Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas

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1 Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas
portada Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Material Didáctico Determinación de Pb, Ba y Sb resultantes de la deflagración de un arma de fuego mediante la Técnica de Absorción Atómica por Horno de Grafito

2 creditos

3 Objetivo general Presentar la metodología para llevar a cabo el análisis de los elementos Pb, Ba y Sb resultantes de la deflagración de un arma de fuego, mediante la Técnica de Absorción Atómica Objetivo General

4 Objetivos particulares
Cuantificación de Pb, Ba y Sb a través de la técnica de Espectrofotometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito Demostrar el fundamento de Espectrofotometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito Ventajas y desventajas entre los Métodos Cualitativos o Tradicionales (Parafina, Harrison-Gilroy, Rodizonato de Sodio) y los Métodos Cuantitativos (Absorción Atómica, Activación de Neutrones) Objetivos Particulares

5 Justificación Justificación Falta de confiabilidad de las técnicas tradicionales (Rodizonato de Sodio y Harrison Gilroy) Necesidad de una técnica confiable en el peritaje criminalístico del disparo de arma de fuego Cuantificación de la presencia de Pb, Ba, Sb como parámetro demostrativo del disparo de arma de fuego con técnica de alta sensibilidad y selectividad Bibliografía

6 Metodología de la Investigación Criminalística de los hechos producidos con arma de fuego
Ubicación en el Contexto Criminalístico La Balística Forense comprende el estudio de las armas de fuego como todos los demás elementos que contribuyen a producir el disparo y los efectos de éste dentro del arma, durante la trayectoria del proyectil y en el objetivo (Balística Interna, Balística Externa y Balística de Efecto) Angel Vélez Del total de muertes violentas en nuestro país, el Estado de Chihuahua ocupa uno de los primeros lugares Aspectos Genéricos Orden Reconstructivo Orden Identificativo ¿Cómo sucedió el hecho? Identificación y señalamiento del arma utilizada

7 video

8 Aspectos Primordiales a Resolver
Identificativas Aspectos Primordiales a Resolver Aspectos Primordiales a Resolver Establecer qué mano disparó el arma de fuego El fundamento de este aspecto es que cuando se dispara un arma de fuego, la mano que la empuña puede resultar maculada con gases, derivados nitrados, bario, plomo y antimonio Antiguamente no existía más método que el examen microscópico de la mano y olerla para identificar el olor a pólvora El Dr. Cubano A. Fernández Benítez recomienda algunas consideraciones sobre las manchas producidas por disparos de arma de fuego, enfatizando la conveniencia del uso de la parafina para captar productos nitrados en la mano, aplicando el reactivo Guthman (difenilamina-sulfúrica), denominando el procedimiento como Prueba de la Parafina

9 Establecer qué mano disparó el arma de fuego
Identificativas Aspectos Primordiales a Resolver Establecer qué mano disparó el arma de fuego Posteriormente se propone otras técnicas para identificar Ba, Pb y Sb, como la Prueba de Rodizonato de Sodio, que ha revelado satisfactoriamente la detección de carga de un arma de fuego, concluyendo que este examen es confiable En los últimos años se han venido aplicando técnicas más sofisticadas como el Análisis por Absorción Atómica, cuyo grado de confiabilidad en la detección de Ba, Pb y Sb es elevado, siempre que se realice la prueba una hora después de ocurridos los hechos, considerándola decreciente y casi nula a las ocho horas

10 Establecer la distancia del disparo
Aspectos Primordiales a Resolver Reconstructivas Establecer la distancia del disparo El fundamento que permite resolver este aspecto es que al disparar un arma de fuego sobre un objeto próximo, éste puede resultar maculado con derivados nitrados, Pb y otros compuestos radio-opacos El Dr. Gonzalo Iturrioz utiliza por primera vez la parafina para captar derivados nitrados en prendas de vestir, alrededor del orificio de entrada del proyectil para determinar la distancia a que se produjo el disparo ( poco confiable) También se ha aplicado la reacción orgánica (Griess, 1858) utilizada por Walker con fines forenses, la cual tiene por objeto identificar en la ropa del lesionado, la presencia de nitritos alrededor del orificio de entrada del proyectil (confiable) Ninguna prueba de laboratorio tiene valor absoluto, sino relativo, corroborativo, que en ciertos casos es decisivo, pero que debe interpretarse dentro de los límites estrictos dependiendo de su alcance

11 Ciencias Aplicadas en la Investigación Criminalística
Disciplina que se ocupa del reconocimiento, identificación y evaluación de la evidencia física, mediante métodos y técnicas para auxiliar la administración de justicia. Busca, analiza y evalúa los indicios que son testigos mudos que no mienten que pueden permanecer o ser recogidos por el delincuente en el lugar del hecho delictuoso. Criminalística Permite que los médicos forenses examinen el lugar de los hechos, el cadáver, el instrumento del delito y los indicios: sangre, semen, cabellos, fibras, etc., recurriendo a la Traumatología, Histiología, Anatomía, Patología, Serología y otras disciplinas. Biología

