Análisis Instrumental

67
ANÁLISIS INSTRUMENTAL: ESPECTROFOTOMET RIA DE ABSORCIÓN ATOMICA La absorción atómica está basada en la utilización átomos al estado de vapor activados mediante energía electromagnética o energía térmica, Midiendo la energía absorbida o emitida por los átomos al pasar a un estado activado o al volver del estado activado.

description

descripcion de AAS

Transcript of Análisis Instrumental

Page 1: Análisis Instrumental

ANÁLISIS INSTRUMENTAL: ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCIÓN ATOMICALa absorción atómica está basada en la utilización átomos al estado de vapor activados mediante energía electromagnética o energía térmica, Midiendo la energía absorbida o emitida por los átomos al pasar a un estado activado o al volver del estado activado.

Page 2: Análisis Instrumental

ANTECEDENTES La espectrofotometría es generalmente

considerada de haber iniciado en 1966 con el descubrimiento del espectro solar de Newton. Wallaston repitió el experimento de Newton y en 1802 reportaron que el espectro solar estaba intersectado por un número de líneas oscuras.

Fraunhofer investigo estas líneas de intersección y en 1823 estaba disponible para determinar sus longitudes de onda.

Page 3: Análisis Instrumental

La AAS, AES y luego la espectroscopia de Absorción Fluorescencia se asociaron con un periodo emocionante en la astronomía y la física atómica fundamental. La espectroscopia de emisión atómica fue la primera reintegrada al campo de la química analítica inicialmente en arco y espectrografía de chispa y luego a través de la obra de Lunegardh que en 1928 demostró que AES en una llama de aire-acetileno este sistema a fines de análisis agrícola. Sin embargo la técnica fue relativamente descuidada hasta el desarrollo de plasma acoplado inductivamente como una célula de átomo de Greenfield en el Reino Unido y Fassel en EEUU que supero muchos de los problemas asociados con las llamas, arco y chispa.

Page 4: Análisis Instrumental

OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL Ampliar conocimientos acerca de las técnicas

espectrofotométricas de absorción atómica  

OBJETIVO ESPECIFICO  Citar los principios o leyes que enmarcan cada unas

de las técnicas. Señalar las aplicaciones que tienen las técnicas

espectrofometricas Mostrar la instrumentaciones y desviaciones en cada

técnicas   

Page 5: Análisis Instrumental

INTRODUCCIÓNLa espectroscopia es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante. Tiene aplicaciones en astronomía, física, química y biología, entre otras disciplinas científicas. El análisis espectral se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda y se relacionan con los niveles de energía implicados en una transición cuántica. Inicialmente las técnicas estuvieron limitadas a la región visible del espectro electromagnético, por lo que ha esta técnica espectroscópica se le llamó Colorimetría, ya que la intensidad de color está directamente relacionada a la concentración de la especie absorbente. Hoy en día prácticamente no existe ningún laboratorio o proceso industrial que prescinda de las técnicas espectroscópicas.

Page 6: Análisis Instrumental

LA ESPECTROSCOPIA ATÓMICA SE DIVIDE EN TRES CLASES:

1. Espectroscopía de Emisión Atómica

( EEA)

2. Espectroscopía de Absorción Atómica

(EAA)

3. Espectroscopía de Fluorescencia

Atómica (EFA)

Page 7: Análisis Instrumental

MARCO TEORICO

La espectroscopia de absorción atómica (a menudo llamada espectroscopia AA o AAS, por Atomic absorption spectroscopy) es un método instrumental de la química analítica que permite medir las concentraciones específicas de un material en una mezcla y determinar una gran variedad de elementos.

Haga clic en el icono para agregar una imagen

Page 8: Análisis Instrumental

Esta técnica se utiliza para determinar la concentración de un elemento particular (el analito) en una muestra y puede determinar más de 70 elementos diferentes en solución o directamente en muestras sólidas utilizadas en farmacología, biofísica o investigación toxicológica.

La base de la espectroscopia de absorción atómica (EAA) la entregó Kirchhoff al formular su ley general: « cualquier materia que pueda emitir luz a una cierta longitud de onda también absorberá luz a esa longitud de onda».

