FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA, MINAS Y METALURGIAS
LABORATORIO : “
”,
DOCENTE
:
Mgt. Ing. Rolando Ramos Obregon
ASIGNATURA: ANÁLISIS ANÁLISIS INSTRUMENTAL ALUMNA: EDITH YENY NOA HUAMAN CODIGO: 120151 SEMESTRE 2015-II
El siguiente informe que a continuación expongo, fue desarrollado con mucha responsabilidad y esmero como lo amerita la asignatura y teniendo en cuenta la responsabilidad y el deber del estudiante hago propicio para presentarle el siguiente trabajo “
”, que fue realizado con la finalidad de ampliar nuestro conocimiento, apreciando la voluntad y la dedicación dedicación del docente, que gracias a los conocimientos conocimientos que él nos brinda hoy ampliamos esta información que será de muy útil en nuestra vida y así quedara plasmado en nuestra mente.
Su alumna:
El siguiente informe que a continuación expongo, fue desarrollado con mucha responsabilidad y esmero como lo amerita la asignatura y teniendo en cuenta la responsabilidad y el deber del estudiante hago propicio para presentarle el siguiente trabajo “
”, que fue realizado con la finalidad de ampliar nuestro conocimiento, apreciando la voluntad y la dedicación dedicación del docente, que gracias a los conocimientos conocimientos que él nos brinda hoy ampliamos esta información que será de muy útil en nuestra vida y así quedara plasmado en nuestra mente.
Su alumna:
“
”, 1.1. Utilizar los métodos espectroscopios, por AAS para la determinación de
elementos metálicos en mineral de cabeza de las Bambas. Bambas. 1.2. Determinar las propiedades del concentrado así como también determinar la absorbancia y transmitancia.
La espectroscopia La espectroscopia de absorción atómica (a menudo llamada espectroscopia AA o AAS,
por
spectroscopy)
Atomic
absorption
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. 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.
E ui o de Absorció iónn Atómica
La espectroscopia de absorción atómica fue utilizada fue utilizada por vez vez primera como una técnica analítica, y los principios subyacentes fueron establecidos en la segunda mitad del siglo XIX por Robert por Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff,, Kirchhoff,, ambos profesores de la Universidad la Universidad de Heidelberg, Alemania. Heidelberg, Alemania.
La forma moderna de la espectroscopia de absorción atómica fue desarrollada en gran parte durante la década de 1950 por un equipo de químicos australianos. Fueron dirigidos por sir Alan Walsh en la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), División de Química Física, en Melbourne, Australia.
En química analítica, la espectrometría de absorción atómica es una técnica para determinar la concentración de un elemento metálico determinado en una muestra. Puede utilizarse para analizar la concentración de más de 62 metales diferentes en una solución. Aunque la espectrometría de absorción atómica data del siglo XIX, la f orma moderna fue desarrollada en gran medida durante la década de los 50 por un equipo de químicos de Australia, dirigidos por Alan Walsh.
Es un método de química analítica cuantificable que está basado en la atomizació n del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador prequemador (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 queda desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la llama susodicha, o por
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 como para que 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 se consigue con el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito. En AA 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 también puede 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.
En un atomizador de llama la disolución de la muestra queda 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.
COMBUSTIÓN Aire
1700-1900°C
39-43
Oxígeno
2700-2800°C
370-390
Aire
2000-2100°C
300-440
Oxígeno
2550-2700°C
900-1400
Aire
2100-2400°C
158-266
Oxígeno
3050-3150°C
1100-2480
DE
Óxido
2600-2800°C
285
nitroso
Estructura de llama
Las regiones más importantes de la llama son la zona de combustión primaria secundaria y zona interconal, esta última es la zona más rica en átomos libres y es la más ampliamente utilizada.
Perfiles de temperatura
La temperatura máxima se localiza aproximadamente 1 cm por encima de la zona de combustión primaria
Atomizadores de llama
Un fotómetro de llama de laboratorio que se utiliza propano o butano como gas de combustión El aerosol formado por el flujo del gas oxidante, se mezcla con el
combustible y se pasa a través de una serie de deflectores que eliminan las gotitas que no sean muy finas. Como consecuencia de la acción de estas, la mayor parte de la muestra se recoge en el fondo de una cámara y se drena hacia un contenedor de desechos. El aerosol, el oxidante y el combustible se queman en un mechero provisto de una ranura de 1 mm
o 2 de ancho por 5 ó 10 mm de longitud. Estos mecheros proporcionan una llama relativamente estable y larga, estas propiedades aumentan la sensibilidad y la reproducibilidad.