12 Ciencias Aplicadas en la Investigación Criminalística
Interviene auxiliando a la Criminalística por medio de Planimetría de la Optica, Fotografía, Análisis Espectral, Polarografía, Rayos X, Ultravioleta e Infrarrojos, Cromatografía, entre otras. Físico Química Esta nueva disciplina representa uno de los más recientes capítulos de la ciencia mediante el Análisis por Activación de Neutrones, nuevo y prometedor método para identificar la evidencia física Física Nuclear Fenómenos radioactivos Radiación beta Radiación gamma

13 P. Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font – J.T. Walker
Prueba de la Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font Técnicas P. Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font – J.T. Walker Detectar la presencia de nitratos y nitritos en la mano de una persona que disparó un arma de fuego, debido a los gases y productos procedentes de la deflagración de la polvora. Objeto Los productos de combustión de un disparo contienen nitritos y nitratos y en el comportamiento caracteristíco de los grónulos procedentes de dicha deflagración, con la solución sulfúrica de difenilamina, reactivo genérico de los nitrados. Fundamento

14 P. Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font – J.T. Walker
Técnicas P. Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font – J.T. Walker Material y Equipo Método Parafina semilíquida Solución de difenilamina sulfúrica Guantes Bolsas para separar Cinta adhesiva y marcadores Se hace un guante de parafina en la mano de quien disparó el arma de fuego. Los nitritos y nitratos quedan adheridos en la parafina; la cual al ponerse en contacto con la solución de difenilamina, desarrolla un color rojo; sin embargo, estos compuestos químicos se encuentran en el tabaco, en fertilizantes y en muchas otras sustancias

15 Fundamentos a favor de la Prueba de la Parafina
Los nitratos forman parte de la materia prima de todas las pólvoras Todas las pólvoras dejan residuos en la mano de quien dispara un arma Las partículas de la pólvora, se desintengran lentamente dando origen a una cauda, que muestra una característica reacción colorida Los Opositores a esta prueba afirman Los reactivos químicos que se utilizan, reaccionan también con sustancias que sin ser nitradas son inminentemente oxidantes, por lo que los reactivos no son específicos de los compuestos nitrados provenientes de la pólvora Resultados con Falsas Positivas Resultados con Falsas Negativas

16 Técnicas Prueba de la Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font Conclusión
Parafina Conclusió La prueba de la Parafina no es confiable, en tal virtud, no debe aplicarse, argumento avalado en el Primer Seminario sobre Aspectos Científicos del Trabajo Policiaco (Interpol, 1964), por lo que no tiene valor como evidencia de identificación en las Cortes Judiciales Conclusión

17 Técnicas Prueba del Rodizonato de Sodio Harrison – Gilroy Objeto
Tiene como finalidad identificar el Ba o Pb que pudieran haber maculado la mano de quien disparó, siendo posible la identificación por la coloración que resulta de la reacción química entre las sustancias de referencia y los elementos señalados (Pb del proyectil y Ba del fulminante) Objeto Esta prueba se fundamenta en la detección de residuos inorgánicos de Pb y Ba, mediante una reacción química con desarrollo de color en donde la sal de Rodizonato de Sodio reacciona en medio ácido con el Pb y Ba, produciendo la formación de Rodizonato de Pb y/o Ba. Complejo insoluble de color rojo escarlata y rosa marrón respectivamente, que observados al microscopio aparecen como puntos de dichos colores Fundamento

18 Técnicas Prueba del Rodizonato de Sodio Harrison – Gilroy
Fragmentos de tela blanca de algodón de 2 cm. x 2 cm. Goteros Laminillas Portaobjetos Acido Nítrico al 2% Solución acuosa reciente de Rodizonato de Sodio al 0.2%, protegiéndola de la luz Acido Tartárico Agua Desionizada Microscopio estereoscópico Material y Equipo

19 + + + - Prueba del Rodizonato de Sodio Método
Rodizonato / Metodo Prueba del Rodizonato de Sodio Método Humedecer la tela con dos gotas de ácido nítrico al 2% Limpiar con diferentes fragmentos de tela, la región dorsal y palmar de la mano (2/5 partes) Colocar los fragmentos de tela en laminillas portaobjetos Interpretación de Resultados + Si se observa coloración rosa marrón la prueba es positiva para Ba En cada fragmento de tela, se ponen dos gotas de solución buffer y se agita + Si se observa coloración rojo escarlata la prueba es positiva para Pb + Si hay una mezcla de esas coloraciones la prueba es positiva para ambos elementos - Si no hay ninguna de esas coloraciones la prueba es negativa Se analizan al final, macro y microscópicamente los fragmentos de tela Poner dos gotas de solución de Rodizonato de Sodio en cada una de las partes tratadas químicamente con anterioridad

20 Prueba del Rodizonato de Sodio
Rodizonato / Metodo Prueba del Rodizonato de Sodio Conclusión Este método se sigue utilizando hasta la fecha, pero tiene la desventaja de que está en función de la cantidad de residuos depositados sobre las manos de la persona, por lo que no se puede precisar si una persona disparó o no un arma de fuego, además de que su baja sensibilidad dará falsas negativas.

