Los dispositivos de atomización debe efectuar la compleja tarea de convertir la especie del analito en átomos libres, iones elementales o ambos, en fase gaseosa. Estos dispositivos son clasificados en: Atomizadores Continuos y Atomizadores Discretos. En los primeros, las muestras se introducen de manera continua, como llamas y los plasmas, mientras que en los segundos, con un dispositivo como una jeringa o un automuestreador.

1. El monocromador del espectrofotómetro de absorción atómica se fija es sintonizado a 254 nm. La radiación de la línea de
mercurio a 253,7 nm de la lámpara de cátodo hueco pasa a través de las ventanas de cuarzo de la celda de observación, la
cual está colocada en la trayectoria de luz del instrumento.
A una muestra sospechosa de contener
mercurio es descompuesta en una mezcla
caliente de HNO3 y H2SO4, la cual
convierte el mercurio a su estado +2. El
Hg2+ resultante y cualquier compuesto
restante son reducidos a forma metálica
con una mezcla de sulfato de hidroxilamina
y sulfato de estaño(II), SnCl2.
Ciudad Bolívar, Venezuela Código: AnaIns-UV-C5 / Revisión: 00
Métodos de Atomización (Parte 2)
#MicroClasesDeCastro / Septiembre, 2021 / Por: José Luis Castro Soto
Técnicas especializadas de atomización
Las técnicas más habituales de introducción y atomización de la muestra en los análisis por absorción atómica son las llamas
y los vaporizadores electrotérmicos. Sin embargo, otros métodos de atomización se usan ocasionalmente para el tratamiento
de ciertos análisis especiales.
Generación de hidruros
Se emplea la formación de hidruros para metales, que son difíciles de volatilizar con una llama o un horno. Eso es debido, a
que los hidruros metálicos son gases a temperatura ambiente. La técnica proporciona un método para introducir muestras
que contienen arsénico, antimonio, estaño, selenio, bismuto y plomo en un atomizador en forma de gas. dicho procedimiento
mejora los límites de detención de estos elementos de 10 a 100 veces. Debido a que varias de estas especies son altamente
toxicas, 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.
Análisis de mercurio por vapor frío
Es un método de atomización aplicable sólo a la determinación de mercurio (Hg), ya que es el único elemento metálico que
tiene un presión de vapor apreciable a temperatura ambiente. La determinación de Hg en distintos tipos de muestras es de
vital importancia, debido a la toxicidad de varios compuestos orgánicos de mercurio y su amplia distribución en el medio
ambiente. Como el Hg es muy volátil en su estado atómico, es el único metal que puede atomizarse a temperatura ambiente.
El método de elección para su análisis es la vaporización fría seguida de espectrofotometría de absorción atómica. El
mercurio iónico puede determinarse, pero se debe reducir los iones a mercurio metálico.
Es fundamental mantener el horno en una atmosfera inerte (como el argón) durante el periodo de calentamiento, para reducir
al mínimo las reacciones químicas no deseadas con las partículas atomizadas del analito.
Referencias Bibliográficas
Christian, G. (2009). Química Analítica (Sexta ed.). México: McGraw-Hill/Interamericana editores, S. A. de C. V.
Harris, D. (2016). Análisis Químico Cuantitativo (Tercera ed.). Barcelona, España: REVERTÉ.
Rubinson, K., & Rubinson, J. (2001). Análisis Instrumental. Madrid, España: PEARSON Educación.
Skoog, D., James, F., & Nieman, T. (2001). Principios de Análisis Instrumental (Quinta ed.). Madrid, España: McGraw Hill.
Skoog, D., West, D., Holler, F., & Crouch, S. (2015). Fundamentos de química analítica (Novena ed.). México D.F., México:
Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.
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José Luis Castro Soto @MicroClasesDeCastro
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El tubo se ajusta a un par de
contactos eléctricos de grafito que se
ubican en los dos extremos del tubo.
El horno se calienta al hacer pasar
una corriente eléctrica a través del
grafito que actúa con una resistencia.
Para que sea efectiva, el analito debe
estar presente en forma
térmicamente estable.
La segunda, la corriente interna fluye
por entre los dos extremos del tubo
de grafito y sale por el orificio central
del compartimiento de ingreso de la
muestra.
Esta corriente no sólo elimina el aire,
también sirve para desalojar los
vapores generados a partir de la
matriz de la muestra durante las dos
primeras etapas de calentamiento.
Existen dos corrientes de gas inerte:
La primera, es la corriente externa
que previene la entrada de aire
exterior y la consiguiente incineración
del tubo.