Reguladores de combustibles y oxidantes Los caudales de oxidante y combustible constituyen variables importantes que requieren un control preciso es deseable poder variar
cada uno de ellos en un intervalo amplio para poder encontrar
experimentalmente las condiciones óptimas para la atomización
La señal del detector aumenta al máximo algunos segundos después de la ignición y cae rápidamente a cero cuando los productos de atomización salen fuera. 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.
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. Una lámpara de cátodo hueco consiste en un ánodo de tungsteno
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. 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.
Básicamente consta de las mismas partes que el siste ma 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 llam a 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.
Existen diversas combinaciones y distribuciones de los componentes
ópticos dentro de un monocromador que buscan optimizar la calidad del espectro generado. Las más comunes son las denominadas, prisma de Nicoll o el de Litrow y Zcerny-Turner para sistemas convencionales con redes de difracción holográficas.
También se están comenzando a utilizar monocromadores con redes Echelle.
El detector es el dispositivo encargado de captar la señal óptica proveniente del monocromador y transformarlo en una señal electrónica capaz de ser convertida en un valor legible. El más común es el fotomultiplicador, tubo de vacío provisto de placas fotosensibles que recibe los fotones, los convierte en impulsos
electrónicos y multiplica hasta obtener la suficiente intensidad eléctrica. En años reciente se están utilizando también los detectores de estado sólido CCD, de al ta sensibilidad asociados a los monocromadores Echelle.
Se producen cuando la absorción o emisión de una especie interferente se solapa o aparece muy próxima a la absorción o emisión del analito, de modo que su resolución por parte del monocromador resulte imposible. Las interferencias químicas se producen como consecuencia de diversos procesos químicos que ocurren durante la atomización y que alteran las características de absorción del analito. Dado que las líneas de emisión de las fuentes de cátodo hueco son muy estrechas, es rara la interferencia debida a la superposición de las líneas; para que exista esta interferencia la separación entre las dos líneas tiene que ser menor a 0,1 Å. Algunos instrumentos poseen Slit (rendija) y monocromadores muy finos que pueden discernir en 0,1 nm de diferencia. Algunas matrices presentan señal de ruido que se elimina con el background del instrumento permitiendo resultados.
La f ormación de compuestos poco volátiles es el tipo más común de interferencia es el producido por aniones que forman compuestos de baja volatilidad con el
analito y reducen así su velocidad de atomización lo que origina resultados menores a los esperados.
Actualmente las tecnologías de espectroscopia atómica tienden a migrar de la "absorción" AA a la "emisión". Esta tecnología se llama Espectroscopía de Emisión Atómica por Plasma Acoplado Inductivamente (ICP por sus siglas en inglés), que da uso a otros tipos de descargas eléctricas, llamadas plasmas; estas fuentes han sido usadas como fuentes de atomización / excitación para AA. Estas técnicas incluyen el plasma inductivamente acoplado y el plasma acoplado directamente. a)
Neumática requerida El plasma es generado por el gas argón en estado de ionización. Adicionalmente puede requerir gas nitrógeno que es un carriel o gas
de purga para la óptica, y un gas de corte axial que es aire. El Gas Argón debe ser 99.996% mínimo de pureza y el gas de purga no menos de un 99.999% de pureza. El gas Argón fluye dentro del equipo a razón de unos 20-25 L/min y el de purga a 5 L/min. El gas de corte debe fluir a 25 L/min. b) Sistema de enfriamiento
El acoplamiento se produce generando un campo magnético pasando
una elevada corriente eléctrica de alta frecuencia a través de una espiral (RF Coil) de inducción enfriada con un sistema Chiller. El núcleo del oscilador se calienta enormemente generando unas 6.600 Btu/hora, esto requiere un sistema que mantenga el detector, el inductor y el oscilador en temperaturas de -8 °C. Adicionalmente la tem peratura ambiente debe ser de 22 ±2 °C para evitar las incomodas reiniciaciones
cuando el oscdilador varía en 1 °C su temperatura de trabajo.