Page 9: Análisis Instrumental

PRINCIPIO DE ABSORCIÓN ATOMICASi un átomo que se encuentra en un estado fundamental absorbe una determinada energía, éste experimenta una transición hacia un estado particular de mayor energía. Como este estado es inestable, el átomo regresa a su configuración inicial, emitiendo una radiación de una determinada frecuencia.

 

La frecuencia de la energía radiante emitida corresponde a la diferencia de energía entre el estado excitado (E1) y el estado fundamental (Eo) como se encuentra descrito en la ecuación de Planck:

h = constante de Planck

υ = Frecuencia

c = velocidad de luz

λ = longitud de onda

 

Page 10: Análisis Instrumental

Según la teoría atómica, el átomo puede alcanzar diferentes estados (E1, E2, E3,…) y de cada uno de ellos emitir una radiación (λ1, λ2, λ3,…) característica, obteniéndose así un espectro atómico, caracterizado por presentar un gran número de líneas discretas. En absorción atómica es relevante solamente aquella longitud de onda correspondiente a una transición entre el estado fundamental de un átomo y el primer estado excitado y se conoce como longitud de onda de resonancia. De la ecuación de Planck, se tiene que un átomo podrá absorber solamente radiación de una longitud de onda (frecuencia) específica. En absorción atómica interesa medir la absorción de esta radiación de resonancia al hacerla pasar a través de una población de átomos libres en estado fundamental.

Page 11: Análisis Instrumental

INSTRUMENTACIÓN Espectroscopia óptica. La figura 1. Muestra la instrumentación básica

necesaria para cada técnica, definiremos los componentes donde los átomos son producidos y vistos como la célula de átomos. Pero para absorción atómica y espectroscopia de fluorescencia atómica una fuente de luz externa es utilizada para excitar a los átomos en estado fundamental. En AAS, la fuente se ve directamente y la atenuación de la radiación mide. En espectroscopia de fluorescencia atómica la fuente no es vista directamente pero se mide la re-emitancia de radiación.

Page 12: Análisis Instrumental

INSTRUMENTOS DE UN SOLO HAZ

 

Un instrumento típico de haz sencillo consiste de una lámpara de cátodo hueco, una lámpara de deuterio para corrección por absorción no atómica, un modulador (chopper), un atomizador, un monocromador y un transductor.

Page 13: Análisis Instrumental

Partes principales de un espectrómetro de absorción atómica de un solo haz.

Page 14: Análisis Instrumental

INSTRUMENTOS DE DOBLE HAZ

En un instrumento de doble haz, la radiación emitida por la fuente es dividida por un modulador con espejos. Este consiste de una pieza circular con secciones alternadas de espejo y partes huecas; esta pieza está girando, de manera que el haz de la fuente pasa alternadamente por el hueco del modulador y llega a la llama o choca con una sección de espejo del mismo y es reflejado.  Estos dos haces son recombinados en un espejo especial (half-silvered mirror) pasan a través de un monocromador y finalmente la señal es enviada por medio de un fotomultiplicador. Esta señal recibida por el sistema de lectura es la relación entre la señal de referencia y la señal de la muestra misma.

Page 15: Análisis Instrumental
Page 16: Análisis Instrumental

a. Una fuente de radiación que emita la línea espectral del elemento de interés.

 b. Un sistema de atomización, que

suministre energía suficiente para la disociación del analito y la formación de átomos libres.

 c. Un monocromador para aislar la línea

espectral medida. d. Un detector acoplado con un sistema

medidor o de registro de los datos obtenidos. 

Page 17: Análisis Instrumental

FUENTES DE RADIACIÓN

La parte más crítica de un instrumento de absorción atómica es la fuente, ya que es muy difícil medir con buena exactitud líneas de absorción tan estrechas como las que presentan los átomos.

 La fuente de radiación característica debe poseer tres

propiedades fundamentales:• Monocromaticidad: la línea de resonancia se debe

poder seleccionar con toda precisión exactamente a la longitud de onda del elemento a determinar.

• Intensidad: deber ser lo suficientemente intensa a la longitud de onda de interés.

• Estabilidad: suficiente como para poder realizar las medidas sin

Fluctuaciones considerables. 

