Operacion del Equipo de Absrocion atommica

1. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION
ATOMICA
ROSA MARIA HIGUERA ARDILA
QCA. ESPECIALISTA EN INGENIERIA AMBIENTAL
Conceptos, Instrumentación, Técnicas y Seguridad
Equipo Aanalyst 400
PERKIN ELMER

2. USO CORRECTO DEL INSTRUMENTO
 Antes de utilizar el equipo, se debe estar familiarizado con todos
los componentes del sistema y saber cómo operarlos .
 Procedimientos de seguridad vigentes en su laboratorio.
 Operación y mantenimiento por personal calificado y con una
formación adecuada .
 Para servicio de mantenimiento especializado, es recomendable
un ingeniero de servicio autorizado por PerkinElmer

3. ABSORCIÓN ATÓMICA - CONCEPTOS

4. PRINCIPIOS BASICOS DE ABSORCION ATOMICA
Esta fundamentada en tres grandes conceptos:
 Todos los átomos pueden absorber luz
 La longitud de onda a la cual la luz se absorbe es especifica para
cada elemento.
 La cantidad de luz absorbida es proporcional a la concentración
de átomos absorbentes

5. REQUERIMIENTOS DE UN SISTEMA PARA
ABSORCION ATOMICA
 Fuente de emisión de luz característica
 Un sistema de atomización para crear una Población de átomos
 Un monocromador para separar luz de una longitud de onda
característica
 Un sistema óptico para dirigir la luz desde La fuente a traves de
la población de átomos y hacia el monocromador
 Un detector sensible a la luz
 Sistema electrónico el cual mide la respuesta del detector

6. COMPONENTES

7. REQUERIMIENTOS ANALITICOS
 Convertir la muestra en solucion
 Una muestra con ausencia de analito ( blanco )
 Estándares de calibración
 Curva de calibracion
 Atomizacion de la muestra

8. Técnica capaz de detectar y determinar cuantitativamente la
mayoría de los elementos de la tabla periódica.
ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION ATOMICA

9. APLICACIONES
SIEMPRE Y CUANDO PUEDA SER DISUELTA

10. BASES TEORICAS DE LA ESPECTROSCOPIA DE
ABSORCION ATOMICA
 Tiene como fundamento la absorción de radiación de una
longitud de onda determinada, que es absorbida selectivamente
por átomos que tengan niveles energéticos cuya diferencia en
energía corresponda en valor a la energía de los fotones
incidentes.
 1 2  3 4 5
Energía
 E1
 E2
 E3
 E4
 E5
Proceso de Absorción atómica
Lineas de Absorcion
Transiciones de Absorcion

11. BASES TEORICAS DE LA ESPECTROSCOPIA DE
ABSORCION ATOMICA
La absorción de radiación involucra una transición de estos átomos
desde el estado basal hasta un estado excitado.
En la figura observamos que los átomos de sodio en estado gaseoso
absorben radiaciones de longitudes de onda correspondientes a las
transiciones desde el estado 3s a estados más elevados. Así, se
observan picos de absorción muy nítidos a 589,0; 589,6 y 330,2 nm.

13. DIAGRAMA DE NIVELES DE ENERGIA PARA PLOMO

15.  La intensidad inicial de luz Io
disminuye en una cantidad
determinada por la
concentración de átomos en
la llama.
 La transmitancia T es la
fracción de radiación
incidente transmitida por el
medio
T=(I/Io)
 La absorbancia se define
como:
A = - log de T = log
(Io/I)
ANÁLISIS CUANTITATIVO POR ABSORCIÓN ATÓMICA
Cuando el número de átomos en la trayectoria de luz aumenta, la
cantidad de luz absorbida también aumenta.

16. Absortividad es una constante de proporcionalidad
ANÁLISIS CUANTITATIVO POR ABSORCIÓN
ATÓMICA
Ley de Beer
Para una radiación monocromática la Absorbancia es directamente
proporcional al camino óptico a través del medio y la concentración
de la especie absorbente

17. Concentración Característica o
Sensitividad
Es la concentración de un elemento, en mg/L, requerida para
producir una absorción del 1% (0.0044 de absorbancia)

18. Concentración Característica o
Sensitividad
 Puede ser determinada, leyendo la absorbancia producida
por una concentración conocida del elemento y resolviendo
la ecuación de proporcionalidad:
Concentración del elemento = Concentración característica
Absorbancia medida 0.0044

19. Concentración Característica o
Sensitividad
 Depende de la línea de resonancia utilizada, la longitud de la celda
de absorción (ranura del quemador) y la eficiencia de la atomización
 Conocer el valor de la concentración característica permite calcular
el rango optimo de las soluciones de referencia
 Permite determinar si todas las condiciones instrumentales están
optimizadas y si el instrumento está rindiendo de acuerdo a las
especificaciones.

