Espectometría

1. MINERALURGIA Y METALURGIA EXTRACTIVA
Fundamentos de Espectrometría de Absorción Atómica

2. TEMA
MAESTRÍA EN MINAS MENCIÓN
MINERALURGIA Y METALURGIA
EXTRACTIVA
Fundamentos de Espectrometría de
Absorción Atómica

3. El método Instrumental de absorción atómica se ha convertido en uno de los más populares, especialmente
en rubro de la minería, la metalurgia, aguas suelos medio ambiente por fácil manejo y gran precisión. Dado que
últimamente el coste de estos equipos ha bajado considerablemente y es accesible para cualquier empresa que
pueda requerir de estos equipos (López, 2012).
Según la FAO (1994), la espectroscopia de absorción atómica constituye una de las técnicas más
empleadas para la determinación de más de 60 elementos, principalmente en el rango de μg/ml-ng/ml en una
gran variedad de muestras. La espectroscopia de absorción atómica con llama es el método más empleado para
la determinación de metales en una amplia variedad de matrices. Su popularidad se debe a su especificidad,
sensibilidad y facilidad de operación.

4.  Objetivo General
 Descripción del método de espectrometría de absorción atómica.
 Objetivos específicos
 Determinar las ventajas y desventajas del empleo del método de Espectrometría de
de Absorción atómica.
 Indicar los elementos químicos susceptibles de ser analizados con esta técnica.
 Describir el procedimiento para la determinación del elemento Cu en una muestra
mediante el método de espectrometría de absorción atómica.

5. ¨Todos los átomos pueden absorber luz
La longitud de onda a la cual la luz se
absorbe es específica para cada elemento.
La cantidad de luz absorbida es proporcional
a la concentración de átomos absorbentes¨
Radiación
reflejada
Radiación
transmitida
Radiación
absorbida

6. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION ATOMICA
 Es una técnica capaz de detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos de la
tabla periódica, a través de la interacción entre la radiación electromagnética con los átomos.
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
PRINCIPIO
Los electrones giran alrededor del
núcleo, en los orbitales
H
Fundamental, o basal
Se aplica energía y el electrón sale de su
estado fundamental
H
+ Energía = = Absorción

7. Espectro atómico
• El átomo después de exiliarse o después de sufrir una
condición de alta energía este regresa a su estado
fundamental, en milisegundos, esta es la luz o el estado de
emisión.
Todos los saltos de electrones produce el espectro atómico
El elemento simple del hidrogeno, con una cierta cantidad de energía paso
a un orbital, pero dentro de este mismo átomo tiene otras opciones,
realizando un salto mas alejado, esta es una característica para ese
elemento químico Hidrogeno, como se ve en la imagen tendríamos 3
variables de energía.
Obteniendo la constante de PLANCK

8. Constante de
PLANCK
Relaciona 3 variables de energía
Saltos o variaciones de energía
Momentos en el que el electrón salto
a distintos orbitales, total 5.
E=
Velocidad de la Luz
𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎
Líneas espectrales de Fraunhofer
Los saltos se las puede observar en las líneas
espectrales y son como una huella digital para
los elementos químicos.
Esto permite la observación de su longitud de
onda que ayuda a determinar el elemento
químico.

9. ANÁLISIS CUANTITATIVO ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION
ATÒMICA
La fuente de energía en el equipo es una lampara de
cátodo hueco, estas emiten una luz (I0) a su vez esta
luz pasa a través de la llama, y esta disminuye (I), a
esto se lo define como transmitancia.
Para el análisis se utiliza la formula
Absorbancia =log (I0) / (I)
Elementos en su
forma
fundamental
Muestra
Determina la
absorbancia
Ley de Lambert-Beer
Establece una relación lineal entre la absorbancia y
las concentraciones absorbentes de una especie, a una
temperatura dada.
A=abc ; se encuentran de forma lineal, si se
aumenta la concentración aumentara la
absorbancia.
Si se aumenta el paso óptico de igual forma
aumenta la absorbancia.
Se trabaja bajo rangos, ya que si se aumenta
demasiado la concentración ya no existe una
relación lineal, esta es la limitación de la Ley de
Lambert-Beer
Valor de los elementos
Valor analito

10. Que se mide en el equipo
- Inicialmente el equipo mide la absorbancia
producto de la transmitancia.
- Se prepara en laboratorio estándares, para realizar
la relación entre la absorbancia y la concentración.
- El equipo ayudado por el software asocia los
valores y dar una ecuación matemática, el
software guarda la información y obtendremos una
muestra desconocida.
- El software mediante la ecuación da el valor de la
muestra desconocida, en base a los estándares
preparados con anterioridad (laboratorio).
ppm

11. Tabla. 1
Métodos Espectrales Atómicos.
Método de
atomización
Temperatura
normal de
atomización
°C
Bases del
método
Nombre común y método de
abreviación.
Flama 1700 – 3150 Absorción Espectroscopia de absorción
atómica AAS
Emisión Espectroscopia atómica de
emisión AES
Fluorescencia Espectroscopia atómica de
fluorescencia AFS
Electrotérmica 1200 – 3000
Absorción
Espectroscopia atómica de
absorción electrotérmica
Fluorescencia Espectroscopia atómica de
fluorescencia electrotérmica
Plasma de
argón acoplado
inductivamente
6000 – 8000 Emisión Espectroscopia de plasma
acoplado inductivamente, ICP
Fluorescencia Espectroscopia de fluorescencia
de plasma acoplado
inductivamente
Fuente: Química Analítica, ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA, Elaborado por: Erick
Jesús Costeira Leiva.
Clasificación De Los Métodos Espectrales Atómicos.