Page 18: Análisis Instrumental

LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO Consiste en un tubo de vidrio

conteniendo argón o neón a baja presión (1-5 torr) y dos electrodos. El ánodo suele ser tungsteno, y el cátodo, de forma cilíndrica, está construido con el metal que se desea determinar.

Page 19: Análisis Instrumental
Page 20: Análisis Instrumental

Cuando se aplica una diferencia de potencial suficiente entre los dos electrodos tiene lugar la ionización del gas y los cationes gaseosos son acelerados hacia el cátodo, adquiriendo la suficiente energía cinética para arrancar algunos átomos metálicos del material catódico. Algunos de estos átomos metálicos son excitado al chocar con los iones gaseosos, y al retornar a su estado fundamental emiten radiación característica. Al apagar la lámpara, los átomos metálicos vaporizados tienden a depositarse sobre las paredes del cátodo o sobre las paredes de vidrio del tubo, siendo mínima la posibilidad, por el diseño cilíndrico del cátodo.Ordinariamente, para cada elemento se utiliza una lámpara, si bien se han comercializado lámparas de cátodo hueco multielementales.

Page 21: Análisis Instrumental

LÁMPARAS DE DESCARGA SIN ELECTRODOS

Consisten en un tubo de cuarzo herméticamente cerrado conteniendo unos pocos miligramos del elemento de interés y un gas inerte a baja presión. La activación se lleva a cabo mediante un intenso campo de radiofrecuencias (100 kHz - 100 MHz) o radiación de microondas (>100 MHz).

Page 22: Análisis Instrumental

ATOMIZADORES CON LLAMA

Su función es convertir los átomos combinados de la muestra en átomos en estado fundamental, para ello es necesario suministrar a las muestras una cantidad de energía suficiente para disociar las moléculas, romper sus enlaces y llevar los átomos al estado fundamental.

Page 23: Análisis Instrumental

LOS COMPONENTES NECESARIOS PARA OBTENER LOS ÁTOMOS EN ESTADO FUNDAMENTAL SON:

 • Nebulizador: cuya misión en convertir la muestra aspirada en una nube de tamaño de gota muy pequeño.• Cámara de premezcla: donde penetra la muestra una vez se ha nebulizado. En ella se separan las pequeñas gotitas que forman la niebla mezclándose la muestra nebulizada con el oxidante y el combustible íntimamente.• Mechero. Se sitúa sobre la cámara de premezcla, y por él sale la llama con temperatura suficiente para poder comunicar a la muestra la energía suficiente para llevar los átomos a su estado fundamental.• La llama es el medio de aporte de energía a la muestra. Entre las llamas se diferencia entre la de aire-acetileno y la de óxido nitroso-acetileno.

Page 24: Análisis Instrumental

MONOCROMADORES La única finalidad del monocromador es

aislar la línea de resonancia del elemento de interés. Para la mayor parte de los elementos, el problema suele ser sencillo, pues las diferentes líneas suelen estar bastante separadas.

Las anchuras de rendija juegan un papel importante, al determinar la fracción del espectro que incide en el detector. La rendija deberá ser lo más estrecha posible, con objeto de reducir la cantidad de radiación emitida por la llama que llega al detector.

Page 25: Análisis Instrumental

DETECTORESEl detector universalmente usado en absorción atómica es el tubo fotomultiplicador, ya que ningún otro sistema ofrece la misma sensibilidad en el margen de longitudes de onda utilizado en esta técnica. Incremento de la sensibilidad. Cuando las concentraciones que se desean detectar son demasiado bajas, debemos recurrir a técnicas especiales que requieren complementar el equipo con ciertos accesorios, los cuales mejoran notablemente la sensibilidad del equipo. Algunos ejemplos de ellos son los siguientes: Cámara de grafito, Generador de hidruros

Page 26: Análisis Instrumental

INTERFERENCIASSe llaman interferencias a la influencia que ejerce uno o más elementos presentes en la muestra sobre el elemento que se pretende analizar. La clasificación de los distintos tipos de interferencias se muestra a continuación:

Interferencias físicas: Efectos causados por las propiedades físicas de la muestra en disolución. Interferencias espectrales: Producida por radiaciones que alcanzan al detector a una longitud de onda muy próxima del elemento que se investiga.  Interferencias químicas: Influencia que ejercen unos elementos sobre otros por formar, entre ambos, compuestos estables.  