20. Límite de Detección
La menor concentración que puede distinguirse por encima del
ruido de la línea base.
Según IUPAC la concentración que produce una absorbancia tres
veces mayor al ruido de fondo.

21. CONCENTRACION CARACTERISTICA

22. DESCRIPCION DE LA TECNICA DE ABSORCION
ATOMICA CON LLAMA
La muestra líquida es aspirada a través de un tubo capilar
y conducida a un nebulizador donde se desintegra y forma
pequeñas gotas de líquido (niebla), que son conducidas a
una llama, donde se produce la desolvatación (se evapora
el disolvente hasta producir un aerosol molecular sólido
finamente dividido). Luego la disociación de la mayoría de
estas moléculas produce un gas que origina la formación
de átomos.

23. ETAPAS DURANTE LA ATOMIZACION

24. DESCRIPCION DE LA TECNICA DE ABSORCION
ATOMICA CON LLAMA
Estos átomos son irradiados por un haz de luz de una longitud de
onda especifica de acuerdo con el metal que se va a analizar
El atomo en "estado fundamental" absorbe energía de la luz y
entra al estado excitado. "

25. DESCRIPCION DE LA TECNICA DE ABSORCION
ATOMICA CON LLAMA
La fracción restante es captada por un monocromador que tiene
como finalidad, aislar todas las señales que causan interferencias
que acompañan la línea de interés.
Esta señal de radiación llega a un fotodetector y un transductor
que la convierten en una señal eléctrica que posteriormente es
registrada por un software.

26. FUNCION Y CONDICIONES DE LAS LLAMAS
 1. Permite pasar la muestra a analizar del estado líquido a estado
gaseoso.
 2. Descompone los compuestos moleculares del elemento de interés
en átomos individuales o en moléculas sencillas.
 3. Excita estos átomos o moléculas.
FUNCIONES BASICAS

27. FUNCION Y CONDICIONES DE LA LLAMA
Condiciones llama satisfactoria
 Que se forme un ambiente gaseoso que permita las
funciones anteriormente mencionadas.
 Que el ruido de fondo de la llama no debe interferir
las observaciones a efectuar.

28. ESTRUCTURA DE LA LLAMA
• El tamaño y aspecto de cada región depende del tipo de
combustible oxidante y de su relación.
• La temperatura máxima se localiza a 1 cm de la zona de
combustión primaria de la llama
QUEMADOR

29. TEMPERATURA EN LA LLAMA
OXIDANTE- COMBUSTIBLE TEMPERATURA
°C
Aire acetileno
Se analizan cerca de 35 elementos
2100 - 2400
Acetileno Oxido Nitroso
Utilizado para elementos que forman oxido
refractarios .
También se utiliza para eliminar interferencias
químicas que puede estar presentes en una llama de
temperatura más baja.
2600-2800
La temperatura de la llama es un parámetro importante que
gobierna el proceso en la llama

30. ESPECIFICACIONES Y REQUISITOS PARA LOS
GASES EN EL QUEMADOR
Nunca ajustar la presión de salida a un valor superior a la presión
máxima ( Pmax )

31. INSTRUMENTACIÓN

32. COMPONENTES DE UN ESPECTROFOTÓMETRO
DE ABSORCION ATÓMICA
 Fuente de luz que emite el espectro del elemento de interés
 Sistema Quemador
 Monocromador para la dispersión de la luz
 Detector, el cual mide la intensidad de la luz y amplifica la señal
 Pantalla que muestra la lectura después de que haya sido procesada por
la electrónica del instrumento

33. FUENTES DE RADIACIÓN
Tipos de Lámparas
Lámparas de Cátodo
hueco (LCH)
Lámpara de descarga
sin electrodos
(EDL)

34. LAMPARA DE CATODO HUECO
Una LCH consiste de un tubo de vidrio sellado herméticamente y lleno
de un gas inerte en su interior. (Neón o argón) a una presión de 1 a 5
Torr.
Dentro de este mismo cilindro se encuentran dos filamentos : un
ánodo y un cátodo.
El anódo generalmente es un alambre grueso hecho de niquel o
tugsteno.
El cátodo tiene forma de un cilindro, recubierta del elemento
metálico que se va a analizar .