21 Análisis por Activación de Neutrones
Técnicas Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col Análisis por Activación de Neutrones Determinar la concentración de Sb y Ba por la formación de radioisótopos resultantes de un bombardeo con Neutrones Objeto Está basado en la producción de radioisótopos o reacciones nucleares resultantes de un bombardeo de neutrones, seguido de la detección y medición de los diferentes radioisótopos formados. Fundamento

22 Análisis por Activación de Neutrones
Técnicas Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col Análisis por Activación de Neutrones Convertir la muestra problema en material radioactivo (radioisótopos), a fin de que emitan radiaciones gamma. La muestra radiactiva se expone a un crista de centelleo, el cual convierte los rayos gamma que lo atraviesan en destellos luminosos, que son transformados por tubos fotomultiplicadores en pulsaciones eléctricas con voltaje proporcional a la energía de los rayos gamma emitidos. Estos impulsos son separados en grupos de diferente energía por el aparato electrónico llamado analizador diferencial de canales. El resultado es observado en forma de gráfica en la pantalla de un osciloscopio, la que proporciona información relativa a la clase y cantidad de elementos radioactivos existentes en la muestra analizada. Método

23 Análisis por Activación de Neutrones
Técnicas Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col Análisis por Activación de Neutrones El inconveniente de esta técnica es que solo identifica a dos componentes no combustibles de la mezcla de detonación (Sb y Ba), como residuos detectables de la mayoría de los cartuchos; por esta razón este método se emplea en combinación con absorción atómica para la detección de Pb, además de que el análisis por activación de neutrones consume demasiado tiempo y es muy costosa. Conclusión

24 Espectrofotometría de Absorción
Técnicas Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama Espectrofotometría de Absorción Identifica Ba, Pb y Sb en zonas maculadas producidas por el disparo de un arma de fuego, basándose en la absorción de luz a diferentes longitudes de onda, las cuales son características para estos elementos en sus diferentes estados atómicos Objeto Método rápido, de fácil operación y cuya sensibilidad es comparable con la del Análisis por Activación de Neutrones El análisis cuantitativo por absorción atómica con horno de grafito, se basa en la medida de la radiación electromagnética absorbida por átomos a cuantificar Fundamento

25 Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
Material / Reactivos Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama Hisopos de algodón Tubos de ensaye desechables de 12 mm. x 75 mm. Cinta adhesiva Tanque de argón alta pureza Micropipetas de 10 ul. Espectrofotómetro de absorción atómica con horno de grafito Material Agua desionizada Acido nítrico 1N Solución estándar de Pb Solución estándar de Ba Solución estándar de Sb Reactivos

26 Absorción Atómica/Método
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama Limpiar zona de maculación con hisopo humedecido con ácido nítrico 1M Colocar cada hisopo en los tubos de ensaye previamente marcados con nombre, número de averiguación previa, número de llamado, fecha de los hechos y mano a que corresponde la muestra Extraer los elementos metálicos de los hisopos adicionando 2ml. de ácido nítrico 1M Método Agitar durante 15 – 20 minutos y filtrar Se inyectarán 10 ul de soluciones estándar de Ba, Pb y Sb Tomar una alícuota de 10 ul. e inyectarlos sobre la banda de tantalio El hisopo se desecha y el líquido sobrenadamente se utiliza para el estudio Tomar las lecturas Sb a nm Pb a nm Ba a nm Tratar las muestras estandar y los blancos de la misma forma que se indica en el cuadro anterior

27 Absorción Atómica/Método
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama El método de absorción atómica con horno de grafito es ideal para el análisis de pequeñas concentraciones de residuos, además de que se requiere pocos microlitros de muestra, para determinar y cuantificar un análisis, por lo que es un método sensible, lineal, reproducible y repetible Conclusión

28 Interpretación de Resultados
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama Interpretación de Resultados + Cuando los elementos se encuentran entre los siguientes límites: Límite mínimo Límite máximo Bario ppm ppm Antimonio ppm ppm Plomo ppm ppm - Cuando los elementos no alcancen el límite mínimo + Falsa Se determina cuando la concentración de partículas metálicas analizadas sobrepasa el límite máximo, lo cual indica que existe contaminación por causas ajenas al disparo - Falsa Se obtiene cuando las muestras de las manos del presunto responsable sean tomadas ocho horas después de haber sucedido los hechos

29 Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito
La Absorción Atómica es una técnica analítica que implica la absorción de energía luminosa por átomos en estado basal La Absorción atómica por horno de grafito tiene gran reputación en análisis de rutina por su capacidad de cuantificación de metales a nivel traza en una gran variedad de muestras Historia