Page 27: Análisis Instrumental

Interferencia por efecto de matriz: Debidas a la influencia que tiene el entorno que rodea a los átomos en estado fundamental que se pretende analizar.

Interferencias por absorción inespecíficas: Se presenta un aumento de la señal originado por la dispersión de las radiaciones de la lámpara. 

Interferencias por ionización: Debida a que parte de los átomos pasan al estado excitado. Para evitar al máximo estas interferencias habrá que optimizar el equipo eligiendo las condiciones más adecuadas para cada elemento.

Page 28: Análisis Instrumental

MÉTODOSPara el análisis de una muestra, lo primero que habrá que hacer será poner las condiciones específicas del elemento que vamos a analizar. Estas condiciones vienen especificadas por el fabricante.Curva de calibrado: Se utilizan soluciones patrones, que contienen el elemento a determinar de concentraciones conocidas. Método de adición Este método se emplea cuando existen interferencias.

Page 29: Análisis Instrumental

VENTAJAS Puede analizar hasta 82 elementos de

forma directa. Sus límites de detección son inferiores a

la ppm. Tiene una precisión del orden del 1% del

coeficiente de variación. La preparación de la muestra suele ser

sencilla.

Page 30: Análisis Instrumental

DESVENTAJAS Sólo pueden analizarse las muestras

cuando están en disolución Tienen diferentes tipos de interferencias.

Solo pueden analizar elementos de uno en uno.

No se pueden analizar todos los elementos del Sistema Periódico.

Por ser una técnica de absorción, sus curvas de calibrado sólo son lineales en un corto rango de concentración.

Page 31: Análisis Instrumental

APLICACIONES La absorción atómica es una técnica

capaz de detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos químicos, por lo que sus campos de aplicación son variados. Este método se puede aplicar para la determinación de ciertos metales tales como: antimonio, cadmio, calcio, cesio, cromo, cobalto, oro, plomo, níquel, entre otros. Se emplea en análisis de agua, de suelos, bioquímica, toxicología, medicina, industria farmacéutica, alimenticia, petroquímica, etcétera.

Page 32: Análisis Instrumental

La espectroscopia de absorción atómica se ha usado para analizar trazas de muestras geológicas, biológicas, metalúrgicas, vítreas, cementos, aceites para maquinaria, sedimentos marinos, farmacéuticas y atmosféricas. El muestreo directo de sólidos puede efectuarse con un horno electrotérmico.

Page 33: Análisis Instrumental

ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN

ATÓMICALa Espectroscopia de emisión atómica es un método de análisis químico que utiliza la intensidad de la luz emitida desde una llama, plasma, arco o chispa en una longitud de onda particular para determinar la cantidad de un elemento en una muestra. La longitud de onda de la línea espectral atómica da la identidad del elemento, mientras que la intensidad de la luz emitida es proporcional a la cantidad de átomos del elemento.

Page 34: Análisis Instrumental

PRINCIPIO GENERAL Cuando una muestra es sometida a temperaturas

superiores a 4 000ºC, no sólo se observará la formación de átomos neutros y su correspondiente excitación como fue descrito en FES, sino que la energía absorbida por algunos de estos átomos será lo suficientemente grande como para expulsar algunos de sus electrones, dando lugar a iones metálicos (ionización). Al igual que los átomos neutros, los iones tienen niveles energéticos basales y excitados, mediante los cuales pueden absorber y emitir radiación a través de los mismos fenómenos que los átomos neutros (véase Figura 4). Sin embargo, a diferencia de FES, también podrá hacerse un análisis cualitativo, mediante la identificación de las líneas de emisión de ese elemento (Wang 2005).

Page 35: Análisis Instrumental
Page 36: Análisis Instrumental

ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN DE FLAMA

Una muestra de un material (analito) se pone en la llama, ya sea como gas, solución pulverizada o directamente insertado en la llama por el uso de un pequeño bucle de alambre, normalmente de platino. El calor de la llama evapora el disolvente y se rompen los enlaces químicos para crear átomos libres.

