absorcion atomica exposicion

Absorción Atómica

INTEGRANTES:• BALTODANO TORRES, SAMUEL EDUARDO• CENTENO GALVEZ, JUAN• FIGUEROA AYALA, BRANCO• MAYTA TICONA, HUMBERTO• MENDOZA GÁLOC, DIEGO A.

Espectrometría de absorción en llama

La muestra es aspirada y atomizada a través de una llama; mediante un monocromador se dirige un rayo de luz a través de la llama y sobre un detector se mide la cantidad de luz absorbida.

Como la longitud de onda del rayo de luz es característica solamente de cada metal por determinar, la energía luminosa absorbida por la llama es una medida de la concentración del metal en la muestra.

Cuando a un átomo se le suministra energía suficiente para que sus electrones de la capa exterior salten a un nivel de mayor energía, se produce una absorción de luz que le permite permanecer en un estado llamado excitado.

E° + energía = E° excitado. Una vez que el electrón alcanza un nivel superior de

energía, permitiendo la existencia del átomo excitado, queda en capacidad de regresar a la capa externa, o sea retornar a su nivel normal, emitiendo una energía igual a la absorbida cuando fue excitado.

E° excitado = E° + energía

Atomización de la solución

La atomización de la solución sobre una llama permite eliminar sustancias interferentes que podrían acompañar los iones que se quieren analizar. La fuente de luz facilita la irradiación de los átomos con luz de longitud de onda igual a la requerida para excitarlos y de esta manera la luz absorbida es proporcional a la concentración del metal.

Procesos que tienen lugar en la atomización

Factores que intervienen en la atomización

Dado que la atomización es una etapa crítica por el número de procesos que llevan en ella, es una de las principales desventajas del método. Algunos factores que influyen son:Mezcla Combustible-oxidante.Velocidad de combustión.

1.-Mezcla combustible-oxidante (M.C.O.)

De ésta va a depender la temperatura de la llama.

Generalmente se usa aire como oxidante(1700-2400°C).

Para muestras refractarias se usa como oxidante al oxigeno u oxido nitroso(2500-3100°C).

2.-Velocidades de combustión (V.C.)

Si el caudal no sobrepasa la V.C. , la llama se propaga hacia el interior del quemador, dando un fogonazo.

Cuando el caudal aumenta, la llama sube hasta alcanzar un punto por encima del quemador donde el caudal y la V.C. son iguales.

A caudales muy elevados, la llama sube y al final alcanza un punto donde se aparta del mechero y se apaga.

Estructura de la llama

La llama presenta 3 zonas principales:› Zona de combustión primaria: De color

azul (espectros C2, CH, etc.). No se alcanza el equilibrio térmico.

› Región interconal: Alcanza varios cm de altura. Rica en M.C.O. y átomos libres.

› Zona de combustión secundaria: Los productos formados en la región anterior se convierten en óxidos estables que se dispersan en los alrededores.

Observaciones:1. La T° máx. se

encuentra a 1 cm de la Z.C.P.

2. Es importante enfocar la misma parte de la llama con la rendija de entrada en todas las medidas analíticas y de calibración

Cuantificación

Los métodos cuantitativos basados en la absorción requieren de dos medidas de potencia: una, antes de que el haz de luz haya pasado a través del medio que contiene el analito Po y la otra, después P. la transmitancia y la absorbancia son los dos términos que se utilizan ampliamente en la espectrometría de absorción y se relacionan por la razón Po y P.

A=-log(T)

La ley fundamental que rige la fotometría de absorción se llama ley de Beer. Para una radiación monocromática, la absorbancia es directamente proporcional (a=absorbancia) al camino óptico b a través del medio y la concentración C de la especie absorbente. Estas relaciones están dadas por:

A=abC

Instrumentación general

Sistema nebulizador-quemador

Este sistema transforma a la sustancia de la solución en vapor atómico.

