Espectrofotometría De Emisión Atómica

Tema 4 – Espectrofotometrías de emisión atómica:

Espectrofotometrías atómicas:

Tal y como se ha comentado en temas anteriores, las transiciones electrónicas en los átomos dan lugar a espectros de líneas muy estrechas. Las espectroscopias atómicas se pueden clasificar en espectroscopias de emisión, de absorción y de fluorescencia.

Espectroscopia de emisión:

En las espectroscopias de emisión atómica, los átomos excitados se pueden lograr por colisiones de los átomos en estado fundamental con otras especies energéticas en el seno de un gas a alta temperatura. Al volver al estado fundamental, emitirán una radiación electromagnética de interés analítico. En este tema se estudiarán diversas técnicas de emisión atómica.

Espectroscopia de absorción:

La espectroscopia de absorción atómica implica la medida de la capacidad de que una radiación electromagnética procedente de una fuente de emisión sea absorbida por un vapor atómico. Con dicha absorción, se produce una disminución en la intensidad de la REM, la cual se suele expresar en términos de absorbancia. De este modo, un electrón del átomo pasará de su estado fundamental a un estado excitado, y perderá el exceso de energía de forma no radiante, por ejemplo, calorífica.

Espectroscopia de fluorescencia:

La espectroscopia de fluorescencia consiste en que la radiación electromagnética procedente de una fuente de emisión pase a través del vapor atómico, con lo que los átomos absorben dicha radiación pasando un electrón del nivel fundamental hasta un nivel excitado. Posteriormente, pierden el exceso de energía emitiendo una radiación electromagnética de la misma longitud onda que la de la absorción (fluorescencia resonante) o de distinta longitud de onda (fluorescencia no resonante).

Fotometría de llama:

La fotometría de llama es una técnica de emisión atómica que se caracteriza por utilizar una llama como fuente de excitación. En esta técnica, la energía de excitación es demasiado baja para la mayoría de los elementos, pero presenta la ventaja de obtener espectros sencillos y obtener unos resultados cuantitativos reproducibles.

Características de las llamas:

Las partes fundamentales de una llama son: un cono interno, un cono externo y la zona entre conos, denominada de gases interconales. La temperatura máxima se obtiene en la zona interconal y es la que se utiliza en análisis por fotometría de llama, pues en esta zona la muestra se disocia en átomos e iones y tiene lugar la excitación de dichos átomos.

Una llama se produce como consecuencia de una reacción química entre dos gases: un gas combustible y un gas oxidante. La temperatura de la llama varía dependiendo de los gases utilizados y, en función de esta, se conocen llamas calientes (alrededor de los 3000oC) y llamas frías (alrededor de los 2000oC).

La muestra debe ser líquida en fotometría de llama, puesto que para que llegue a la llama se introduce nebulizada en forma de aerosol en el oxidante. Existen dos procedimientos para hacerlo: quemador de consumo total y quemador de flujo laminar o premezcla.

• Quemador de consumo total:

En el quemador de consumo total el oxidante, el combustible y la muestra pasan directamente a la llama.

Una ventaja de este procedimiento es que los gases no se mezclan antes de ser quemados, por lo que se evita la posibilidad de una explosión. Una desventaja es que resulta una llama relativamente turbulenta por enfriamientos irregulares que ocurren cuando en la llama entran gotas grandes. No obstante, la turbulencia puede ser disminuida significativamente eliminando las gotas grandes de la muestra antes de introducirla en la llama.

• Quemador de flujo laminar:

En el quemador de flujo laminar o de premezcla la mezcla de oxidante y muestra fluye dentro de una cámara colocada por debajo de la cabeza del quemador. En ella, las gotas grandes de la muestra golpean los obstáculos situados en el camino del flujo caen a la parte inferior, con lo que son conducidas mediante un tubo de drenaje a una botella colectora de residuos. Las gotas pequeñas son arrastradas a través de la cámara hacia la cabeza del quemador y a la llama. En dicha cámara, también se mezclan el combustible con el oxidante y la mezcla.

Aunque cerca del 90% de se pierde por el tubo de drenaje, esto no se traduce necesariamente en una disminución de la población de átomos dentro de la llama, puesto que, a pesar de que entra menos mezcla, la proporción de muestra atomizada es mucho mayor que en el quemador de consumo total. La desventaja que presenta el quemador de flujo laminar es que al mezclarse el oxidante y el combustible en la cámara de premezcla, existe la posibilidad de que se produzca una explosión.

Instrumentación:

En la técnica de fotometría de llama pueden utilizarse una gran variedad de instrumentos. Para el análisis de metales alcalinos y alcalinotérreos se utiliza un fotómetro de filtro único.

El fotómetro de filtro único consta de una llama como fuente de excitación, un filtro para aislar las líneas espectrales de emisión y células fotovoltaicas o tubos fotomultiplicadores como detectores.

Aplicaciones:

Las técnicas de fotometría de llama pueden utilizarse, en algunas ocasiones, para el análisis cualitativo. No obstante, mayoritariamente se utiliza para el análisis cuantitativo de determinadas sustancias.

De este modo, se emplea la fotometría de llama para la determinación de concentraciones de metales alcalinos, como el Li, Na y K; y alcalinotérreos, como el Ca, Mg y Ba.

La determinación de Na, K, Ca y Mg se

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