El ICP permite analizar por efectos de ionización en ele vadas temperaturas de plasma (8.000 °K) inducido en campo magnético de argón casi la totalidad del sistema periódico exceptuando sodio, potasio y gases nobles. El generador de hidruros usado en espectroscopia de AA no es necesario en esta técnica, aunque algunos espesctroscopista que desean trabajan a concentraciones muy reducidas del orden de los microgramos lo usan.
La forma geométrica de los nebulizadores usados en ICP son diversos y dependen del fabricante, en general son cámaras asociadas al sistema del inyector, y este esta solidario a la antorcha plasmática y operan por efecto Venturi cuando el gas argón es introducido a gran velocidad por un tubo capilar. Las cámaras spray pueden ser de vidrios (ciclónicas -Gemcone)) o de PVC (cámaras tipo Scott o MEINHARD de flujo cruzado) dependiendo de la cantidad de sólidos disueltos que presente la matriz del analito.
El fundamento del método es analógicamente parecido a la técnica AA, el plasma recalentado es inducido en un campo magnético y se forma una antorcha plasmática que es espectroscópica ya sea axial o radialmente. Se puede generar un plasma acoplado por inducción al dirigir la energía de un generador de frecuencia de ondas de radio hacia un gas apropiado, comúnmente argón ICP. Este inductor genera rápidamente un campo magnético oscilante orientado al plano vertical (axial o perpendicular) de la espiral. La ionización del gas argón entrante se inicia con una chispa de la llamada espiral de Tesla. Los iones
resultantes y sus electrones asociados luego interactúan con el campo magnético fluctuante. Esto genera energía suficiente para ionizar átomos de argón por excitación de choque. Los
electrones
generados
en
el
campo
magn ético
son acelerados
perpendicularmente hacia la antorcha. A altas velocidades, los cationes, aniones y
electrones conocidos como corriente turbulenta (Corriente de Eddy), colisionarán
con los átomos de argón para producir mayor ionización, lo que produce un gran aumento de temperatura.
En 2 microsegundos, se crea un estado estable con alta densidad electrónica. Se produce plasma en la parte superior de la antorcha. La temperatura en el plasma
varía entre 6000-10000 K, usualmente 8.000 K. Una larga y bien definida cola emerge desde la parte superior de la antorcha. Esta antorcha de alta intensidad luminosa es la fuente espectroscópica que permite la técnica analítica. La misma
contiene todos los átomos del analito y los iones que fueron excitados por el calor del plasma. Las ventajas analíticas del ICP -Plasma Acoplado por Inducción yace en su capacidad de analizar una gran cantidad de analitos en un período corto con muy buenos límites de detección para la mayoría de los elementos. Los elementos pueden ser analizados en forma axial para bajos límites de
concentración, o radial para elevadas concentraciones. La variante de análisis axial está definida en el área del óptico perpendicular a la antorcha.
El monocromador o sistema de esllos es parte de la propiedad del constructor del equipo y su perfomance hace la diferencia entre una y otra marca; pero en general, estos sistemas que vienen sellados dentro de un
habitáculo cuentan con una serie de espejos de transferencia óptica, que son los primeros elementos que reciben los haces ópticos de la antorcha. Estos son reflejados en lentes colimadores que los desvían a un prisma que difracta en sus respectivas longitudes de onda y luego pasan por rendijas
y de ahí son recibidos por otro lente colimador que los envía al detector.
permite realizar un barrido simultáneo o secuencial según el tipo de construcción entregando un reporte analítico en solo minutos, a diferencia del proceso analítico del AA que es muy laborioso. Asimismo permite construir curvas de calibración a mayores o menores concentraciones del analito obteniendo excelentes correlaciones concentración versus intensidad (medidos en cuentas por segundo). No requiere de cambio de lámparas, solo ajustes del monocromador El
cada cierto tiempo. Las longitudes de onda que se manejan dentro del sistema permiten una resolución de hasta 0.5nm.
Otra derivación es el que es una variante de uso investigativo que adiciona un detector de masa a la salida de la antorcha. Su uso está limitado a la investigación.