30 Absorción Atómica Flama VS Horno
Ofrece ventajas para analizar elementos en muestras convencionales En análisis más finos, requiere apoyo de sistemas alternos como el horno de grafito y el generador de vapor e hidruros Flama La vaporización de elementos se realiza por atomización generando una densa población de átomos en estado basal (2 – 4 seg.) en contraste con la baja densidad de átomos y corto tiempo de flama Es 100 veces más sensible que el sistema de flama Horno 68 elementos Sencillo Rápido Conveniente Económico Niveles % a ppm Interferencias Eficiencia de atomización Volumen de muestra Ventajas Desventajas Niveles de ppb Muestras complejas Manejo de muestras Volumen de muestras Eficiencia de atomización Pocas interferencias 40 Elementos Precisión Costoso Ventajas Desventajas

31 Sistema de Atomización
El sistema tiene un tubo de grafito colocado axialmente al camino óptico de la lámpara La muestra se introduce en el orificio y se deposita sobre la pared interna del tubo El tubo es calentado por la resistencia con bajos voltajes y protegida de oxidación por la acción del oxígeno del aire con un gas inerte ( N2 o Ar) durante el proceso En el centro del tubo de grafito se producen átomos libres en estado basal El sistema es enfriado con una corriente de agua fría que pasa por sus paredes internas Principales características que debe cumplir un Sistema Atomizador

32 Proceso / Horno de Grafito
Proceso de Atomización por Horno de Grafito Proceso / Horno de Grafito Proceso de Atomización Secado Calcinado o Mineralizado Atomizado Analiza individualmente un volumen fijo de muestras La función de este sistema es generar una población de átomos libres en estado basal de manera que la energía luminosa del haz, pueda ser absorbida y medida Formación de Atomos Libres La generación de átomos libres está relacionada con el grafito y el analito La disminución de átomos asume un decremento de óxidos del metal por el carbón La baja temperatura para la formación de átomos sugiere el siguiente proceso: MxOy(sol) + yC(sol) xM(gas) + yCO(gas)

33 Programas de Atomización
Desarrollo de Programas de Atomización Programas de Atomización El desarrollo de un programa de atomización consiste en la selección adecuada de la temperatura y el tiempo de calentamiento, debiendo considerar otros parámetros como el tipo, tiempo y flujo de gas, para evitar la pérdida del analito Para una adecuada selección es necesario: Analito Tipo de Matriz Volumen de Muestra Intervalo de Inyección Uso y concentración del Modificador Temperaturas, intervalos de calentamiento y tiempo del secado, calcinado y atomizado Flujo de gas durante el secado, calcinado y atomizado Limpieza del tubo Tiempos de enfriamiento La respuesta analítica puede ser clasificada en: Atomización de Pared Atomización en Plataforma Es relevante todo conocimiento previo sobre propiedades fisico-químicas, componentes, viscosidad y punto de ebullición del analito

34 Programa de At omización - Parámetros del Horno, Programa para Ba
Atomización en Pared Atomización en Pared La muestra es depositada sobre la pared interna del tubo de grafito y calentada por contacto directo al mismo Etapas secado calcinado atomizado Selección cuidadosa de temperatura y tiempo de calentamiento Normal No Normal No Normal No Normal No Normal No Normal No Normal Si Normal Si Programa de At omización - Parámetros del Horno, Programa para Ba Paso Temperatura Tiempo Flujo de Gas Tipo de Gas Lectura No (1oC) (sec.) (L/min.) Mantenimiento Secado Flujo de Gas Calcinado a Mineralizado Atomizado

35 Atomización en Plataforma
En un análisis con plataforma pirolítica, existe una diferencia de temperatura de 100o a 200oC entre ésta y el tubo Deben asignarse las temperaturas mayores en el programa de atomización y modificar los tiempos de atomización La señal en la mayoría de los elementos muestra una ligera pérdida de sensibilidad Un programa de atomización en plataforma se desarrolla bajo los mismos principios que en pared, considerando los aspectos antes mencionados Secado, Calcinado y Atomizado Limpieza y Enfriamiento Optimización de la Señal Mantenimiento

36 Interferencias Puede utilizarse:
La señal puede ser mejorada mediante la cuidadosa selección del programa de atomización Puede utilizarse: Argón como gas inerte Verificar visual y auditivamente que la muestra es secada adecuadamente (sin ebullición) En caso de ser necesario, asignar temperaturas máximas permitidas de calcinación cuidando evitar pérdidas del analito Incrementar la temperatura de atomizado en intervalos de 100oC y para matrices extremadamente difíciles, usar intervalos de 50oC Utilizar rampas de calentamiento Usar inyecciones múltiples previas de atomización Incrementar el volumen de muestra inyectada Utilizar modificadores químico de matriz Tipos de interferencia Supresión y/o compensación de interferencias Correctores de interferencias Modificadores químicos Paladio como modificador

37 Componentes / Espectrofotómetro
Componentes Básicos de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica (h) (i) (c) (b) (a) (e) (d) (f) (g) (j) Fuente de Radiación Modulador Celda de muestra Monocromador Detector f) Electrónica Registrador Haz de referencia Haz de muestra Recombinador de haz

