espectroscopia de emisión de llama

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UNIVERSIDAD NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS CURSO : QUIMICA ANALITICA TEMA : ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN DE LLAMA DOCENTE : YUPANQUI TORRES EDSON INTEGRANTES : ALVARADO CAMONES MELIZA BRIOSO MEJÍA BETY CISNEROS LARA KARLA " SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"

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Page 1: Espectroscopia de Emisión de Llama

UNIVERSIDAD NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CURSO : QUIMICA ANALITICA

TEMA : ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN DE LLAMA

DOCENTE : YUPANQUI TORRES EDSON

INTEGRANTES : ALVARADO CAMONES MELIZABRIOSO MEJÍA BETYCISNEROS LARA KARLAHUANRI FERRER DALILA

" SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"

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HUARAZ – ANCASH - PERU2010

INTRODUCCION

Los átomos o las moléculas que están excitadas a niveles de energía altos pueden caer a niveles menores emitiendo radiación (emisión o luminiscencia). Para los átomos excitados por una fuente de energía de alta temperatura esta emisión de luz es comúnmente llamada emisión atómica u óptica (espectroscopia de emisión atómica) y para átomos excitados con luz es llamada fluorescencia atómica (espectroscopia de fluorescencia atómica).

La espectroscopia de emisión atómica (AES) utiliza la medición cuantitativa de la emisión óptica de átomos excitados para determinar la concentración de la sustancia analizable. Los átomos del analito en la solución son aspirados en la región de excitación donde son disueltos, vaporizados y atomizados por una llama, descarga o plasma. Estas fuentes de atomización a altas temperaturas proveen energía suficiente para promover los átomos a niveles de energía altos. Los átomos vuelven a niveles más bajos emitiendo luz.

El empleo de la espectroscopia de emisión por llama (FES), es de gran aplicación en análisis elemental. Puede ser usada para análisis cuantitativo y cualitativo y es un método de elemento simple. Sus usos más importantes son la determinación de sodio, potasio, litio y calcio en fluidos biológicos y tejidos.

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DESARROLLO DEL TEMA

I. Fundamento teórico:

Espectroscopia es la medición e interpretación de la radiación electromagnética absorbida, dispersada o emitida por átomos, moléculas u otras especies químicas. Estos fenómenos están asociados con cambios en los estados de energía de las diferentes especies. Por consiguiente, dado que cada especie posee estados energéticos característicos, la espectroscopia puede utilizarse para identificarlas.

La espectroscopia constituye la base del análisis espectroquímico, en el que la interacción de la radiación electromagnética con la materia se utiliza para obtener información cualitativa y cuantitativa acerca de la composición de una muestra. Dentro del análisis espectroquímico, la espectroscopia atómica estudia la absorción y emisión de la radiación por especies atómicas, iónicas y moleculares libres. Estas especies son generadas y examinadas en un medio gaseoso de alta energía, que constituye una fuente de vaporización-atomización-ionización-excitación.

El término espectroscopia de emisión normalmente se aplica a los métodos en los que se aplica un estímulo térmico o eléctrico. La energía radiante emitida cuando el analito regresa a su estado basal puede dar información sobre la naturaleza del mismo y de su concentración. Los resultados de este análisis suelen representarse en forma de un espectro, es decir, un gráfico de la radiación emitida en función de la frecuencia o longitud de onda.

Cuando la muestra se estimula con una fuente de radiación electromagnética externa, pueden tener lugar varios procesos. Por ejemplo, la radiación puede ser dispersada o reflejada. Para obtener información sobre el analito, se mide la radiación electromagnética emitida cuando este regrese a su estado basal, o puede medirse la cantidad de radiación absorbida como consecuencia de la excitación.

Cualquier forma de la materia puede emitir luz al exponerse a la acción de suficiente energía. Uno de los casos más

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interesantes para el análisis químico es la excitación de átomos y de iones atómicos. Cuando la luz emitida por átomos excitados se hace pasar por una rendija estrecha se dispersa por medio de un prisma o de una red, el espectro que se obtiene, bajo ciertas condiciones, está formado por líneas definidas. Este espectro, llamado espectro de líneas o, en base a su origen, espectro atómico, se obtiene por ejemplo, exponiendo un material al calor de una llama, usando una descarga eléctrica de alto voltaje a través de un gas, o con un arco eléctrico entre dos electrodos, uno de los cuales está hecho de sustancia excitable o se impregna de la misma.La energía suministrada por esta fuente de radiación rompe los enlaces químicos, formándose átomos o iones atómicos, y eleva los electrones orbitales a estados excitados, y es decir, a niveles de energías más altos. Cuando los electrones regresan a su nivel inferior o a su estado normal, la energía se emite en forma de luz. Puesto que solamente se verifican transiciones definidas cuantizadas, a cada una corresponde una luz de longitud de onda específica y como algunas transiciones son más probables que otras, las intensidades de las líneas son diferentes. Mientras mayor sea la energía sumistrada por la excitación, más alto será el nivel al cual se existen los electrones y menor serán las longitudes de onda de la luz emitida. Por consiguiente al aumentar la energía de la fuente de radiación, se observa un mayor número de líneas espectrales, especialmente con longitud de arco corta.Las longitudes de onda de las líneas espectrales son características del elemento emisor, por lo que los espectros pueden servir para propósitos cualitativos. La intensidad de las líneas pueden correlacionarse con la cantidad de la sustancia, con lo cual se establece una base cuantitativa.Existen 2 técnicas fundamentales en estos principios: fotometría de emisión de llama y espectroscopia. Aunque ambas se basan en los espectros atómicos, conviene tratarlas por separado pues difieren en cuanto a los niveles de energía de la excitación, la instrumentación óptica y los procedimientos experimentales.Tipos de espectroscopia de emisión:

