación cuantitativa de potasio puede poner en evidencia la realización
de un tratamiento no permitido al vino.
Procedimiento
1. Preparar disolución patrón de potasio a partir de KCl sólido
2. Preparar disoluciones patrón diluidas de potasio de concentraciones
apropiadas
3. Medir la emisión de cada una de ellas a 768 nm.
4. Medir la emisión de la muestra de vino tinto o blanco previamente diluida
con agua para que su señal esté incluida en el intervalo de Iemisión de los
patrones
Prácticamente no se producen interferencias
47
4. Aplicaciones al análisis de alimentos

48. 09/02/2022 48

49. 09/02/2022 49
Análisis elemental

50. 09/02/2022 50

51. 09/02/2022 51
ICP – MS
https://www.youtube.com/watch?v=azq4gvEIOz8

52. 09/02/2022 52

53. 09/02/2022 53

54. 09/02/2022 54

55. 09/02/2022 55

56. 09/02/2022 56

57. 09/02/2022 57

58. 09/02/2022 58

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