Page 37: Análisis Instrumental

PRINCIPIOCuando átomos en estado neutro de ciertos elementos son generados por llamas a temperaturas que oscilan entre 2 000 y 3 000ºC, una parte no despreciable de éstos pasan al estado excitado por simple efecto térmico. Estos átomos emiten fotones de la misma energía que los fotones absorbidos por átomos similares en el estado fundamental (provenientes de una fuente de radiación característica de AAS).Para una población de n átomos excitados, la intensidad de la radiación emitida I e depende del número de átomos que regresan al estado basal en cierto intervalo de tiempo (dn/dt). Dado que n es proporcional a la concentración del elemento en la zona de calentamiento del instrumento, se tiene que I e (que varía de acuerdo a dn/dt) es en sí proporcional a la concentración C: I e = k*C (4) Sin embargo, la expresión (4) sólo es aplicable a bajas concentraciones del analito, en ausencia de fenómenos de autoabsorción o ionización (Rouessac y Rouessac 2007).    

Page 38: Análisis Instrumental
Page 39: Análisis Instrumental

INTRUMENTACIÓN Los instrumentos para trabajar con emisión de llama son similares

a los instrumentos de absorbancia de llama, excepto por el hecho de que en los primeros la llama actúa como fuente de radiación.

En la espectrofotometría de emisión de llama, la muestra en solución es nebulizada e introducida dentro de la llama, en donde es desolvatada, vaporizada y atomizada, todo esto en rápida sucesión. Subsecuentemente, los átomos y las moléculas se elevan a estados excitados por colisiones térmicas con los constituyentes de los componentes de la llama parcialmente quemados.

Durante su regreso a un estado electrónico basal o más bajo, los átomos y moléculas emiten la radicación característica de los componentes de esa muestra. La luz emitida pasa por un monocromador que aisla la longitud de onda específica para el análisis deseado.

Un fotodetector mide la potencia radiante de la radiación seleccionada, que entonces es amplificada y enviada a un dispositivo de lectura: medidor, registrador o sistema con microcomputadora.

Page 40: Análisis Instrumental

ESPECTROMETRÍA DE EMISIÓN ATÓMICA DE PLASMA ACOPLADO INDUCTIVAMENTE. La espectrometría de emisión atómica

de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES) utiliza plasma acoplado inductivamente para producir electrones excitados e iones que emiten radiación electromagnética en longitudes de onda característica de un elemento particular.

Page 41: Análisis Instrumental
Page 42: Análisis Instrumental

TIPOS DE INSTRUMENTOS

• Instrumentos secuenciales Son menos complejos y, por lo tanto, más baratos. Miden intensidades de línea una por una. Se programan para ir de la línea de un elemento a la de otro, parando el tiempo suficiente para obtener una relación señal/ruido satisfactoria.

• Instrumentos multicanal Se diseñan para medir simultáneamente las intensidades de las líneas de emisión de un gran número de elementos.

Page 43: Análisis Instrumental

VENTAJAS Y DESVENTAJAS - Menor interferencia entre

elementos consecuencia directa de sus temperaturas más elevadas.

- Se pueden obtener buenos espectros para la mayoría de los elementos con unas mismas condiciones de excitación, y en consecuencia, es posible registrar simultáneamente los espectros para docenas de elementos.

- Permiten la determinación de bajas concentraciones de elementos que tiende a formar compuestos refractaorios, esto es, compuestos que son muy resistentes a la descomposición térmica, tales como B, P, U, Zr Nb.

Equipo más caro. Mayor coste de operación que la espectroscopia de absorción atómica. Menor precisión que la espectroscopia de absorción atómica.

Page 44: Análisis Instrumental

APLICACIONES Las fuentes de plasma acoplado inductivamente

proporcionan datos analíticos mucho mejores que otras fuentes de emisión. La calidad de estos resultados radica en la gran estabilidad, bajo ruido, poca radiación de fondo y en la ausencia de interferencias de las fuentes, cuando se opera en las condiciones experimentales apropiadas. Esta técnica se emplea para una amplia variedad de aplicaciones, ya que un gran número de elementos pueden ser determinados rápidamente a niveles traza (ppm, ppb), y porque una amplia variedad de tipos de muestras pueden ser analizados utilizando esta técnica.