38 Ley de Beer Ley de Beer Las características de interés en las mediciones por absorción atómica son: Monto de luz Longitud de onda resonante que es absorbida Conforme el número de átomos se incremente en el paso de la luz, la cantidad absorbida, se incrementará predeciblemente A = abc Se puede efectuar una determinación cuantitativa del analito presente, midiendo la cantidad de luz absorbida A= absorbencia a= coeficiente de absortividad b= longitud de la celda c= concentración de especies absorbentes La absorbencia es el término más conveniente para caracterizar la absorción de luz en la espectrofotometría de absorción, pues esta cantidad guarda una relación lineal con la concentración

39 Procedimiento Analítico
Procedimiento Analítico en un hecho de arma de fuego por Espectrofotometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito Procedimiento Analítico Toma de muestra Limpiar la zona de maculación de la mano derecha e izquierda (región palmar y dorsal) con el hisopo humedecido previamente con acido nitrico 1M Colocar cada uno de los dos hisopos en los tubos de ensaye que han sido marcados con los siguientes datos: Nombre, No. de averiguación previa, fecha y mano a la que corresponde la muestra Extraer los elementos metálicos contenidos en los hisopos adicionando 2ml de acido nítrico 1M Se preparan soluciones estándares de cada uno de los elementos que se van a analizar Se utilizan muestras control o blanco en las determinaciones y se someten a la misma preparación y procedimientos analíticos que las muestras problema Se agita durante 15 ó 20 min. y se filtra. Se desecha el hisopo y el líquido sobrenadante se utiliza para el estudio El Antimonio y el Plomo se determinanan comparándolos con estándares preparados en las concentracones apropiadas Se agregan 1.5 mg. de Cloruro de Sodio a cada muestra para que el Bario se absorba y se determine posteriormente Las pruebas se realizan en un espectrofotómetro de absorción atómica con horno de grafito con sus respectivos programas para los tres elementos

40 operación y método / plomo
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de plomo en Horno de Grafito operación y método / plomo Preparar solución estandar de 1000 mg / L de plomo, disolviendo gr. de nitrato de plomo ( Pb ( NO3)2 ) y diluir en un litro de ácido nítrico al 1% (v/v) Condiciones estándar de operación -Se emplea una lámpara de descarga sin electrodos y una fuente de poder - Generalmente la radiación emitida por lámparas de descarga sin electrodos son más intensas y más sensitivas que la lámpara de cátodo hueco Longitud de onda (Nanómetros = nm ) Abertura espectral nm Ruido relativo

41 operación y método / Antimonio
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de Antimonio en Hornro de Grafito Preparar solución estándar de 1000 mg / L de antimonio disolviendo gr. de Tartrato de Antimonio y Potasio hemihidratado. K ( SbO ) C4H 406.1/2 H2O y diluirla en un litro de agua desionizada Añadir fósforo a la concentración del ácido de las muestras y de los estándares Condiciones estándar de operación Tanto lámparas de descarga como de cátodo hueco son disponibles para el antimonio Longitud de onda (Nanómetros = nm ) Abertura espectral nm Ruido relativo

42 operación y método / Bario
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de Bario en Horno de Grafito Preparar la solución estándar de mg / L de Bario Disolver gr. de Carbonato de Bario ( BaCO3 ) y diluir en un litro de Acido Clorhídrico al 1 % ( v / v) Interferencias Condiciones estandar de operación: La ionización puede ser controlada por la adición de una sal alcalina ( 0.1% o más de Potasio como Cloruro ) Para las muestras y estándares Longitud de onda (Nanómetros = nm ) Abertura espectral nm Ruido relativo Se utiliza lámpara de cátodo hueco

43 Conclusiones Conclusiones Consideramos que la técnica de espectrofotometría de absorción atómica es la más importante en comparación con la de análisis de activación de neutrones y de otras técnicas de origen químico La espectrofotometría de absorción atómica es un método simple, confiable y puede realizar el análisis atómico en poco tiempo además el costo es razonable para los laboratorios El análisis de activación de neutrones es un método muy confiable, sin embargo, es tardado y el costo de la instrumentación es prohibitivo para la mayoría de las agencias de gobierno

44 Conclusiones Conclusiones Con la técnica de rodizonato de sodio se pueden determinar elementos de bario y plomo. Sigue siendo utilizada en varios países, con mejores resultados que los obtenidos con la prueba de la parafina. Los falsos positivos y negativos son bajos, siendo escasas las probabilidades de maculación ajenas al disparo y el grado de confiabilidad de la prueba es media. La prueba de la parafina que identifica derivados nitrados, en la actualidad resulta obsoleta debido a sus comprobados falsos positivos y falsos negativos.

45 Recomendaciones Recomendaciones En el laboratorio es recomendable aplicar el método científico con todos sus pasos sistematizados La espectrofotometría de absorción atómica es recomendable más que otras técnicas para detectar trazas de elementos en el análisis de disparo por arma de fuego, ya que este método resulta ser más confiable y además es adecuado para los análisis de rutinas en manos de analistas poca experiencia En la mayoría de los casos se puede realizar un análisis espectral atómico en pocos minutos.