Fiolas
de
HNO3
aforadas
cabeza de las
HCl
Pipetas
bambas a M-
H2SO4
graduadas
100
KClO3
mineral
Erlenmeyer
4.1. Procedimiento por este método:
Para el análisis por este método los elementos metálicos a determinar debe estar bajo las siguientes concentraciones: el cobre dentro de 0.004 a 0.02%, el plomo dentro de 0.01 a 0.05; el zinc dentro de 0.01 a 0.04%, etc. 4.2. Condiciones Estándar
Para cobre: 1000 mg/lt de cobre. Disolver 1.00g de cobre electrolítico en un mínimo volumen de HNO3,1:1 y diluir a 1000ml en una fiola con HNO3 al 1%V/V
Para Plomo: 1000 mg/lt de plomo. Disolver 1.596g de Pb(NO3)2 en 1000ml de HNO3 al 1/1%
Para Zinc: 1000mg/lt de Zn.Disolver 1.00
4.3. Selección provisional de los parámetros para la graduación de AAS
mecánico instrumento de medición
Poner
al
cero
el
Girar los reguladores de corriente
de lámpara al tope izquierdo
Accionar la tecla de red
Girar
Ubicar
la
tensión del fotomultiplicador al escalón 3 (SEV) el
conmutador
de
la
constante de tiempo a 0.5 seg
Ubicar el amplificador en el escalón 1
Girar el commutador selector de
lámpara(1) a cero
Girar el commutador selector de
lámpara(1) a la cif ra del sitio del cambiador de la lámpara sobre el cual esta sujetada la HKL a poner en servicio 4.4. Puesta en servicio de la llama(C2H2/Air)
Colocar el cabezal del quemador de 3ranuras (Abs)
Abrir la válvula de la botella de aire.
Abrir la válvula de la botella de C2H2
Introducir la llave de bloqueo
Oprimir la tecla desbloqueadora c2h2 y por giro hacia adentro del
tornillo de regulación fina, regular un paso de gas de 100 L/h leído en el contador volumétrico. 4.5. Parámetros de la Operación Hay que tomar especial atención la siguiente tabla que corresponde
324.75
5.0
2
4
C2H2/Air
422.70
7.5
2
5
C2H2/Air
248.40
5.5
2
4
C2H2/Air
213.90
10.0
2
4
C2H2/Air
283.31
8.0
2
5
C2H2/Air
4.6. Análisis de Elementos metálicos en mineral de cabeza: Los pasos para la
disolución de un mineral preparado para una determinación cuantitativa por AAS es:
Pesar
0,20
g
de
muestra
mineral finamente pulverizada en una luna de reloj Para evitar la proyecciones
Llevar a un vaso precipitado de
500 ml y añadir:2 ml HN O3.2ml de HCL, cubrir el vaso con luna de reloj
para evitar
las
proyecciones
Poner en la plancha caliente y hervir hasta la sequedad total
Enfriar y lavar las paredes del vaso. agregar 0.10 g de KClO3 y 3ml de HNO3 concentrado; poner
nuevamente en
plancha caliente y hervir hasta que la muestra tenga consistencia pastosa.
Retirar de la plancha, enfriar y proceder al lavado
comenzando
por la luna de reloj, las paredes del vaso con HNO3 AL 10% en peso
Luego proceder a aforar con exactitud de la solución de analito; utilizando una fiola de 200ml con agua destilada
Agitar la fiola, para homogenizar la
solución de analito
Llevar
a
AAS,
absorbancia
para
y/o
medir
porcentaje
la de
trasnmitancia 5. EXPRESION DE RESULTADOS 5.1. Realizar todos los cálculos de la preparación de solución estándar (hacer una tabla: N° de pruebas, volumen en ml,
concentración en ppm); utilizando la relación matemática siguiente. = 2 2 V1(ml)
C1(ppm)
C2(ppm)
V2(ml)
20
10
1000
0.2
20
20
1000
0.4
20
25
1000
0.5
20
40
1000
0.7
20
50
1000
0.8
1
1
1000
1
5.2. Desarrollar un factor de cálculo para AAS, tomando el peso y volumen de
aforo de la operación para cada uno de los elementos a llevar a ensayo. Se muestra como ejemplo la relación y valores hipotéticos. =
1000
= 1.0 10−3 /
V= Volumen de aforo (200ml) W= peso de muestra (0.20g) V(ml)
W(GR)
F(L/mgr)
0.2
0.2
0.001
0.4
0.2
0.002
0.5
0.2
0.0025
0.7
0.2
0.0035
0.8
0.2
0.004
1
0.2
0.005
5.3. Calcular y construir en Excel, con valores exactos la curva de Absorbancia