12. Espectroscopía De Absorción Atómica Con Llama
“La técnica de absorción atómica en flama en una forma concisa consta de lo siguiente: un atomizador de flama consiste de un
nebulizador neumático, el cual convierte la solución muestra en una niebla o aerosol, que entonces alimenta a un quemador.
Proceso de atomización en una llama
Componentes de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica.
- Una fuente de radiación
- Un nebulizador
- Un Quemador
- Un detector o transductor
- Una amplificador o sistema electrónico
Fuentes De Radiación
Lámpara de cátodo hueco Lámpara de descarga sin electrodos
Comparación
Las lámparas de cátodo hueco fueron las primeras empleadas y en la actualidad son las más ampliamente utilizadas. Se pueden construir lámparas de este
tipo para prácticamente todos los elementos determinables por EAA y la mayoría de ellos están disponibles en lámparas individuales o multielementos, lo
cual da cierta elasticidad en su uso. Y las de descarga sin electrodos solo son fabricadas para elementos individuales. Las lámparas de descarga sin
electrodos requieren de una fuente de poder para producir la radiofrecuencia

13. Nebulizador - Quemador
“Cuando una solución acuosa de sales inoráganicas disueltas es aspirada y dirigida hacia una flama, en esta ocurre una serie de eventos que conducen a la
formación de átomos en la misma. El quemador de premezclado mostrado en la Figura 5 tiene la siguiente secuencia de pasos en su operación:
inicialmente la muestra líquida debe ser conducida al quemador.
El combustible necesario, (generalmente acetileno) se introduce directamente a la cámara del nebulizador por medio de un conducto adicional. El
resultado es que el quemador lleva finalmente una mezcla oxidante (aire) y combustible (acetileno) que transportan pequeñas gotas de rocío de la muestra
aspirada. Otras de las líneas conectadas a la cámara del nebulizador es el tubo de drenaje.

14. Tipos de flamas
“Aunque a lo largo del desarrollo de la EAA se han utilizado diferentes
combinaciones de gases para producir la reacción de combustión en el
quemador (ejemplo: oxígeno-acetileno, aire-hidrógeno, oxígeno-
hidrógeno, etc.), las únicas combinaciones que hoy en día se emplean
con fines prácticos son las flamas: airepropano, aire-acetileno, óxido
nitroso-acetileno.
Tabla. 2
Flamas empleadas en la EAA
COMBUSTIBLE Y OXIDANTE TEMPERATURA, °C
Gas/aire 1700-1900
Gas/O₂ 2700-2800
H₂/aire 2000-2100
H₂/O₂ 2550-2700
*C₂H₂/aire 2100-2400
*C₂H₂/O₂ 3050-3150
*C₂H₂/N₂O 2600-2800
Fuente: Química Analítica, ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA, Elaborado por: Erick
Jesús Costeira Leiva.
Las flamas recomendadas aparecen en la parte inferior de cada elemento y
tiene el siguiente significado: 0, no requiere flama; 1, flama aire-acetileno; 1+,
flama aire-acetileno, rica en combustible; 2, flama aire-propano; 3, flama
acetileno-óxido nitroso.

15. Monocromadores
Tienen como función seleccionar la línea de absorción, separándola de las otras líneas de emisión emitidas por el cátodo hueco. Los aparatos
comerciales suelen venir equipados con monocromadores del tipo de prima o red de difracción.
Las dimensiones geométricas de la rendija de entrada, sobre la que incide la radiación del cátodo emisor, decide la intensidad de la luz del
monocromador.
Las rendijas de entrada y de salida han de tener aproximadamente las mismas dimensiones geométricas.
Detectores
Transforman el flujo de fotones en flujo de electrones. Constan de un ánodo, un electrodo sensible a la luz y varios cátodos emisores que poseen un
potencial creciente positivo frente al fotocátodo.

16.  Tiene diferentes tipos de interferencias.
 Solo se pueden analizar elementos uno
por uno.
 No se puede analizar todos los sistemas
del sistema periódico.
 Por ser una técnica de absorción sus
curvas de calibración solo son lineales
en un corto rango de concentración.
 Pueden analizarse más de 62 elementos.
 Es un método utilizado por su simplicidad,
eficacia y bajo costo.
 Es altamente específico.
 Es altamente sensible.
 Presenta un menor número de
interferencias.
 Menor requerimiento energético que la
emisión atómica.
 Tiempo.
Uso de la espectroscopía de absorción
atómica

17. Elementos químicos susceptibles de ser
analizados con el Método de absorción
atómica Análisis de líquidos
 Una muestra de líquido normalmente se
convierte en gas atómico en tres pasos:
 Desolvación. El líquido disolvente se
evapora, y la muestra permanece seca
 Vaporización. La muestra solida se
evapora a gas.
 Atomización. Los compuestos que
componen la muestra se dividen en átomos
libres.