46 Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas
Final Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Químico Bacteriólogo Parasitólogo Gloria María Dorado Alvarez Químico Industrial Janet Virginia Madrid González Producción Para Obtención de Título: w w w . b o c e t o . n e t

47 Bibliografía Bibliografía Bander, Gary T. 1994, Métodos Instrumentales de Análisis en Química Clínica, Editorial ACRIBIA S.A., España Christian, Gary D. 1993, Química Analítica, Editorial Limusa, México, D.F. Curso de Absorción Atómica, GBC Instrumentación, México, D.F. Moreno González, L. Rafael, 1998, Compendio de Criminalística, Editorial Porrúa, México Moreno González, L. Rafael 1982, Manual de Introducción a la Criminalística, Editorial Porrúa, México Simoni, C. 1980, Medicina Legal Judicial, Editorial JIMS, Barcelona. Skoog Douglas A, Leary, 1994, Análiisis Instrumental, Mc Graw Hill, España Tello Flores, F. Javier, Medicina Forense, Editorial Colección Textos Jurídicos Universitarios

48 Antecedentes Históricos
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito Antecedentes Históricos Antecedentes Históricos Primer atomizador por tubo de carbón desarrollado en Australia; otros por horno de grafito eran creados en europa y América 1970 Combinación de las virtudes del primer modelo con los de Europa y América, presentando problemas de reproducibilidad con elementos formadores de carburos refractarios 1971 Nuevos sistemas eliminaron muchos de los problemas de reproductibilidad 1972

49 Antecedentes Históricos
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito Antecedentes Históricos Antecedentes Históricos Los siguientes sistemas mantenían la simplicidad en el manejo de modelos anteriores con mayor control del calentamiento, enfriamiento y monitoreo de temperatura 1976 El tubo de grafito es calentado por resistividad longitudinal. Además se usan las plataformas pirolíticas y modificadores de matriz 1981 Nuevas mejoras con la introducción de modelos automatizados y se desarrolla el sistema de corrección de interferencias de fondo por efecto Zeeman sobre el atomizador por tubo de grafito 1986

50 Características / sistema atomizador
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito Características / sistema atomizador Principales características que debe cumplir un sistema atomizador El atomizador debe ser tubular El tubo debe ser de grafito pirolítico o tener cubierta pirolítica Debe ser capaz de soportar intervalos amplios de calentamiento El atomizador debe ser suficientemente largo para retener los átomos El atomizador debe tener un mínimo de área en su sección transversal Tubos de Grafito Plataformas Pirolíticas Cubiertas pirolíticas

51 Tubos de Grafito Tipos Particionados De Meseta De Partición Cortada
Son diseñados para retener muestras de baja tensión superficial en la parte central De Meseta Se utilizan para análisis que requieren el uso de plataformas pirolíticas Clilindro de carbón grafito de 2 cm. de largo x 0.5 cm. de diámetro interno con orificio central através del cual se deposita la muestra De Partición Cortada Son empleados en análisis con o sin plataforma pirolítica Tipos Plataformas Pirolíticas Cubiertas pirolíticas

52 Plataformas Pirolíticas
Pieza de grafito pirolítico sólido con una depresión central diseñada para contener un volumen máximo de 40 pd de muestra Al ser instaladas las plataformas están en contacto en cuatro puntos con el tubo de grafito La plataforma debe ser insertada dentro del tubo y la muestra depositada sobre la depresión de ésta en lugar de la pared del tubo Cubiertas pirolíticas

53 Cubiertas Pirolíticas
Densa y dura capa de carbón pirolítico formada sobre el grafito sustrato, cuyo grosor es de 30x10 –4 cm. Proporcionar una eficiente reducción del efecto por interferencias químicas en fase de vapor La cubierta es relativamente impermeable a los gases calentados Ventajas Químicamente carece de reactividad

54 Atomización en Pared Secado
Atom. Pared/Secado Atomización en Pared Secado Esta etapa debe proporcionar la completa desolvatación de la muestra La temperatura de secado debe ser justamente 1o ó 2oC por debajo del punto de ebullición del disolvente, evitando la pérdida de muestra por ebullición violenta En una mezcla de disolventes se seleccionan diferentes temperaturas gradualmente, iniciando con el menor punto de ebullición El tiempo total de secado es de 2 a 3 seg. por ul de muestra depositada Flujo de Gas Calcinado a Mineralizado Atomizado El máximo flujo (3.0 L/min.) de gas durante el secado

55 Atom. Pared/Flujo de Gas
Atomización en Pared Flujo de Gas El flujo de gas pasa através y alrededor del tubo de grafito, ayudando a eliminar del atomizador, los productos resultantes de la muestra en cada etapa Los gases generalmente utilizados son N2, Ar, ó Ar : H2 (95:5%) El uso del argón en la etapa de atomización produce mejor respuesta que con N2 para todos los elementos Es indispensable el uso de argón a temperaturas por arriba de 2500oC Calcinado a Mineralizado Atomizado