y de concentración en ppm para cada u no de los elementos metálicos a ensayar ]( construir una tabla :N° de pruebas , absorbancia y transmitancias) N°
V(ml)
C(ppm)
A(Va)
T(%)
1
0.2
10
0.012
81,28
2
0.4
20
0.08
97,27
3
0.5
25
0.12
80,53
4
0.7
40
0.23
58.88
5
0.8
50
0.3
50.12
6
1
100
0.55
28,18
A(Va) 0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0
20
40
60
80
100
120
5.4. Utilizando los valores de f, así como de la concentración (L en mg/L) del elemento a determinar cuantitativamente , que corresponde a este valor
de medición se toma de la curva estándar de calibración por interpolación o por proyección; para usar la siguiente relación y calcular el porcentaje. % = 1000%
f(L/mgr)
%Cu
L=lectura interpolada
medida para
de
la
hallar
la
0.001
0.1L
0.002
0.2L
0.0025
0.25L
0.0035
0.35L
0.004
0.4L
0.005
0.5L
absorbancia
e
concentración
6. CUESTIONARIO 6.1. Que es la ley de Beer- Lambert parar minerales de cobre y hierro. realiza
la demostración de la ecuación fundamental de la absorbancia y el porcentaje de transmitancia.
La técnica hace uso de la espectrometría de absorción para evaluar la concentración de un analito en una muestra. Se basa en gran medida en la ley de Beer-Lambert.
En resumen, los electrones de los átomos en el atomizador pueden ser promovidos a orbitales más altos por un instante mediante la absorción de una cantidad de energía (es decir, luz de una determinada longitud de onda). Esta cantidad de energía (o longitud de onda) se refiere específicamente a una transición de electrones en un elemento particular, y en general, cada longitud de onda corresponde a un solo elemento.
Como la cantidad de energía que se pone en la llama es conocida, y la
cantidad restante en el otro lado (el detector) se puede medir, es posible, a partir de la ley de Beer- Lambert, calcular cuántas de estas transiciones
tiene lugar, y así obtener una señal que es proporcional a la concentración del elemento que se mide.
Se toma en cuenta: a) Transmitancia, T, fracción de radiación incidente que consigue
atravesar la muestra. Varía de 0 a 1
b)
,
Cantidad de radiación absorbida
La disminución de la potencia radiante, dP , es proporcional a la propia potencia incidente, P , a la concentración de la especie absorbente, C , al espesor db:
A=bC La cantidad de radiación es proporcional a la potencia del Haz y a la cantidad de sustancia absorbente
En la sección S de dx hay dn partículas Con cada partícula hay una sección o superficie en la que producirse captura de fotones.
En la sección S hay dS como superficie de captura Que con el número de partículas existentes esta sección tendrá una
Superficie Siendo
equivalente a
a
dS=adn.
proporcional a la especie.
6.2. Construya las curvas de calibrado de cobre, hierro, calcio en términos de absorbancia transmitancia o porcentaje de trasnmitancia y logaritmo e
transmitancia en relación con la concentración para los puntos de la lecturas obtenidas en Microsoft Excel.
A
C(ppm) T(%) 0.012
10
97.27
0.08
20
83.18
0.12
25
75.86
0.23
40
58.88
0.3
50
50.12
0.55
100
28,18
T% 120 100 80 60 40 20 0 0
1
2
3
4 Series1
5
6
7
8
Series2
6.3. Como es la instrumentación para espectrofotometría de registro simple y de doble haz. Presenta fotos o esquemas de distención INSTRUMENTOS CON CONFIGURACIÓN ÓPTICA DE UN SOLO HAZ Los instrumentos de simple haz son aquellos en los cuales el haz de
luz sigue una única trayectoria entre la fuente y el detector (Figura 4A). La banda de luz atraviesa la muestra que se halla contenida en una celda, la luz transmitida por la muestra pasa al detector originándose
una corriente eléctrica que por medio de diferentes circuitos permite observar una señal, ya sea el movimiento de una aguja o señal digital o un registro gráfico.
