Trabajo practico Espectroscopia de absorcion atomica

TRABAJO PRACTICO

ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION ATOMICA

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL:

Obtener un conocimiento amplio de la técnica de Absorción Atómica, utilizando los diversos tipos de atomizadores, el alcance de la misma enfocado a problemas de análisis de metales en hidrocarburos

OBJETIVO ESPECIFICO:

Dominar del proceso de Absorción Atómica y sus diferentes técnicas.

Conocer los diferentes Atomizadores existentes utilizados en la Absorción Atómica

Identificar las diferentes aplicaciones de AAS para el Análisis de Hidrocarburos.

MARCO TEORICO:

1 PRINCIPIO INSTRUMENTAL.-

Es un método instrumental que está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, ó una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL).

La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por sí no excite los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de los átomos del analito se hace por el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito.

En absorción atomica la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy día se utiliza frecuentemente horno de grafito para calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla, aumentando la sensibilidad.

El método del horno de grafito puede también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas.

2. ATOMIZACIÓN DE LA MUESTRA CON LA LLAMA. PROCESO QUÍMICO DE DISOLUCIÓN

Es un método químico analítica que está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, o una lámpara de cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL). Normalmente las curvas de calibración no cumplen la Ley de Beer-Lambert en su estricto rigor.

La temperatura de la llama es lo bastante alta para que la llama de por sí no mueran los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de los átomos del analito es hecha por el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito.

En absorción atómica la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy día se utiliza frecuentemente una mufla de grafito (u horno de grafito) para calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla, aumentando la sensibilidad.

El método del horno de grafito puede también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas (y otros líquidos). Otro método alternativo de atomización es el Generador de Hidruros.

ATOMIZACIÓN CON LLAMA

En un atomizador con llama la disolución de la muestra es nebulizada mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se transforma en una llama donde se produce la atomización. El primer paso es la desolvatación en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol molecular sólido finamente dividido. Luego, la disociación de la mayoría de estas moléculas produce un gas atómico.

Como primer paso, naturalmente, es necesario obtener una disolución de la muestra, por ejemplo mediante fusión con peróxidos o por digestión ácida.

TIPOS DE LLAMA

Combustible

Oxidante

Temperatura

Vel. de Combustión

Gas LP

Aire

1700-1900

39-43

Gas LP

Oxígeno

2700-2800

370-390

Hidrógeno

Aire

2000-2100

300-440

Hidrógeno

Oxígeno

2550-2700

900-1400

Acetileno

Aire

2100-2400

158-266

Acetileno

Oxígeno

3050-3150

1100-2480

Acetileno

Óxido nitroso

2600-2800

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CARACTERÍSTICAS DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS ATOMIZADORES DE LLAMA

SEÑAL DE SALIDA

La señal del detector aumenta al máximo algunos segundos después de la ignicion y cae rápidamente a cero cuando los productos de atomización salen fuera.

ATOMIZACIÓN EN VAPOR FRÍO

La técnica de vapor frío solamente aplicable a la determinación de mercurio ya que es el único elemento metálico que tiene una presión vapor apreciable a temperatura ambiente.

FUENTES DE RADIACIÓN

Los métodos analíticos basados en la absorción atómica son potencialmente muy específicos, ya que las líneas de absorción atómica son considerablemente estrechas (de 0,002 a 0,0005 nm)y las energías de transición electrónica son específicas de cada elemento.

LÁMPARA DE CÁTODO HUECO

Una lámpara de cátodo hueco consiste en un ánodo de wolframio y un cátodo cilíndrico cerradas herméticamente en un tubo de vidrio lleno con neón / argón a una presión de 1 a 5 torr. El cátodo está constituido con el metal cuyo espectro se desea obtener, o bien, sirve de soporte para una capa de dicho metal. Una parte de estos átomos se excitan con la corriente que pasa a través de ellos y, de este modo, al volver al estado fundamental emiten su radiación característica, los átomos metálicos se vuelven a depositar difundiendo de nuevo hacia la superficie del cátodo o hacia las paredes del vidrio. La configuración cilíndrica del cátodo tiende a concentrar la radiación en una región limitada del tubo metálico, este diseño aumenta la probabilidad de que la redepositación sea en el cátodo y no sobre la pared del vidrio.

INSTRUMENTOS DE HAZ SENCILLO

Consiste en una fuente de cátodo hueco, un contador o una fuente de alimentación de impulsos, un atomizador, un espectrofotómetro sencillo de red de difracción y un detector. El haz de luz proveniente de la fuente pasa directamente a través de todos los componentes del instrumento hasta llegar al detector.

INSTRUMENTOS DE DOBLE HAZ

Básicamente consta de las mismas partes que el sistema de haz sencillo, sólo que el haz que proviene de la fuente de cátodo hueco se divide mediante un contador reflejante y un divisor de haz, una mitad pasa a través de la llama y la otra es enviada por un paso óptico interno. Los dos haces se encuentran nuevamente en el mismo camino óptico mediante un espejo semiplateado o recombinador antes de entrar al monocromador.

3. FUENTES DE ENERGIA PARA ABSORCION ATOMICA:

En la espectrofotometría molecular, las bandas son lo suficientemente anchas para permitir el uso de una fuente continua y un monocromador. Como se ve en el dibujo, la banda de radiación que emerge de la rendija de salida de un buen monocromador es lo bastante angosta (el ancho deja banda es del orden de un nanómetro o incluso menor) como para permitirnos perfilar una banda típica de absorción ultravioleta cuyo ancho y la mitad de su altura la hemos representado como 10 nm. Para un análisis cuantitativo, si hacemos que la escala del monocromador coincida con el pico de la banda de absorción, obtendremos casi la máxima sensibilidad y un buen seguimiento de la ley de Beer debido a que la mayor parte de la radia

ción está relativamente cerca de la longitud de onda-de la absorción máxima de la muestra.

Por otro lado, la línea de absorción atómica en una flama o un horno es mu

cho más angosta que la banda que se puede obtener con cualquier combinación de fuente continua-monocromador). Una línea de absorción atómica no es una línea en el sentido matemático de que no posee anchura, pero en este contexto es muy estrecha. Existe un ancho natural del orden de 10-5 nm que resulta de la distribución probabilística asociada con cada uno de los niveles de energía electrónica de un átomo, pero las líneas que se observan son mucho más anchas que esto. El ensanchamiento Doppler de unos 10-3 nm en las temperaturas de flama típicas, refleja la diferente velocidad de los componentes de los átomos a lo largo de la línea de observación (este fenómeno está explicado en los libros de texto de física elemental). El ensanchamiento de presión, que en las flamas por lo regular es del mismo orden de magnitud que el ensanchamiento Doppler, es el resultado de las perturbaciones de los niveles

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