18. Procedimiento para la determinación del
elemento Cu en una muestra de roca
mediante el método de EAA
Partimos de
0,2554 g de roca
que contiene
cierta cantidad de
Cu
Disolvemos los
0,2554 g de roca
en 250 ml de agua
De los 250 ml tomamos
una fracción de 10 ml
Los 10 ml los tratamos
con un agente reductor
y diluimos con agua
destilada hasta un
volumen de 50 ml
De los 50 ml tomamos
una mitad
Añadimos un reactivo
que reaccionará con el
analito para formar un
complejo que pueda ser
determinado, después
se añade agua hasta un
vlumen final de 50 ml
Todo el complejo formado
se extrae con el disolvente
adecuado (en este caso,
alcohol amílico) de modo
que al final del proceso
disponemos de 30 ml de
disolución de complejo en
este disolvente
Esta disolución es la que se
somete a la determinación
espectrofotométrica. La
absorbancia que se mide es A455
=0,401± 0.001

19. Calibración del equipo, ABSORBANCIA DE LA
MUESTRA
Concentración patrón
(mg/l)
Absorbancia promedio
A455
0.00 0.043±0.003
0.80 0.138
1.60 0.242
3.20 0.440
6.40 0.835
Absorbanci
1 muestra
Absorbanci
2 muestra
Absorbanci
3 muestra
0.401 0.401 0.401
y = 0.1242x + 0.0413
R² = 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 1 2 3 4 5 6 7
Absorbancia
Cu patrón mg/l
Recta de Calibrado
Este es el resultado de
concentración de Cu, la
medida se expresa en mg
por litro, por lo tanto expresa
las mg de Cu que habría en
un litro de disolución

20. Procedimiento para la determinación del
elemento Cu en una muestra de roca
mediante el método de EAA
Es la misma cantidad de Cu,
que había en la disolución en
“E”, puesto que con el alcohol
amílico se extrajo todo el
cobre, y también será la misma
que había en “D”, ya que “D”
se convirtió en “E”
simplemente añadiendo agua
Sin embargo, en “C” hay mas
Cu que en “D”, ya que “D” es
una alícuota de “C”, por lo
tanto para saber la
proporción de Cu que hay “C”
se realiza una regla de 3.
0,08685(50/25)
La cantidad de Cu que hay en
“B” es la misma cantidad de
Cu que en “C, puesto que para
pasar de “B” a “C” solo se
añadió agua
Para determinar la cantidad
de Cu en “A” se realiza una
regla de tres 1,7137(250/10)

21.  Mediante el desarrollo del presente trabajo se pudo describir generalmente la base
teórica de la espectrometría de absorción atómica, sus aplicaciones dentro del ámbito
de las ciencias de la tierra, sus ventajas y desventajas.
 Entre las ventajas del método de determinación por absorción atómica es de fácil
acceso, además de ser uno de los más baratos, de uso sencillo y eficaz: permite
determinar la presencia de mineral en los órdenes de ppm y ppb y en ciertos casos en
cantidades menores.
 Unas de las desventajas del método es que solo se pueden determinar ciertos
elementos de la tabla periódica (65 elementos), otra desventaja implica que se deben
usar lámparas de cátodo hueco de un solo elemento y multi elemento (de igual
manera solo se puede determinar un solo elemento por ensayo), existen otros
métodos modernos de los cuales su determinación puede llegar a ser de compuestos
o de mayor número de elementos por ensayo.
 Los elementos químicos susceptibles a ser analizados con este método son un total de
65 elementos, pero se debe hacer la distinción que para el método de absorción
atómica por llama se pueden determinar 19 elementos y con la variante de absorción
atómica por llama con horno de grafito 48 elementos (en este método se puede
determinar metales de interés como Au, Hg, Cu, Al, Fe).
 Se ejemplifico el procedimiento de preparación de una muestra, absorbancias de
disoluciones de referencias (blancos), absorbancias de la muestra preparada y el
cálculo para la determinación del elemento total en la muestra.

22.  Para mejor compresión se recomienda realizar la
determinación de elementos químicos de una muestra en un
laboratorio empleando el método de espectrometría de
absorción atómica EAA.
 Se debe considerar que en el método de absorción atómica
mediante el uso del espectrofotómetro se obtienen los
valores de absorbancia del elemento a estudiar; y con estos
valores de absorbancia se debe realizar la estimación del
contenido total (ley) del elemento a estudiar en la muestra
ensayada.
 Se recomienda tener en cuenta los factores de reducción
utilizados durante el proceso de preparación de la muestra
para determinar correctamente el contenido total del
elemento en la muestra estudiada.
RECOMENDACIONES