En los instrumentos de doble haz la luz proveniente de la fuente es dividida en dos haces después de salir del monocromador mediante
un sistema de espejos divisores. Esta división produce dos haces de luz, uno de ellos se dirige a la celda de referencia, que contiene el blanco, y el otro haz se dirige hacia la celda de muestra. Los dos
haces de luz después de atravesar la celda de referencia y la de muestra llegan a detectores separados para obtener la señal correspondiente.
Los sistemas de doble haz tienen la ventaja de que cualquier variación en la intensidad de la fuente, la eficiencia de la red, la reflectividad de los
espejos,
la
fotosensibilidad
del
detector,
etc,
afecta
simultáneamente a los dos haces. En consecuencia,la relación de
energía de los d os haces permanece siempre constante
6.4. Utilizando una figura esquemática de un espectrofotómetro de absorción
atómica, para explicar la función de cada uno de sus componentes principales, como una función en la ingeniería analítica
Son los siguientes: Fuente de luz: La fuente de luz que ilumina la muestra debe cumplir
con
las
siguientes
condiciones:
estabilidad,
direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Las fuentes empleadas son : lámpara de wolframio (también llamado tungsteno), lámpara de arco de xenón y
lámpara de deuterio que es utilizada en los laboratorios atómicos. Monocromador: El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde el
conjunto, se usa para obtener luz monocromática . Está constituido por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El colimador se ubica entre la rendija de entrada y salida. Es un lente que lleva el haz de luz que entra con una determinada longitud de onda hacia un prisma el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz y la longitud deseada se dirige hacia otra lente que direcciona ese haz hacia la rendija de salida. C. Compartimiento de Muestra: Es donde tiene lugar la interacción con la materia (debe producirse donde no haya absorción ni
dispersión de las longitudes de onda). Es importante destacar, que durante este proceso, se aplica la ley de Lambert-Beer en su
máxima expresión, con base en sus leyes de absorción, en lo que concierne al paso de la molécula de fundamental-excitado. D. Detector: El detector, es quien detecta una radiación y a su vez lo deja en evidencia, para posterior estudio. Hay de dos tipos: a) los que responden a fotones; b) los que responden al calor. E. Fotodetectores: En los instrumentos modernos se encuentra una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma
simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes
móviles del equipo. F. Celdas: Son los recipientes donde se depositan las muestras
líquidas a analizar. El material del cual están hechas varía de acuerdo a la región que se esté trabajando; son de vidrio o
plástico si se trabaja en la región visible, de cuarzo si se trabaja en la ultravioleta y de NaCl si se trabaja la región de infrarrojo. Se caracterizan por tener dos paredes correspondiente a los
lados ópticos por donde cruza el haz de luz. .
6.5. Diferencia el origen de los espectros fluorescentes, emisión y absorción
en el recorrido de una fuente electromagnética
La fuente de luz ingresa al selector de longitudes de onda de entrada , la cual es emitida a la muestra para pasar por el selector de longitud de onda de salida
Proporciona un medio útil y conveniente para la determinación cuantitativa de un numero grande de elementos metálicos a partir de minerales y aleaciones en la metalurgia en forma de vapores e hidruros como : Pb,Cd, Hg, Zn, As, Bi, Ge, Se
Los espectros inician en la red de difracción la cual es fotomultiplicador , esta pasa por el plasma o llama, para su
posterior observación Se da a una temperatura de 4000 a 10000 °K Son superiores a las llamas químicas Constituye la base del interés de emisión como base del interés de su aplicación como fuente de emisión en
espectroscopia, donde deben disociarse las combinación químicas, incluidas los refractarios Está constituido por un plasma , generador eléctrico, el sistema de introducción de la muestra, el sistema de alimentación del gas, sistema óptico y sistema de tratamiento de la señal Los espectros que ingresan son reflejados por medio de espejos, para ello los haz pasan por la muestra y una
referencia , obteniéndose así dos detectores para poder determinar con mucho mas precisión las propiedades del concentrado
Normalmente produce la excitación de los electrones externos en un átomo o en una molécula Los electrones son llevados de un estado fundamental a un
estad excitado en una molécula los átomos pueden vibrar o y rotar, , estas últimas poseen valores dicretos de energía que se encuentran aglutinados por encima de cada nivel
electrolítico
Espectroscopia atómica Técnica
Excitación
elajación
Espectroscopia de
UV-vis
Calor
Calor
UV-vis
UV-vis
UV-vis
Rayos X
Rayos X
absorción atómica Espectroscopia de emisión atómica Espectroscopia de fluorescencia atómica Espectroscopia de rayos X
6.6. Investiga sobre los sistemas de atomización de analitos Para La de
terminación cuantitativa atraves de un fino aerosol.
