ABSORÇÃO ATÔMICA ANÁLISE INSTRUMENTAL III UERJ-AGOSTO DE 2006 AFRANIO PRIMO

ABSORÇÃO ATÔMICA ANÁLISE INSTRUMENTAL III UERJ-AGOSTO DE 2006 AFRANIO PRIMO

5p 5p 4p 4p 3p 3p 285 330 590 nm 3s 3s Espectroscopia atômica • Conjunto de técnicas fundamentadas na interação entre a radiação e os átomos no estado livre. • ABSORÇÃO • EMISSÃO Absorção Emissão sódio Energia térmica ou elétrica

Absorbância ou Emissão Comprimento de onda (nm) Espectroscopia atômica Resultado: espectro de linhas Identificação: Análise qualitativa Quantificação: Análise quantitativa Determinação de 70 elementos

Absorção atômica...instrumental Principais componentes Fonte, sistema de modulação de sinal, sistema de atomização, monocromador, detetor

Absorção atômica...fontes Fonte: sistema que permite proporcionar a radiação necessária, na forma de linhas Lâmpada de cátodo oco (LCO) • Bulbo de vidro contendo gás inerte (argônio) e cátodo elaborado com o elemento de interesse • Emite somente linhas de interesse • Processo de sputtering • Existem lâmpadas multi-elementos

Absorção atômica...fontes Processo Sputtering • Gás inerte é excitado por descarga elétrica, precipitando-se em direção ao cátodo...A colisão provoca extração de átomos do metal • Colisões secundárias levam o átomo a um estado excitado • No seu retorno ao estado fundamental, o átomo emite a energia correspondente...específica do metal.

Absorção atômica...chopper • Sistema modulador de sinal • Permite minimizar ruído do sistema atomizador • Permite minimizar problemas devidos a variação instrumental

Absorção atômica...atomização nebulização Spray Líquido/Gás Dessolvatação Solução Problema Aerosol Sólido/Gás volatilização ionização dissociação Moléculas gasosas Íons Átomos íons excitados Moléculas excitadas átomos excitados

Absorção atômica...sistema de atomização • Sistemas fundamentados na chama (Líquidos e gases) • Combustível mais utilizado: acetileno (C2H2) • Oxidante mais utilizado: ar • Temperatura da chama: 2100-2400 oC • Outros oxidantes: óxido nitroso (N2O) • Temperatura da chama: 2600-2800 oC

Absorção atômica...sistema de atomização • Sistemas eletrotérmicos (Líquidos e sólidos) Forno de grafite • Amostra é inserida em um tubo de grafite, aquecido eletricamente • Maior tempo de residência do vapor atômico • Maior sensibilidade • Pequenos volumes de amostra • Amostras sólidas

Absorção atômica...forno de grafite • Programa de temperatura do forno • Secagem (50-200 oC) • Eliminação do solvente • Calcinação (200-800 oC) • Eliminação da matriz (mineralização) • Atomização (2000-3000 oC) • Produção de vapor atômico • Utilização de gases de purga (argônio) • Remoção de gases produzidos na secagem e calcinação • Reduzir a oxidação do tubo • Evita a produção de gases tóxicos durante a atomização Temperatura Tempo

NaBH4 Ar h Hidreto...metal detetor queimador M+3 Absorção atômica...sistema de atomização • Sistema de geração de hidretos • Ga, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb Bi MH3 (voláteis) • Sistema de vapor frio • Hg (volátil)

Absorção atômica...monocromadores Sistemas constituídos por espelhos, fendas e grades de difração (prismas), utilizadas para selecionar comprimentos de onda desejados. Grades de difração Superfície polida, contendo ranhuras paralelas (300-2000 linhas por mm)

Absorção atômica...detetores Sistema eletrônico que permite detectar a luz transmitida através do sistema e transformá-la em um sinal capaz de ser medido (elétrico). Depende da radiação a ser medida ().

Absorção atômica...detetores • Fototubo • Cátodo de material fotosensível • Fluxo de fótons provoca emissão • de elétrons • Geração de corrente proporcional • ao número de fótons • Fotomultiplicadora • Similar ao anterior • Sinal multiplicado pela presença de “dinodos”

Absorção atômica...Background Radiação de fundo provocada pela presença de espécies moleculares CN, C2, etc. Estas espécies podem provocar, absorção, emissão ou espalhamento

Absorção atômica...Background Correção com efeito Zeeman Efeito Zeeman Quando o vapor atômico é submetido a um forte campo magnético os níveis eletrônicos são desdobrados  fonte : amostra + background  +: background  +  -  -  + Campo magnético Sinal analítico

Absorção atômica...tratamento quantitativo Lei de Lambert-Beer Curvas de calibração Faixa linear Absorbância Concentração

Absorção atômica...figuras de mérito Erro médio (chama): 1-2 % Limite de determinação: Chama: ppm, Forno: ppb Pode ser melhorado...processos auxiliares...extração por solventes Limite de detecção: mínima concentração que produz sinal distinguível da radiação de fundo (3 x  branco) Elemento Chama Forno ICP Cr 3 0,01 0.3 As 100 0,02 40 Hg 500 0,1 1 Cd 1 0,0001 2 ppb

Absorção atômica...Aplicações Chama: aproximadamente 64 elementos Forno: aproximadamente 55 elementos Geração de hidretos: 8 elementos Vapor frio: 1 elemento (Hg) Ambiental: solos, águas, plantas, sedimentos... Clínica: urina, cabelo, outros fluidos... Alimentos: enlatados... Industrial: Fertilizantes, lubrificantes, minérios...

Absorção atômica...figuras de mérito Custo (dólares) Espectrofotômetro de chama: 40.000,00 Espectrofotômetro de chama e forno: 80.000,00 Lâmpadas: 200,00-500,00 Tubos de grafite: 20,00-30,00 Gases, energia: ?

Absorção atômica...Aparelho

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