Page 45: Análisis Instrumental

• Agricultura y alimentos: Análisis de suelos, fertilizantes, materias vegetales, alimentos... Requiere una rigurosa preparación de la muestra.

• Biología y clínica: El mayor problema de los ensayos de esta campo, está en la contaminación de las muestras antes del análisis. Ejemplos de determinaciones:

- Cr, Ni y Cu en orina. - Al en sangre. - Cr en heces. - Ni en leche materna. - B, P y S en huesos . • Geología: Las aplicaciones van desde los elementos mayoritarios,

minoritarios y las trazas. • Medio ambiente y aguas: Se requiere un tratamiento previo de la

muestra con digestiones ácidas, microondas... Incluyen análisis de suelo, sedimentos, tejidos animales y vegetales, además de varios tipos de aguas.

• Metales: Una dificultad asociada es el gran número de interferencias espectrales de algunos metales. Aun así, se obtienen buenos resultados.

Page 46: Análisis Instrumental

ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN ATÓMICA DE SPARK Y ARCO

La espectroscopía de emisión atómica de descarga electrostática Spark o arco eléctrico se utiliza para el análisis de elementos metálicos en muestras sólidas. Para los materiales no conductores, la muestra se muele con grafito en polvo para que sea conductor.

Page 47: Análisis Instrumental

ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCENCIA ATÓMICO

La tècinca AFS es una técnica de emisión, por lo que requiere una fotoexcitaciòn previa del vapor atòmico. La activación o excitación de los átomos del analito, seguida de la desactivación con la consecuente emisión de la radiación fluorescente, puede tener lugar a la misma longitud de onda. Esto se conoce como fluorescencia resonante.

Page 48: Análisis Instrumental

El proceso básico de fluorescencia atómica consiste en:

1. Creaciòn de àtomondo los àtomos libres de la muestra

2. Absorciòn de la radiación por parte de los àtomos libres

3. Emisiòn de la radiación cuando los àtomos (electrones exteriores) regresan del estado excitado a unnivel de energía menor, que generalmente es el estado bsal. Emite en la región visible y ultravioleta (190-850nm)

Page 49: Análisis Instrumental

PRINCIPIOEn AFS, un átomo neutro en fase gaseosa es capaz de emitir un fotón, tras haber sido excitado mediante la absorción de otro fotón proveniente de una fuente de radiación intensa. Existen tres tipos de transiciones, principalmente: de resonancia, Stokes y anti-Stokes.En el primer caso (Figura 6a), los niveles energéticos basales y excitados involucrados en los fenómenos de absorción y emisión son los mismos. Sus líneas de emisión son las más intensas, debido a que estas transiciones son las más probables. En las transiciones no resonantes (Stokes y anti-Stokes), los fotones absorbidos y emitidos tienen distinta energía.En la transición Stokes (Figura 6b), el átomo absorbe radiación y pasa del estado basal a un estado excitado 2, seguido por fluorescencia para quedar en un estado excitado intermedio y finalmente llegar al estado basal a través de un fenómeno no radiante. En la transición anti-Stokes, se llega a un estado excitado 1 a través de un fenómeno no radiante y al estado excitado 2 por absorción de radiación, donde al regresar a su estado basal se emite fluorescencia (Figura 6c). Las líneas fluorescentes no resonantes se utilizan generalmente cuando la excitación es por láseres.

Page 50: Análisis Instrumental

INSTRUMENTACIÓN En la Figura 7 se representa la configuración

general de un instrumento utilizado para esta técnica. Como puede apreciarse, la fuente de radiación está a 90° respecto al monocromador y detector, con el fin de minimizar su interferencia, sobre todo si se trabaja con líneas de resonancia. Este tipo de fuentes son muy intensas y se pueden encontrar de diversos tipos, destacando las lámparas de arco de Xe y los láseres. Por otro lado, como atomizadores se utilizan llamas, plasmas, hornos de grafito o atomizadores de HGAAS o CVAAS. Monocromadores y detectores son similares a AAS.