56 Atomización en Pared Calcinado o Mineralizado
Atom. Pared/Calcinado En la etapa de calcinado, deben ser removidos los componentes orgánicos y sales resultantes sin pérdida del analito La temperatura puede ser entre 200 a 1200oC sin eliminación de analito El tiempo de calcinado es entre 10 y 30 seg. para matrices moderadas Muestras simples requieren de temperaturas bajas y tiempos cortos Paro de Gas Detener el flujo de gas entre el calcinado y atomizado es vital, pues el analito puede ser arrastrado en el último paso del calcinado Muestras con matrices complejas requerirán de una cuidadosa selección de ambos parámetros El flujo máximo de gas durante el calcinado provee de una eliminación eficiente de los residuos resultantes de la misma Atomizado

57 Atomización en Pared Atomizado
Atom. Pared/Atomizado Atomización en Pared Atomizado Involucra un calentamiento rápido desde el calcinado hasta la temperatura de atomización, presentando variación en la temperatura de atomización, de elemento a elemento, además de poder cambiar con un mismo elemento en diferente matriz. La temperatura óptima de atomización es de 1600 a 2700oC El tiempo de atomización asignado es de 2 a 3 seg. Se suprime el flujo de gas durante la atomización Se asigna un paso de 50 a 100oC y arriba de la temperatura de atomización durante 2 seg. (opcional) Al final de una atomización en pared es recomendable un paso de limpieza del tubo

58 Atom. Plataforma/ Secado, Calcinado y Atomizado
Atomización en Plataforma Secado, Calcinado y Atomizado Atom. Plataforma/ Secado, Calcinado y Atomizado La temperatura apropiada debe ser asignada entre 100 a 200oC arriba de la recomendada en pared En todos los casos el tiempo de calentamiento será el mismo o ligeramente modificado En una atomización en plataforma es indispensable una etapa de enfriamiento para asegurar que la plataforma se encuentre siempre a la misma temperatura Se fija un paso de enfriamiento de 40oC durante seg. a la misma temperatura Se fija un paso extra de 5-10 seg. a la misma temperatura Limpieza y Enfriamiento Optimización de la señal La señal siempre será representada mediante un pico, siendo su forma y tamaño muy variables

59 Atom. Plataforma/ Mantenimiento
Atomización Mantenimiento Atom. Plataforma/ Mantenimiento Este servicio permite mantener el instrumento siempre dentro de especificaciones analíticas del proveedor y óptimas condiciones de funcionamiento Debe llevarse a cabo mediante contrato con el proveedor, el cual deberá contar con un laboratorio de servicio Mantenimiento Interno Tipos Comprende la revisión continua o programada de los componentes del sistema atomizador responsables directos de proporcionar la máxima sensibilidad analítica Mantenimiento Provisto

60 Atom. Plataforma/Mantenimiento
Atomización Mantenimiento Atom. Plataforma/Mantenimiento Se inspecciona la superficie de los electrodos, ésta no debe presentar daños o depósito de sales, pues conduciría a resultados imprecisos. Es suficiente un paño de algodón, impregnado con una solución metanol / agua (10%) Si hay señales que indiquen un contacto inadecuado entre los electrodos y tubo de grafito, será necesario reemplazarlos Electrodos Los tubos nuevos deben acondicionarse antes de la primera inyección, calentándolos 2 ó 3 veces a 3000oC con el máximo flujo de gas La vida útil de los tubos depende de la temperatura y el tiempo de calentamiento durante el programa de atomización El tiempo de vida de un tubo es de 500 – 1000 atomizaciones o calentamientos a 2600oC en muestras acuosas utilizando gas Ar Tubos de Grafito

61 Atom. Plataforma/Mantenimiento
Atomización Mantenimiento Deben ser verificadas periódicamente para asegurar el adecuado paso de haz de luz através del tubo de grafito Ventanas de cuarzo Se requiere una solución de enjuague que contenga 0.005% de tritón x-100 ó HNO3 al 0.01% en muestras acuosas para evitar errores por contaminación con el capilar del automuestrador Automuestreador

62 Atom. Plataforma/ Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Atom. Plataforma/ Interferencias Tipos de Interferencias en el Horno de Grafito Físicas Químicas No específicas Incandescencia Interferencias físicas En horno de grafito los efectos por viscosidad y tensión superficial pueden afectar la reproducibilidad de los resultados, debido a su efecto sobre el volumen de muestra inyectado y grado de dispersión dentro del tubo. La baja tensión superficial de una solución tiende a dispersarse a lo largo del tubo y la vaporización del analito a partir de diferentes puntos dentro del tubo afecta las lecturas como resultado de: El tiempo de residencia de los átomos Existe un gradiente de temperatura

63 Atom. Plataforma/ Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Atom. Plataforma/ Interferencias Interferencias Químicas Se deben a la acción de especies propias de la matriz, éstas preferentemente deben eliminarse durante la calcinación mediante la adecuada selección de parámetros Las interferencias químicas son catalogadas por: Interferencias en fase de vapor Interferencias en fase condensada