35. LAMPARA DE CATODO HUECO
Cilindro de vidrio o de cuarzo relleno con un gas inerte a
baja presión con un cátodo recubierto con el metal

36. PROCESO DE EMISION DE LUZ DE LA LCH
Cuando se aplica un potencial eléctrico entre el ánodo y el
cátodo a la lámpara, se ioniza el gas de relleno.
Los iones cargados positivamente chocan con el cátodo cargado
negativamente y desalojan átomos de metal en un proceso
conocido como "bombardeo iónico".
Estos átomos de metal pulverizado se excitan a través del
impacto con iones de gas de relleno.
Cuando el átomo decae del estado excitado al estado mas
estable, se emite una luz de una longitud de onda específica del
metal.

37. PROCESO DE EMISION DE LA LAMPARA DE CATODO
HUECO
+
-
+
-
+
-
+
-
1. Ionización 2. Desalojo
3. Excitación 4. Emisión
Neo Ne+
Ne+
Mo
Ne
+
Mo
M* M*
Mo Luz

38. PROCESO DE EMISION DE LA LAMPARA DE
CATODO HUECO
Al final, los átomos metálicos se vuelven a depositar en el
cátodo o hacia las paredes del vidrio del tubo.
Las lámparas HCL tienen una vida útil limitada. Con el uso
prolongado, el proceso de pulverización catódica elimina
algunos de los átomos de metal del cátodo y estos se
depositan en otras partes.
Las Lámparas para los elementos volátiles envejecen más
rápido debido a la más rápida pulverización del cátodo. ( As
, Se, Hg y Pb)

39. CORRIENTE DE LAMPARA DE CATODO HUECO
La etiqueta de cada lámpara de cátodo hueco Perkin Elmer da
una corriente máxima de funcionamiento.
Es posible que al hacer pruebas se puedan obtener resultados
analíticos satisfactorios con una menor corriente de la
recomendada, siempre y cuando la sensibilidad y precisión no
se disminuyan. Asi se podría aumentar la vida útil de la
lámpara .

40. CORRIENTE DE LAMPARA DE CATODO HUECO
A medida que la lámpara se va envejeciendo se requiere
aumentar la corriente para obtener las condiciones
originales
La sensibilidad analítica puede ser más pobre.
Las lámparas no deben ser operadas por encima de la
corriente nominal máxima, ya que esto acortará
drásticamente la vida de la lámpara.
Tiempo de calentamiento
El tiempo de calentamiento para instrumentos de un solo
haz se recomienda entre 5 y 10 minutos.
Para un instrumento de doble haz, no se requiere
calentamiento

41. LAMPARA DE CATODO HUECO
Anodo
Cátodo
Ventana de
cuarzo
Protector
de vidrio
Neón o
argón

42. CANTIDAD DE ANALITO CONTENIDO EN LAS
LAMPARAS DE CATODO HUECO

43. LAMPARA DE DESCARGA SIN ELECTRODOS
Las lámparas EDL proporcionan
 Las intensidades de radiación hasta de dos ordenes de
magnitud superiores a las de Catado Hueco.
 Su vida útil es mucho mayor a las cátodo hueco
 Proporcionan mejor sensibilidad y más bajos limites de
detección.
Para los elementos más volátiles, el uso de las lámpara
EDL es muy útil, mejora la intensidad de la luz y
proporcionan mejores sensibilidades. Su tiempo de vida
útil es mucho mayor

44. LAMPARA DE DESCARGA SIN ELECTRODOS
Consiste en una bombilla de cuarzo bajo una atmosfera de gas inerte
que contiene una pequeña cantidad de metal o de sal deseado. La
lámpara no contiene electrodos.
Cuando se aplica a la bombilla un campo de radiofrecuencia, el gas
inerte es ionizado, originándose los iones que son acelerados por la
componente de radiofrecuencia del campo hasta adquirir la energía
suficiente para excitar a los átomos del metal.
El espectro de emisión producido es típicamente mucho más intenso
que la de las lámparas de cátodo hueco,

45. ESQUEMA LAMPARA DE DESCARGA SIN
ELECTRODOS
Las lámparas EDL requiere una fuente de poder por separado.

46. CANTIDAD DE MATERIAL DE ANALITO PARA
LAS LAMPARAS EDL
 La cantidad de material de analito utilizado es mucho menor que
las cantidades utilizadas en las lámparas de cátodo hueco.
 Normalmente, sólo hay varios miligramos de material en la
bombilla de la lámpara de descarga sin electrodo. Las lámparas
de descarga sin electrodo de Perkin Elmer no contienen más de
0,05 g de material de analito.