Page 51: Análisis Instrumental
Page 52: Análisis Instrumental
Page 53: Análisis Instrumental

La fuente de radiación o excitación se coloca en el mismo eje òptico que el atomizador, y envía el haz de luz en el rango de la longitud de onda del elemento a medir.

La luz pasa a través de un filtro de excitación o lente que transmite específicamente la longitud de onda de excitación del analito y bloquea el resto. El haz incide en los átomos y los excita. La radiación emitida por estos pasa a través del filtro de emisión , que forma un ángulo recto con el haz incidente para minimizar el efecto “scattering”.

La señal de fluorescencia es directamente proporcional a la intensidad de la radiación que excita la muestra.

Page 54: Análisis Instrumental

En AFS , la luz de la fuente de radiación cae sobre el detector, de modo que se puede usar cualquier fuente de radiación de cualquier ancho de línea. Esto asegura la máxima absorción de energía por parte de los átomos, incrementando el número de átomos excitados y por lo tanto, la señal de fluorescencia.

Page 55: Análisis Instrumental
Page 56: Análisis Instrumental

Fuentes de radiaciónLámparas de cátodo hueco (HCLs)Lámparas de doble descarga de cátodo hueco (BDHCLs)Lámparas de descarga sin electrodos (EDLs)Plasmas acoplados inductivamente (ICPs)LáseresLa fuente de radiación se coloca en el mismo eje óptico que el atomizador en el cual se produce la nube de átomos.

Page 57: Análisis Instrumental
Page 58: Análisis Instrumental

LAMPARAS DE TIPO DE BDHCL Se lleva a cabo una primera descarga

entre el cátodo y el ánodo para producir átomos del elemento de interés (como en las HCLs).

Se realiza una segunda descarga entre un emisor de electrones y el ánodo, que pasa a través de la primera nube de átomos.

Esta segunda descarga garantiza que la mayoría de los átomos cercanos al cátodo estén excitados, disminuyendo así la auto- absorción.

Page 59: Análisis Instrumental
Page 60: Análisis Instrumental

El atomizador puede ser una llama, una cámara de grafito o un ICP de baja potencia.

La fluorescencia resultante de la desactivación de los átomos producidos en el atomizador se mide normalmente en un eje que forma un ángulo de 90ª con el haz incidente.

El detector es un tubo fotomultiplicador (PMET). La instrumentación incluye además fuentes de alimentación de corriente, un registro integrado o computadora, para el registro y tratamiento de datos.

Page 61: Análisis Instrumental

LA ECUACIÓN BÁSICA DEL ANÁLISIS CUANTITATIVO:

Donde IF: Es igual a la intensidad de fluorescencia,

representa la señal analítica obtenida en la medición Φ: Es la eficiencia cuántica para el proceso

fluorescente definido como la relación entre el número de átomos que fluorece del estado excita al número de àtmos que se somete al mismo estado de excitación desde el estado fundamental en la unidad de tiempo.

IO: Intensidad de la luz incidente A: Área irradiada por la fuente de luz K: Coeficiente de absorción L: Longitud óptica de absorción N: Densidad atómica

Page 62: Análisis Instrumental

VENTAJAS:1. Alta sensibilidad analítica2. Rango lineal más amplio que la

AAS.3. Menores interferencias

espectrales(usando fuentes de líneas) que en AAS, AES e ICP-MS

4. Costo de inversión bajaDESVENTAJAS1. Aplicación limitada de los

elementos que generan hidruro

Page 63: Análisis Instrumental

APLICACIONES La espectrometría de fluorescencia se

utiliza en análisis bioquímicos, médicos, químicos y de investigación de compuestos orgánicos. También se ha utilizado para diferenciar los tumores malignos de piel de los benignos.

La fluorescencia también puede utilizarse para reorientar los fotones.

Page 64: Análisis Instrumental
Page 65: Análisis Instrumental
Page 66: Análisis Instrumental
Page 67: Análisis Instrumental

CONCLUSIONES Para el análisis elemental, la elección de

una técnica u otra dependerá del analito, la matriz, infraestructura física y humana disponible, si el análisis es rutinario o eventual, así como si se requiere análisis multielemental o de unos cuantos elementos.