Atomización electrotérmica (hornos)
Los hornos proporcionan mayor sensibilidad debido a que toda la
muestra se atomiza en un periodo de tiempo muy corto. Se utilizan
comúnmente para atomizar sólidos, lodos y disoluciones en medidas de
absorción y de fluorescencia. En este tipo de atomizadores, se emplea
un tubo cilíndrico intercambiable de grafito, de aproximadamente 5 a 2
cm de largo y un diámetro interno de algo menos de 1 cm, abierto por
ambos extremos y que tiene un orificio central para la introducción de la
muestra mediante una micropipeta. Fuente: Rubinson & Rubinson, (2001).
Figura 14. Ilustración de un horno de grafito.
Vía de entrada de
la muestra
Procedente
de la fuente
de luz
Al
monocromador
~ 2cm
La muestra se evapora y se calcina sobre esta plataforma. Sin
embargo, cuando la temperatura del tubo se eleva rápidamente, la
atomización se retrasa, ya que la muestra no está el tiempo suficiente
en contacto directo con la pared del horno. Por tanto, la atomización
tiene lugar en un medio en el que no se produce un cambio tan rápido
de temperatura, de este modo se obtienen picos más reproducibles.
Algunos hornos incluyen en su interior una plataforma de grafito
denominada “plataforma L´vov”, situada debajo del orificio de entrada
de la muestra. La plataforma toca los lados internos del horno, de forma
que el calor de sus paredes no calienta la muestra directamente, sino
que se calienta por medio del calor radiado, produciendo un
calentamiento uniforme.
Fuente: Skoog, James, & Nieman, (2001).
Figura 17. Ilustración Plataforma de L´vov.
Plataforma
Tubo de grafito
Tabla 5. Puntos de ebullición de unos elementos seleccionados y sus hidruros.
Teluro
Selenio
Antimonio
Plomo
Bismuto
Arsénico
Elemento
Estaño
Fuente: Rubinson & Rubinson, (2001).
- 41
- 18
- 13
- 22
- 62
Punto de ebullición (ºC)
- 52
- 2
H2Te
H2Se
SbH3
PbH4
BiH3
AsH3
Hidruro
SnH4
990
682
1380
1725
1560
613 *
Punto de ebullición (ºC)
2270
* Sublima
Se pueden generar hidruros volátiles adicionando una disolución
acuosa acidificada de la muestra (metal) a un volumen pequeño de una
disolución acuosa al 1% de borohidruro de sodio (NaBH4). Los iones
metálicos reaccionan para formar hidruros volátiles, una reacción
característica se puede representar con la expresión:
3BH4
_
+ 3H+ + 4H3As3 → 3H3BO3 + 4AsH3↑ + 3H2O
El hidruro volátil, en este caso arsina, es arrastrado a la cámara de
atomización por un gas inerte. La cámara generalmente es un tubo de
sílice (cuarzo) calentado a varios cientos de grados centígrados en un
horno o en una llama, donde se descompone el hidruro originándose
los átomos del analito para la cuantificación espectrofotométrica. La
concentración del mismo se determina por la medida de la absorción o
de la emisión.
Figura 18. Sistema de generación de hidruros
y atomización para espectrofotometría de
absorción atómica.
Al
colector
de humos
Tubo de absorción
de cuarzo
Fuente: Rubinson & Rubinson, (2001).
Mechero
Agitador
magnético
Gas
inerte
Muestra y
NaBH4 añadido
hυ hυ
Luego, la calcinación o pirolisis, la muestra se
lleva a una temperatura mayor para vaporizar
algunos de los interferentes de la matriz.
Finalmente, la temperatura se eleva entre 2000 y
3000ºC hasta la atomización, la muestra
vaporizada pasa por el camino de la radiación.
Primeramente, la muestra es calentada a baja
temperatura hasta lograr evaporar todo el
disolvente presente.
Figura 15. Sección trasversal de un horno de grafito.
Fuente: Skoog, James, & Nieman, (2001).
Haz de
luz
Ventana
Flujo de gas interno
Horno de
grafito
Hacia el
espectrofotómetro
Ventana
O-ring
Flujo de gas externo
Tubo de grafito
O-ring
Figura 16. Horno de grafito, AAnalyst 800 Perkin Elmer.
Fuente: Perkin Elmer®.
Se bombea un gas de arrastre a través de
la disolución para arrastrar el vapor
atómico de mercurio resultante a través
del tubo desecador, la drierita atrapa el
vapor de agua, y solo el vapor de mercurio
pasa hacia la celda de observación,
posicionada en un largo paso óptico de un
espectrofotómetro de absorción atómica.
Figura 19. Aparato utilizado para la determinación de mercurio
mediante absorción atómica de vapor frío.
Fuente: Skoog, D., James, F., & Nieman, T. (2001).
Gas de
arrastre