47. Ventajas
 Mayor intensidad
 Incremento de la linealidad
 Mejor sensitividad
 Tiempo de vida largo
Desventajas
 Requiere calentamiento
 Puede requerir una fuente de
poder separada
 Requiere un sistema óptico
compatible con el tamaño de la
imagen EDL para proveer un
incremento total de la intensidad
LAMPARA DE DESCARGA SIN ELECTRODOS

48. ENCENDIDO Y ALINEACIONDE LA LAMPARA

49. Vida de la lámpara
Tanto las lámpara de catoco hueco como de descarga sin electrodos
tienen una vida finita.
Si, mientras se alinea una lámpara, no se puede obtenr un valor de
energía satisfactorio, esto puede indicar la lámpara está empezando a
deteriorarse.
Cuando una lámpara de cátodo hueco llega al final de su vida útil, la
corriente en la lámpara podría aumentarse a la máxima recomendada
en la etiqueta.
Una vez que la intensidad de una lámpara comienza a deteriorarse,
ésta tendrá que ser remplazada.

50. COMPARTIMENTO DE LAMPARAS
Las lámparas son reconocidas
automáticamente al colocarlas.
Si se usan lámparas EDL estás
pueden ir pre- calentando.

51. SISTEMA QUEMADOR
En este sistema, la muestra es inicialmente aspirada y dirigida
como una fina niebla hacia la llama, donde se forman los
átomos en estado fundamental.
Para obtener la llama se requiere un combustible(por ejemplo,
acetileno) y un oxidante(óxido nitroso o aire).
El sistema de quemador comprende los siguientes componente
principales:
 Nebulizador
 cámara de combustión (incluyendo el alerón flujo y la tapa)
 Cabeza de quemador
 Sistema de drenaje
 Sistema de control de gas (incorporado en el espectrómetro

52. COMO FUNCIONA EL SISTEMA QUEMADOR

53. COMO FUNCIONA EL SISTEMA QUEMADOR
Para evitar la atomización de la muestra sea incompleta, un alerón
flujo de plástico se coloca dentro de la cámara directamente en
frente del nebulizador.
El nebulizador utiliza una estructura de cerámica, de una sola pieza
y tiene una esfera de impacto que mejora la eficiencia de
nebulización.
El alerón de flujo hace que las gotas grandes de muestra no
lleguen al interior de la cámara y que solo las gotas de muestra
más finas que puedan ser transportadas a la cámara.
Las gotas más grandes se eliminan a través del desagüe.

54. COMO FUNCIONA EL SISTEMA QUEMADOR
Una vez que el aerosol de la muestra se mezcla a fondo en la
cámara, se avanza entonces a la cabeza del quemador, donde
se produce la atomización.
Los flujos de gasson controlados a través del software winlab
de Absorcion atómica.
La siguiente figura muestra un "diagrama de bloques" de cómo
funciona el sistema de quemador AAnalyst, a partir de los
suministros de gas, a la caja de gas y sistema de desagüe

55. DESRIPCUION DEL SISTEMA QUEMADOR

56. COMPONENTES DEL SISTEMA QUEMADOR

57. NEBULIZADOR
Nebulizador de alta sensibilidad: para aplicaciones que requieren
máxima sensibilidad y los límites de detección bajos.
Para mejorar la eficiencia el Nebulizador utiliza una esfera de
impacto de cerámica .
n alto Sensibilidad nebulizador está disponible para aplicaciones que requieren máxima sensibilidad y los límites de detección de llama más bajas . La alta sensibilidad Nebulizador u
Resistente a la corrosión

58. NEBULIZACION

59. NEBULIZADOR
Todos los nebulizadores PerkinElmer se pueden desmontar fácilmente
para su limpieza , y algunas partes individuales están disponibles si es
necesario reemplazarlas .
Montaje de nebulizador
estándar

60. SISTEMA QUEMADOR DEL AANALYST 400
Cámara de premezclado
Asegura que la muestra se
mezcle con el combustible
y oxidante antes de
entrar a la llama
Nebulizador
Controla el flujo
de muestra y la
nebuliza
Quemador
El aerosol oxidante y
combustible se queman y
se produce la
atomización

61. QUEMADORES
 Aire Acetileno
Estándar 10 cm de longitud
Corto 5 cm de longitud
De altos Sólidos (tres ranuras)
 Oxido Nitroso Acetileno
(5 cm de longitud)
Todos ellos están hechos de titanio
sólido resistente a la corrosión

62. MANGUERA DE DRENAJE Y CONECTOR DE
BLOQUEO DEL DRENAJE

63. CONTROL DE GASES
Proporcionan un control de las velocidades de flujo del gas
combustible (acetileno) y el oxidante (aire u óxido nitroso) .
Se puede seleccionar las velocidades de flujo de gas y optimizar la
llama a través de WinLab32.
El sistema de control de gas está incorporado en el espectrómetro.
El sistema incluye dispositivos de seguridad para la llama.
Si la presión del oxidante o el combustible se encuentra por
debajo de un valor mínimo la llama se cierra en una secuencia
segura.
Por consiguiente, el sistema incluye la secuencia automática de los
gases cuando la llama de óxido nitroso-acetileno se enciende o
apaga.

