Análisis Instrumental QI-343 Absorción Atómica Análisis Instrumental QI-343

ABSORCIÓN Y EMISIÓN DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

¿Qué es Absorción Atómica? Es una técnica analítica capaz de analizar metales, desde trazas hasta algunos porcentajes. Puede analizar hasta 67 metales de la tabla periódica. Análisis un elemento a la vez. Es la técnica analítica mas empleada en todo el mundo para este fin. Page 3

Absorción Atómica Page 4

Absorción Atómica Aplicaciones Sólidos Líquidos Gases Page 5 Aleaciones Suelos Metales Fertilizantes Cabello Tejido Leche en polvo Frutas Vidrio Cerámica Joyería Plásticos Líquidos Crudo Gasolina Lubricantes Petróleo Sangre Orina Jugo Cerveza Agua de mar Agua residual Agua potable Gases Aire Page 5

Teoría de Absorción Atómica Aplicación de energía e H Modelo del Átomo H de Bohr 1 Page 6

ABSORCIÓN de la radiación Electromagnética La radiación de la energía radiante incidente P0 puede ser absorbida por el analito, lo que produce un haz de menor energía radiante, P Para que pueda ocurrir la absorción , la energía del haz incidente debe corresponder a una de las diferencias de energía que se muestran en la figura Espectro de absorción resultante

Componentes del sistema Fuente de Luz Atomizador Dispositivo de separación de la Luz (Monocromador) Dispositivo de medición de la Luz (Detector) Dispositivo de lectura de la señal de salida. Page 8

Absorción Atómica Flama I0 I1 A = log (io /i) Fe Lámpara Detector mg/L (ppm)

¿Cómo deben Prepararse las Muestras? Si las muestras son sólidas como por ejemplo : SUELOS, FERTILIZANTES ,ALIMENTOS ,ETC Estas deben pasar por una digestión con ácido para poder llegar a obtener la muestra liquida. También puede ser necesario el uso de una Mufla para poder destruir la muestra y luego llevar con agua a volumen para su análisis en el AA. Utilizando el método acorde a los limites de detección y calibración del elemento a determinar . Page 10

¿Cómo deben Prepararse las Muestras? Si las muestras son Líquidas : Es el proceso más sencillo ya que por lo general solo se necesita filtrarse y ya están listas para leer en el AA , utilizando el método acorde a los limites de detección y calibración del elemento a determinar . Page 11

¿Como deben Prepararse las Muestras? Si las muestras son de Aire ( Medio Ambiente ) Al igual que las sólidas deben pasar por un proceso de digestión para poder obtener al final la muestra liquida. Page 12

Lámpara de cátodo hueco Lámpara de descarga sin electrodos Fuentes de luz Lámpara de cátodo hueco Cilindro de vidrio o cuarzo relleno con gas inerte a baja presión con un cátodo hecho del material del analito Lámpara de descarga sin electrodos Bulbo de cuarzo con metal de elemento a ser analizado Page 13

Detectores Diodo polarizado que produce una señal de corriente proporcional a la energía incidente. Produce una corriente eléctrica, la cual es proporcional a la intensidad de la línea aislada por el monocromador. Page 14

Ley de Beer io i Page 15 io = Intensidad Inicial de la lámpara i = Intensidad final de la lámpara ABSORBANCIA: A = log (io /i) Page 15

Generación de Hidruros, análisis de mercurio por vapor frío, µg/l Atomizadores Flama, mg/l Horno de Grafito, µg/l Generación de Hidruros, análisis de mercurio por vapor frío, µg/l Page 16

1.- Sistema de Llama Page 17

Oxido Nitroso – Acetileno temperatura: 2650 - 3000oC Aire – Acetileno Muestreo por Llama Oxido Nitroso – Acetileno temperatura: 2650 - 3000oC Aire – Acetileno temperatura: 2100 - 2300oC Page 18

Nebulizador Capillary Venturi

Nebulizador

Cabezas de quemador Page 21

Limite de detección de llama Elemento Limite de detección Limite máximo permisible * Al 0.045 --o-- 0.20 Fe 0.005 Flama 0.30 As 0.150 0.05 Mn 0.0015 0.15 Ba 0.015 0.70 Hg 0.300 0.001 Cd 0.0008 Pb 0.010 Cu 2.0 Na 0.0003 200 Cr 0.003 Zn 5.00 * Limite máximo permisible en la norma de calidad de agua potable Unidades de mg/l Page 22

Desventajas de los atomizadores con llamas el volumen de muestra que puede ser nebulizado y llevado a la llama es pequeño. Si se aspira gran cantidad de muestra, parte de la energía de la llama se emplea en la evaporación del disolvente y no queda suficiente para volatilizar y descomponer la muestra. los átomos formados en la llama no permanecen mucho tiempo en ella ya que son arrastrados por el flujo de gases. Como resultado no hay una acumulación o concentración de átomos en la región de medida.  la llama requiere el uso de oxidante (aire) que puede reaccionar con el analito formando óxidos estables y reduciendo el número de átomos libres.