No debe existir efecto de memoria Los otros requisitos del sistema son: facilidad

de limpieza, resistencia a la corrosión y facilidad de ajuste.

El aerosol se produce dentro de una cámara de mezclado donde se separan las gotas gruesas de las finas. Las gotas finas son prácticamente una neblina, se mezclan con los gases de la llama y después se vaporizan.

Lámpara de cátodo hueco

La lámpara de descarga de cátodo hueco consiste de un ánodo y un cátodo cilíndrico dentro de una cámara llena de gas. Cada lámpara está fabricada con el elemento al cual se le va a realizar el análisis puesto que este elemento emite la longitud de onda necesaria para excitar los electrones del mismo elemento y así cuantificarlo.

Espectrometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito

(GFAAS)

Es un tipo de espectrometría que utiliza un horno recubierto de grafito para vaporizar la muestra.En GFAAS, las muestras se depositan en un pequeño tubo de grafito pirolítico o grafito revestido de carbono, que luego puede ser calentado para vaporizar y atomizar el analito. Los átomos absorben la luz ultravioleta o visible y crea transiciones a niveles de energía electrónicos superiores.Tiene una técnica de medición similar a la de absorción en flama, pero difieren en la inyección del analito y la atomización de la muestra.

Los instrumentos de espectrometría GFAAS tienen las siguientes características básicas: 1. Una fuente de luz (lámpara) que emite radiación lineal de resonancia.2. Una cámara de atomización (tubo de grafito) en la que se vaporiza la muestra.3. Un monocromador para la selección de sólo una de las longitudes de onda características (visible o ultravioleta) del elemento de interés.4. Un detector, generalmente un tubo fotomultiplicador (detectores de luz que son útiles en aplicaciones de baja intensidad), que mide la cantidad de absorción.5. Un sistema de procesador informático de señal.

ESQUEMA DEL MÉTODO GFAAS

Un programa de temperaturas típico en GFAAS consiste de las siguientes etapas:

Método Estándar de absorción atómica de llama

Esta técnica de espectroscopia de absorción atómica se basa en la metodología 3111ª, del STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, edición 21, año 2005, y el desarrollo de la validación en el procedimiento de gestión 18L-PG13 VALIDACIÓN DE MÉTODOS del L.A.A.(Laboratorio de Análisis de Aguas). de la CARDER(Corporación Autónoma Regional del Risaralda)

Generalidades del método

Los metales que normalmente se estudian se encuentran en diferentes formas(ya sea inorgánica o asociada a la materia orgánica) muchas de estas formas son supremamente estables. Para cuantificar los metales en su totalidad se deben liberar estos metales de las formas en las que se encuentren y pasarlos a su estado elemental. Por este motivo es muy importante establecer la metodología de extracción o digestión adecuada para extraer el metal de una fase estable al utilizar métodos de ataque fuertes.

Una evaluación de las metodologías para la extracción de los metales, permite hacer las siguientes observaciones. El Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater indica varias categorías, definidas desde un punto de vista estrictamente analítico: “Metales disueltos” son aquellos correspondientes a una

muestra no acidificada que se ha filtrado en el momento de la recolección a través de una membrana de 0,45 micras, acidificando posteriormente la muestra con ácido nítrico a pH< 2.

“Metales suspendidos” , son aquellos retenidos en la membrana después de filtrada la muestra anterior.

“Metales totales” se refieren a la concentración de metales determinados en una muestra sin filtrar, después de una digestión vigorosa, o a la suma de los metales en la fase disuelta y la fracción suspendida.

“Metales extractables en ácido” , son definidos como aquellos determinados en solución después del tratamiento de la muestra sin filtrar, con ácido mineral diluido.

OBJETIVO DEL METODO

Cuantificar metales totales en muestras de aguas (superficiales, subterráneas y residuales), implementar el procedimiento para dicha cuantificación y mostrar los resultados de la validación con datos trazables y confiables.