Hay dos tipos principales de atomizadores: discretas y continuas. Atomizadores continuos introducen el analito de una manera constante mientras que los pulverizadores discretas introducen el analito
discontinua. El atomizador continua más común en AAS es una llama, y el atomizador discreta más común es el atomizador electrotérmico. La atomización de la muestra limita la exactitud, precisión y límite de detección del instrumento analítico. El propósito de la etapa de atomización es convertir el analito a una cantidad reproducible de átomos gaseosos que representa apropiadamente la muestra. Algunos elementos pueden ser atomizados por una reacción química que
produce un producto volátil. Elementos tales como As, Se, Sb, Bi, Ge, Sn, Te, Pb y, por ejemplo, forman hidruros volátiles cuando reacciona con NaBH4 en ácido. Un gas inerte lleva los hidruros volátiles ya sea a una llama o a un tubo de observación de cuarzo calentada situada en la trayectoria óptica. El mercurio se determinó por el método frío -vapor en el que se reduce al mercurio elemental con SnCl2. El volátil Hg es transportado por un gas inerte a un tubo de observación sin calefacción situado en la trayectoria óptica del instrumento. De absorción atómica es ampliamente utilizado para el análisis de metales traza en una variedad de matrices de muestras. El uso de Zn como un
ejemplo, métodos de absorción atómica se han desarrollado para su determinación en muestras tan diversos como agua y aguas residuales, aire, sangre, orina, tejido muscular, pelo, leche, cereales para el desayuno,
champús, aleaciones, baños de galvanoplastia industrial, gasolina, petróleo, sedimentos y rocas. El desarrollo de un método de absorción atómica cuantitativa requiere varias consideraciones, incluyendo la elección de un método de atomización, la selección de la longitud de onda y la anchura de hendidura, la preparación de la muestra para el análisis, minimizando las interferencias espectrales y químicas, y seleccionar un método de normalización. Cada uno de estos temas se considera en esta sección.
Tabla de Concentración del analizado Cediendo una absorbancia de 0,20
Concentration (mg/L) a elemento
Atomización de llama
Atomización electrotermica
Ag
1.5
0.0035
Al
40
0.015
As
40b
0.050
Ca
0.8
0.003
Cd
0.6
0.001
Co
2.5
0.021
Cr
2.5
0.0075
Cu
1.5
0.012
Fe
2.5
0.006
Hg
70b
0.52
Mg
0.15
0.00075
Mn
1
0.003
Na
0.3
0.00023
Ni
2
0.024
Pb
5
0.080
Pt
70
0.29
Sn
50
0.023
Zn
0.3
b
0.00071
El desarrollo de un método cuantitativo El factor más importante en la elección de un método de atomización es la concentración del analito. Debido a su mayor sensibilidad, se tarda menos de analito para alcanzar una absorbancia dada cuando se usa
atomización electrotérmica. En la Tabla se compara la cantidad de analito necesaria para alcanzar una absorbancia de 0,20 cuando se utiliza la
atomización de llama y atomización electrotérmica, es útil cuando la selección de un método de atomización. Por ejemplo, la atomización de la llama es el método de elección si nuestras muestras contienen 1 -10 mg Zn2 + L /, pero atomización electrotérmica es la mejor opción para muestras que contienen 1-10 mg Zn2 + L /
I.