2.- Sistemas de generación de hidruros y análisis de Mercurio por vapor frío Page 24

Absorción Atómica Generador de Hidruros Celda de Cuarzo Hg2+ + NaBH4 --------> Hgo  + ...... Celda de Cuarzo As3+ + NaBH4 -----> AsH3  +….. AsH3 ----calor----> As° + H2  µg/L (ppb) Solo aplicable para As, Se, Te, Bi, Sn Sb y Hg 25

Mercurio por Vapor Frío Generación de Hidruros La reducción química del mercurio a su estado elemental seguido de vaporización en la celda en el paso de luz del Espectrómetro Ó Hg2+ + NaBH4 --------> Hgo  + ...... Se aplica al análisis de Hg en niveles de ppb. La reducción química del elemento para formar un hidruro, seguido de la atomización en la celda calentada en el paso de luz del Espectrómetro As3+ + NaBH4 -----> AsH3  +….. AsH3 ----calor----> As°  + H2  Se aplica al análisis de As, Se, Te, Bi, Sn y Sb en niveles de ppb. Page 26

Generador de Hidruros Page 27

Limites de detección Limites de detección de flama Elemento Limite de detección Limite máximo permisible Al 0.20 Fe 0.005 Flama 0.30 As 0.00003 Hidruros 0.05 Mn 0.00015 0.15 Ba 0.70 Hg 0.00005 Vapor frío 0.001 Cd Pb 0.010 Cu 0.0015 2.0 Na 0.0003 200 Cr Zn 5.00 Limites de detección de flama Limites de detección de generación de hidruros o vapor frío * Limite máximo permisible en la norma de calidad de agua potable Unidades de mg/l Page 28

3.- Horno de Grafito Page 29

Horno de grafito flujo de gas externo contactos de grafito flujo de gas interno contactos de grafito inyección de muestra paso óptico al detector tubo grafito agua de refrigeración caja metálica

Absorción Atómica Horno de Grafito Tubo de Grafito µg/L (ppb) 31

Interferencias Page 32 Interferencia A que se debe Como se corrige Física o de matriz Diferencias físicas de los estándares y las muestras Igualando la matriz o empleando la técnica de adición de estándar Química Flamas frías (se generan óxidos) Empleando la flama de óxido nitroso - acetileno Espectral Longitudes de onda muy cercanas Poco frecuente en la actualidad Page 32

Limites de detección 0.20 Fe 0.005 Flama 0.30 As 0.00003 hidruros 0.05 Elemento Limite de detección Limite máximo permisible Al 0.0001 Horno de grafito 0.20 Fe 0.005 Flama 0.30 As 0.00003 hidruros 0.05 Mn 0.00015 0.15 Ba 0.00035 Horno de grafito 0.70 Hg Vapor frío 0.001 Cd 0.000002 Pb 0.00005 0.010 Cu 0.0015 2.0 Na 0.0003 200 Cr 0.000004 Zn 5.00 Unidades de mg/l Limites de detección de flama Limites de detección de generación de hidruros o vapor frío Limites de detección de horno de grafito * Limite máximo permisible en la norma de calidad de agua potable Page 33

Comparativo Flama Horno de Grafito Generador de hidruros Rápida Resultados de 5 a 10 seg El volumen de muestra es de ml Interferencias bien documentadas Las concentraciones analizables se encuentran en el rango de mg/l Resultados de 2 a 3 minutos El volumen de muestra es de ul Las concentraciones analizables están en el orden de ug/l (trazas) Resultados de 20 a 35 segundos El volumen de muestra empleados es de 1 ó 10 ml Aplicable a As, Se, Bi, Te, Sb, Sn y Hg. Las concentraciones analizables están en el orden de ug/l (trazas) Page 34

AAnalyst 400 Page 35

Análisis automatizado Software WinLab32 para AA Barra de herramientas Estado del Monitor Calibración Análisis automatizado Control de la Flama Resultados Page 36

Generador de Hidruros MHS-15 FIAS-100 FIAS-400 Page 37

Estándares certificados Page 38