64. CONTROL DE LLAMA

65. EL SISTEMA DE DRENAJE
Durante operación de la llama, la muestra se condensa en la cámara de
pulverización y los residuos pasan al desagüe a través una trampa tipo
sifón que asegura que el combustible u oxidante no se mezclen en el
recipiente
Hay un flotador magnético en la trampa de drenaje que hace que la llama
se apague si el sistema de drenaje no esta funcionando correctamente .
Si el nivel de líquido en la trampa es muy bajo, el interruptor se activa y la
llama se apaga.

66. SISTEMA DE DRENAJE DEL QUEMADOR Y SUS PARTES

67. Versión con posiciones para 4 lámparas de alineamiento
automático, corrector de fondo, con control manual y
automático desde una PC mediante el software AAWinlab
ESPECTROFOTOMETRO DE ABSORCIONATOMICA
AANALYST 400

68. CARACTERÍSTICAS DEL AANALYST 400
 Óptica de doble haz:
 Monocromador con doble dispositivo de dispersión, Echelle y
prisma
 Detector de estado sólido.
 Rango de longitud de onda de 189 a 900 nm.
 Optica sellada y con purga
 Corrección de Fondo por lámpara de Deuterio.
 Tipos de lámparas:
 Lámparas de cátodo hueco con codificación
 Lámparas de descarga sin electrodos (EDL), se alimentan
directamente desde el equipo.
 Alineamiento automático
 Parámetros de análisis en forma automática.
 Amplio compartimiento de muestra
 Sistema de atomización fácil de desmontar
 Nebulizador de alta sensibilidad

69. CARACTERÍSTICAS DE AANALYST 400
 Control por PC de
métodos, almacenamiento
y manipulación de datos
usando el software AA
WinLab™ basado en el
sistema operativo
Microsoft® Windows®.

70. CARACTERÍSTICAS DE AANALYST 400
 Además el software WinLab32 para...
 WinLab32 Off-line
 Compatibilidad con Horno de grafito, sistema FIAS o
FI-FIAS
 Total ID s de las muestras
 Edición de la Curva de Calibración
 Reprocesamiento de datos
 Pesos y unidades de conversión
 Flexibilidad exclusiva para QC
 Reportes y Manejo de Datos

71. SOFTWARE AAWINLAB 32

72. CARACTERÍSTICAS DE AANALYST 400
 Cámara de Combustión inerte y resistente a la corrosión
 Quemador de Titanio con aro de seguridad
 Sistema de llama:
 Control manual de gases
 Cambio de llama de Aire-Acetileno a Oxido Nitroso-
Acetileno en forma manual y automática
 Dispositivos de seguridad
 Sistema del quemador permite ajuste horizontal,
vertical, y rotacional.
 Rápida desconexión del módulo de la flama.

73. Torreta de Lámparas
 Soporte de posición rotatoria:
 No necesita alineamiento
 Las lámparas son reconocidas
automáticamente al
colocarlas.
 Si se usan lámparas EDL
estás pueden ir pre-
calentando.

74. SISTEMA ÓPTICO

75. Sistema Óptico
Fotómetro de Haz Doble
 Ventajas
• Corrección automática de las fluctuaciones de la
intensidad de la fuente
• Mayor estabilidad de la línea base
• No es necesario pre-calentar la lámpara
 Desventajas
• Más caro
• Menor paso de luz

76. Monocromador y Detector
 Dispersar la luz policromática en
sus varias longitudes de onda
 Permitir el aislamiento de
longitudes de onda específicas
Detector
Detector de Estado Sólido
Tubo
fotomultiplicador
Lámpara
Slit de entrada
Slit de salida
Grating

77. Sistema de Atomización
 Son tres los tipos de sistemas
de atomización en absorción
atómica:
 Sistemas con flama.
 Electrotérmico
(horno de grafito)
 Sistema generador de
hidruros y de arrastre de
vapor frío de Hg.