EQUIPOS

Equipos. Espectrofotómetro de Absorción Atómica

THERMO M SERIES Lámpara de Cátodo Hueco del elemento a

determinar. Quemador de 100 mm. Plancha de Calentamiento para digestión de

muestras E & Q. Agitador Magnético HEIDOLPH MR 3000. Agitadores de Teflón. Cabina Extractora de Gases C-180X.

MATERIALES

Reactivos. Patrón Estándar Certificado de 1000 mg/L del elemento a

analizar Ácido Nítrico grado Analítico al 65% (Concentrado). Agua Destilada – Acidulada.Material de Vidrio. Erlenmeyer Clase A de 100 mL. Balones Aforados Clase A de 2000, 200, 100 y 50 mL. Beakers de 250 y 100 mL. Pipetas Aforadas de 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 y

25 mL. Pipetas Graduadas Clase A de 5 y 10 mL. Probetas Graduadas Clase A de 50 y 100 mL. Embudos Analíticos.

PROCEDIMIENTO Preservación de la Muestra. Limpiar cuidadosamente los recipientes para muestra

con solución jabonosa no iónica, libre de metales, enjuagar con agua de grifo y luego con agua destilada acidulada.

Las muestras de Agua (superficial, subterránea, residual) deben ser almacenadas en envases de Vidrio o Plástico.

Tomada la muestra, Acidular con HNO3 hasta un pH menor a 2.

Conservar la muestra después de acidulada a 4 ºC. La preservación de las muestras para análisis de

metales pesados dura 6 meses, analizar lo antes posible.

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS DE VALIDACION

Para los criterios de aceptación se tomó como referente el procedimiento 18LPG12, aseguramiento de la Calidad de Resultados de Ensayos, con el fin de asegurar los datos de la validación dentro de un límite de aceptación propuesto.

Determinación de hierro por el método de llama por absorción atómica

Se adoptaron parámetros instrumentales, los cuales son los siguientes permitiéndonos eliminar posibles interferencias:

Longitud de Onda (λ): 248.3 nm. Ancho de Banda: 0.2 nm. Corriente de lámpara (CH): 75% uso normal. Corrección de Fondo: Lámpara de deuterio

(D2) Tipo de llama: Aire/Acetileno. Intervalo flujo de combustible: 0.8 a 1.0

L/min.

Curva de Calibración de Hierro (Fe)

Para dar como aceptada una curva de calibración, el ajuste lineal de la misma no debe ser inferior a 0.9950 con lo que se está garantizando una adecuada correlación entre patrones que componen la curva y asegurando una cuantificación correcta al momento de leer cualquier muestra.

Curva de Calibración de Hierro (Fe)

SensibilidadLa sensibilidad de la espectrometría de absorción atómica de llama se define como la concentración de metal que produce una absorción de 1% (una absorbancia de aproximadamente 0.0044).

Determinación de hierro por el método de llama por absorción

atómica

Determinación de hierro por el método de llama por absorción

atómica

Para determinar la sensibilidad se utiliza la siguiente formula:

S=0.0044/mDónde: S es la sensibilidad. m es la pendiente de la curva de

calibración. 0.0044 es la mínima señal que produce

un 1% de concentración del analito.

Determinación de hierro por el método de llama por absorción

atómica

Entonces:

Este es el factor de respuesta del instrumento en función de laconcentración.

Determinación de hierro por el método de llama por absorción atómica

Límite de CuantificaciónEl límite de cuantificación es la cantidad de analito que da una señal igual al blanco más diez veces la desviación estándar del blanco, una señal suficientemente mayor a la del blanco.

Determinación de hierro por el método de llama por absorción atómica

Determinación de hierro por el método de llama por absorción atómica

Se comprobó el límite de cuantificación midiendo diez réplicas de concentración arrojando los

resultados dados en la siguiente tabla:

Para el rango de trabajo establecido, el límite de cuantificación que se obtuvo fue de 0.2 mg/L de Fe, por lo que se considera que es la mínima cantidad que puede ser determinada cuantitativamente sin que el coeficiente de variación ni el porcentaje de error sean mayores al 10%.