Atomización electrotérmica Durante la atomización electrotérmica, una muestra pasa por tres fases para lograr la atomización. En primer lugar, la muestra se seca a una temperatura baja. A continuación, la muestra se incinera en un horno de grafito (discutido más adelante), seguido por un rápido aumento de la temperatura dentro del horno donde la muestra se
convierte en un vapor que contiene átomos de la muestra. La absorción se mide por encima de la superficie calentada donde se atomizó la muestra.Un horno de grafito se compone de un tubo de grafito abierto en ambos extremos con un agujero en el centro para
la introducción de la muestra. El tubo está encerrado dentro de los contactos eléctricos de grafito en ambos extremos que sirve n para calentar la muestra. Un suministro de agua se utiliza para mantener fresco el horno de grafito. Una corriente externa de gas inerte fluye alrededor del tubo para evitar que el aire exterior entre en el entorno
de la atomización. El aire exterior pue de consumir y destruir el tubo. Una corriente interna de gas inerte fluye a través del tubo, llevándose vapores de la matriz de la muestra. GFAA2: Atomizadores electrotérmicos proporcionar una sensibilidad mejorada ya que las muestras son atomizados
rápidamente y tienen un tiempo de residencia más largo en comparación con los sistemas de AAS de llama, lo que significa más de la muestra se analiza a la vez. Este método también se puede utilizar para las determinaciones cuantitativas basadas en la altura del pico de la señal y el área. Atomización electrotérmica también
ofrece la ventaja de pequeño tamaño de la muestra y la reducción de interferencias espectrales debido a la alta temperatura del horno
de grafito. Sin embargo, atomizadores electrotérmicos tiene n desventajas, incluyendo el tiempo de medición lento debido a la calefacción y la refrigeración requerida del sistema y un intervalo analítico limitado. Además, el analito y la matriz se difunden en el tubo de grafito, y con el tiempo, las necesidades de tubo de
II.
sustitución, mantenimiento y el aumento de costo asociado con atomización electrotérmica. Límites de Detección Para GFAA (absorción atómica en horno de gas) el rango es entre 100 ppb a 1 ppb. Esto se debe a la matriz, aunque retirado, todavía juega un papel en la escala de detección. Llama atomización Después de ser nebulizado por oxidante gaseoso y se mezcla con el combustible, la muestra se realiza en una llama donde el calor
permite
que
se
produzca
la
atomización. Una vez que la muestra alcanza la llama, se producen tres pasos
más, desolvatación, volatilización, y la disociación. En primer lugar un aerosol molecular se produce cuando se evapora
el disolvente (desolvatación), entonces el aerosol se forma en moléculas gaseosas (volatilización) y, finalmente, las moléculas se disocian y produce gas atómico (disociación). Durante este proceso de cationes y electrones también se pueden formar cuando se ioniza el gas atómico. Combustibles y oxidantes
En La tabla muestra una lista de los combustibles y oxidantes más comunes utilizados para producir llamas de AAS. Una mezcla de
diferentes oxidantes y combustibles se puede utilizar para conseguir
un intervalo de temperatura específico. Debido a la disociación y romper moléculas a los átomos es más fácil con más calor presente, el oxígeno es el oxidante más común usado en la atomización de la llama. Para controlar la velocidad de flujo de un oxidante y el combustible se
utiliza un rotámetro, este es un tubo có nico colocado verticalmente. Con el extremo más pequeño colocado abajo, un flotador que se encuentra dentro del tubo determina la velocidad de flujo. Cerca de
control es vital porque la llama está fuera muy inestable de su gama caudal específico. Si el cau dal no es mayor que la velocidad de combustión se indica, la llama experimentará retroceso y propagar de vuelta al quemador. Si el caudal es demasiado alto, la llama golpe de
la hornilla. Cuando la tasa de flujo y velocidad de combustión son iguales, la llama es estable. Por lo general, la llama consiste en un
exceso de combustible para evitar la formación de óxidos con las moléculas de la muestra.
7. CONCLUSION
Al culminar el laboratorio se pudo determinar los elementos metálicos presentes en el mineral de cabeza (mineral de Cu)
También se pudo identificar la dependencia del paso de energía de una concentración alta. Logramos obtener mayor conocimiento respecto al tema del laboratorio desarrollado
8. BIBLIOGRAFIA
lfisicoloco.blogspot.pe/2012/11/espectros-atomicos-emision-yabsorcion.html
http://www.espectrometria.com/espectrometra_de_absorcin_atmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Beer-Lambert
http://repositorio.innovacionumh.es/Proyectos/P_22CursoMateriales/Miguel_A ngel_Sogorb/Wimba/Espectroscopia_04.htm
http://www.chm.davidson.edu/java/spec/spec.html