64 Atom. Plataforma/ Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Atom. Plataforma/ Interferencias Ocurren cuando la nube atómica es alterada como resultado de interacciones de los componentes de la matriz con el analito Este tipo de interferencias pueden ser suprimidas o minimizadas con el uso de plataformas pirolíticas Está presente cuando un compuesto volátil del analito es perdido durante la etapa de secado o calcinado antes de alcanzar la temperatura de atomización El uso de modificadores químicos de matriz son la mejor alternativa para eliminar interferencias químicas en fase de vapor y en fase condensada cuando el programa de atomización o las plataformas no son suficientes para suprimirlas Interferencias en fase de vapor Interferencias en fase condensada

65 Atom. Plataforma/ Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Es una señal falsa provocada por absorción molecular de sales, las cuales son vaporizadas durante la atomización o por dispersión del haz provocado por partículas Las interferencias de fondo son más pronunciadas en la región UV que en la visible (< 250nm); para ser corregidas se usan sistemas correctores tales como: Deuterio (Lámpara de Deuterio) Zeeman (Campo Magnético) Se debe a la intensa señal de luz emitida por el tubo de grafito a altas temperaturas (>1000oC) Para minimizar las interferncias por incandescencia, el atomizador debe ser alineado y ajustado a la altura del horno para obtener la máxima señal de la lámpara de cátodo hueco y deben utilizarse ranuras con altura reducida Interferencias en fase de absorción no especifica o de fondo Incandescencia Supresión y/o compensación de interferencias Correctores de interferencias Modificadores químicos Paladio como modificador

66 Atom. Plataforma/ Supresión Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Supresión y/o Compensación de interferencias Atom. Plataforma/ Supresión Interferencias Elimina diferencias físico-químicas entre estándares y muestras, mediante un proceso que consiste en la toma de varias alicuotas de una muestra representativa y adiciona a éstas, diferentes cantidades de estándar de concentración conocida Corrige interferencias no específicas o de fondo que ocurren cuando el haz de luz se absorbe o dispersa por especies moleculares o partículas sólidas en la zona de lectura La corrección es simple, con la ayuda de una fuente de radiación de tipo continuo, la cual usualmente es una lámpara de Deuterio, que presenta un espectro de emisión intenso desde 190 hasta 425 nm. En un instrumento de AA, la señal de la lámpara de cátodo hueco (HCL) y de Deuterio (D2) son moduladas y el detector está capacitado para diferenciar estas pulsación vía electrónica por diferenciar esta pulsación vía electrónica por modulación sincrónica Adición de estándares Corrector de fondo o Lámpara de Deuterio Correctores de interferencias Modificadores químicos Paladio como modificador

67 Atom. Plataforma/ Supresión Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias Supresión y/o Compensación de interferencias Al igual que el de Deuterio, tiene por objeto, sustraer la señal de absorbencia de fondo, de la absorbancia total para obtener únicamente la absorción atómica El sistema de Zeeman consiste en aplicar un campo magnético sobre el horno, ya sea en forma longitudinal o trasversal al haz de luz Corrector de fondo de Zeeman

68 Atom. Plataforma/ Deuterio vs Zeeman
Atomización en Plataforma Interferencias Deuterio vs Zeeman No hay pérdida de sensibilidad o rango de trabajo Aplicable a horno flama y generador Efectivo para casi todas las situaciones de corrección Relativamente fácil y económico Deuterio Ventajas Zeeman Mayor exactitud en corrección de identificación de interferencias estructurales Corrige algunas interferencias espectrales Corrección a cualquier longitud de onda Beneficios de doble haz con óptica de haz sencillo Uso de solo una lámpara Reducción de sensibilidad Curvaturas severas en gráficas de calibración Costoso Puede no corregir algunas interferencias estructurales Requiere del uso de una lámpara de Deuterio No corrige interferencias a longitudes de onda altas (visibles) Puede no corregir interferencias espectrales Desventajas Modificadores químicos Paladio como modificador

69 Atom. Plataforma/ Modificadores Químicos
Atomización en Plataforma Interferencias Modificadores Químicos Atom. Plataforma/ Modificadores Químicos Su finalidad es alterar la volatidad del analito o componentes de la matriz Los efectos deseables con el uso de modificadores químicos son: Desplazar la temperatura de atomización Permitir temperaturas de calcinación mayores Mejorar la sensibilidad analítica Algunos modificadores son empleados para remover a temperaturas bajas los componentes de la matriz, de tal forma que la señal del analito no se vea afectada por su influencia Paladio como modificador

70 Atom. Plataforma/Paladio como Modificador
Atomización en Plataforma Interferencias Paladio como Modificador El Paladio (Pd) ha proporcionado una mejor estabilidad para la mayoría de los elementos analizados por horno de grafito Un aspecto extremadamente importante del Pd es que debe ser previamente reducido a su forma metálica para obtener los beneficios deseados Atom. Plataforma/Paladio como Modificador Formas más comunes de reducir Pd en análisis por horno de grafito: Preinyección Solución reductora de acido cítrico (2%) Mezcla de gases Ar-H2 (95.5%)