Determinación de hierro por el método de llama por absorción atómica

Parámetros Estadísticos de la Validación de Hierro (Fe).

ABSORCIÓN ATÓMICA POR GENERACIÓN DE HIDRUROS

• Proceso químico que produce hidruros volátiles por la adición de un agente reductor en medio acido.

• Disolución en para pasar elementos a forma iónica

• Elementos como el As ,Se ,Sb ,Bi ,Ge ,Pb ,Te ,Sn ( pueden formar sus hidruros correspondientes a temperaturas ambientes:

Espectrometría de absorción atómica con generación de hidruros

Sistema de introducción de muestra por inyección de flujo

Espectrometría de absorción atómica con generación de

hidruros El es el agente reductor mas utilizado, ya

que proporciona una mayor rapidez de reacción , muy alta eficacia de conversión y blancos bajos.

Las especies volatiles formadas (el hidruro volatil y el gas hidrogeno) son separadas de la fase liquida (disolucion) a travez de un separador gas-liquido con un gas portador (argon) , y luego transportadas al atomizador

El El NaBH4 se utiliza como reductor para la

determinación de elementos metálicos que forman hidruros ó para Hg.

Para los que forman hidruros:

M+3 + 4BH4- + 12 H2O + H+ 4 B(OH)3 + MH3 +13 H2

M: As, Bi, Sb, Se, Sn, Te

Para el mercurio:

Hg+2 + 3BH4- + 9H2O + H+ Hg + 3B(OH)3 + 11 H2

• El metal debe estar inicialmente en forma iónica• La señal es transitoria. Se mide altura de pico

Espectrometría de absorción atómica con generación de

hidruros

Espectrometría de absorción atómica con generación de

hidruros

Espectrometría de absorción atómica con generación de

hidrurosVentajas Desventajas

Alta eficiencia de producción de especies volátiles y de su transporte

Sistema complejo, involucra reacciones en línea

Optima separación de las fases, evitando efectos en la matriz

Rangos lineales limitados

Automatización en sistemas por inyección en flujo y continuo

Aplicación a un numero limitado de analitos

Alta frecuencia de análisis Capacidad limitada para el análisis multielemental

Bajos limites de detección (partes por billón, )

Requiere optimización de numerosos parámetros químicos e instrumentales

Económicamente accesible

Generador de Hidruros

El éxito de la técnica

El método del borohidruro de sodio,NaBH4, que implica la reacción del elemento analito, en una solución ácida, con el NaBH4 para formar hidruros gaseosos del elemento en estudio. El éxito de la técnica se basa en dos características:  1.- Separa efectivamente el elemento analito de su

matriz química, eliminando así el efecto de interferencias de matriz en el proceso de atomización y disminuyendo la absorción de fondo.  

2.- Proporciona un medio más eficiente de atomización para estos elemento que la absorción atómica convencional.

Limites de detección de métodos de absorción atómica

Posibles Interferencias

De la matriz. Debidas a viscosidades de muestras y patrones.

Quimicas.por la presencia de componentes térmicamente estables, que dificultan la absorción

Absorción a fondo. Por presencia de moléculas que dan lugar a bandas de absorción que se superponen a la del analito

Control de Interferencias

Analíticas• Interferencia de Matriz. (característica física de la muestra, viscosidad)

Control: Asemejar lo máximo posible los patrones a la muestra.

• Interferencia Química. Compuestos que reaccionan con el analito aumentando o disminuyendo su volatilidad.

Control: Agregar modificadores, controlar temperatura de calcinación y atomización

• Interferencia por Ionización. Solo en llama Control: Disminuir la energía de la llama ó añadir elemento fácil de ionizar.

• Interferencia por absorción de fondo.Control: Empleo de correctores de fondo

• Interferencias espectrales.Control: Estrechamiento del ancho de la apertura espectral del monocromador o usar longitud de onda alterna.

Control de Interferencias Analíticas

EJEMPLO: DETERMINACIÓN DE As en aguas potables por

generación de hidruros

Metal: ArsénicoLa eficiencia del proceso de generación de hidruros depende fuertemente del estado de oxidación de los iones de As presentes. Normalmente el arsénico está presente como As+3 y As+5. La sensibilidad analítica del As+3 es el doble de la del As+5, por lo que antes de la medición todo el As debe ser reducido a As+3.

EJEMPLO: DETERMINACIÓN DE As en aguas potables por

generación de hidrurosLa reducción se logra acidificando la muestra y estándares con HCl concentrado de tal manera de tener una concentración de 2 molar y agregando, además, 0,1 % de KI. Se deja reposar 1 hora para permitir la reducción completa del arsénico, a temperatura ambiente. Después de introducir la muestra al sistema hay que dejar que éste se estabilice por 60 segundos antes de hacer la lectura.

DIAGRAMA DE PROCEDIMIENTOA partir de una

solución estándar de

1000 ppm de As preparar

una de 10 ppm y luego de ésta última una de

100 ppb.

De la solución de 100 ppb preparar

una curva de calibración, en

matraces aforados de 100 ml, que contenga 0.00, 10.00, 20.00 y 30.00ppb de As.

Paralelamente tomar un volumen

adecuado de muestra y llevar a un matraz aforado

de 100 ml.

Agregar a cada matraz 0,1 g de KI y HCl conc. de tal

manera de obtener una solución de

concentración de 2 M y aforar a

volumen con agua destilada

Dejar reposar a temperatura

ambiente por 1 hora para permitir

la reducción completa del

arsénico.

Instalar el generador de

hidruro

Aspirar simultáneamente,

desde sus respectivos

envases, solucion de borohidruro de sodio 0,6 %; HCl concentrado y la

muestra ya tratada.

Antes de tomar la lectura de la

absorbancia es necesario esperar

1 minuto para lograr la

estabilidad del sistema.

Leer las absorbancias de la muestra y de los estandares

usando llama aire-acetileno. (llama).

Informar concentración de As presente en la

muestra.

Datos estándar

Absorbancia

Concentración

(ppb)

0.0000 0.0

0.0797 10.0

0.1627 20.0

0.2457 30.0

Cabe resaltar que estos datos fueron tomados , ya habiendo tarado el instrumento de medición.

0 5 10 15 20 25 30 350

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

f(x) = 0.008201 x − 0.000990000000000005R² = 0.999902858833026

Absorbancia vs. Concentración

Concentración (ppb)

Abs

orba

ncia

Gráfica 1

Problema de absorbancia

Se requiere determinar la concentración de una muestra para ello se realiza el procedimiento especificado anteriormente, a una longitud de onda de 193,7 nm. La muestra fue llevada al equipo para su lectura la cual dio una absorbancia de 0.1250.

Solución del problema

Teniendo la curva de calibración de la Gráfica 1, teniendo en cuenta la ecuación obtenida por regresión lineal:

Se tiene: Reemplazando el valor de la

absorbancia para la muestra se obtiene el valor de la concentración de la muestra:

15.36ppb

Para análisis de Hg. A Temperatura ambiente puede formar

vapor atómico. Las muestras se tratan con o . El vapor de Hg se arrastra por un gas

inerte hasta la célula medida. Es muy sensible (1 ppb). El equipo es similar al generador de

hidruros.

ABSORCIÓN ATÓMICA POR VAPOR FRÍO

Técnica del vapor frío

BIBLIOGRAFÍA

Manual de operación del generador de hidruros GBC HG3000, GBC Scientific Equipment Pty Ltd., Australia.

Estados Unidos, ATSDR: Agency for Toxic Substances and Diseases Register. (2003). Extraído el 10 de Marzo, 2005 de www.atdsdrc.gov.

http://www.slideshare.net/cesarturo26/absorcion-atomica