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Tipo de espectroscopia

Método de atomizaciónFuentes de radiación

ArcoMediante calentamiento de

la muestra por arco eléctrico

Muestra

ChispaMuestra excitada por chispa

eléctrica de alto voltajeMuestra

Plasma de argón

Muestra calentada por plasma de argón

Muestra

Atómica o en llama

Muestra aspirada e introducida en la llama, se atomiza dentro de la llama

Muestra

Rayos XNo necesita las muestras, se bombardean con electrones

Muestra

Espectroscopia de arco:

Las fuentes más utilizadas en espectrografía de emisión son el arco de CC, el arco de Ca, y la chispa de Ca. Su misión consiste en evaporizar la muestra y provocar el paso de electrones a niveles energéticos superiores. Se alcanzan temperaturas de 8.00°K. El arco CC, se utiliza normalmente cuando se desea alcanzar una gran sensibilidad como sucede en la identificación de elementos traza en las muestras; la oscilación del arco constituye una dificultad para el trabajo cuantitativo; el arco de Ca es más estable y reproducible. La chispa de Ca, proporciona energías de excitación más elevadas, es más estable y reproducible y es generalmente la fuente preferida para el análisis cuantitativo.

Los elementos metálicos pueden utilizarse como electrodos. Los sólidos pulverizados se colocan en una pequeña depresión practicada en el extremo de una varilla de carbón o grafito que normalmente constituye el polo opuesto del arco. Las

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disoluciones pueden evaporarse a sequedad sobre el electrodo de carbón o grafito formando un fondo de aproximadamente 1mm de espesor a través del cual pasa la disolución y se evaporiza por acción del arco o de la chispa.

Los principales componentes de un espectrógrafo además de la fuente de radiación, son un prisma o una red de difracción para dispersar la radiación procedente de la fuente, una cámara u otro dispositivo de detección y medida, dispositivos auxiliares, rendijas, lentes o espejos para conducir el haz de energía.

La mayor parte de la emulsiones fotográficas son sensibles radiaciones de pequeña longitud de onda, azules, violetas y ultravioletas; la utilización de diversos colorantes permite sensibilizar la emulsión para la aplicación a longitudes de ondas mayores.

Para el trabajo cualitativo se registra un espectro de hierro junto al del elemento desconocido. También se registra el espectro de algún elemento cuya existencia en la muestra se sospecha. La película terminada se estudia en un comparador, utilizando el espectro de hierro o del elemento conocido para localizar las longitudes de onda, la mayor parte de los comparadores llevan una placa normalizada que indica las líneas principales de muchos elementos. Se dispone de escalas para la medida exacta de las líneas espectrales y de tablas de longitudes de onda y de intensidades relativas de las líneas espectrales de un elemento. Para dar como positiva la identificación de un elemento deben observarse al menos tres de sus líneas sensibles.

La espectrografía de emisión cuantitativa exige un control de todas las variables como: condiciones de excitación, tiempo de exposición, trabajo de la película. Con objeto de eliminar en lo posible pequeñas variaciones de estos factores, se acostumbra añadir un patrón interno midiendo las intensidades de un par de líneas homologas formado por una línea del elemento problema y otra del patrón interno. Los pares de líneas homologas deben tener longitudes de onda muy cercanas y ambos elementos deben presentar las mismas características de vaporización y análogos potenciales de ionización; pequeñas variaciones en las condiciones de excitación o de trabajo de la película afectaran a ambas líneas con la misma intensidad y la relación entre sus intensidades será constante. El resultante de la línea espectral

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se mide con un densitómetro por comparación de la transmitancia de la línea con la de la zona de película no expuesta adyacente a la línea.

Espectroscopia de emisión atómica (EA)Se utiliza en la medición cuantitativa de la emisión óptica de átomos excitados para determinar la concentración de la sustancia analizable. Los átomos del analito en la solución son aspirados en la región de excitación donde son disueltos, vaporizados y atomizados por una llama, descarga o plasma. Estas fuentes de atomización a altas temperaturas proveen energía suficiente para promover los átomos a niveles de energía altos. Los átomos vuelven a niveles más bajos emitiendo luz.

Permite llevar a cabo un análisis cuantitativo y cualitativo de entre 70 a 80 elementos. Los límites de detección para muchos de estos elementos son de una parte por mil millones. Es necesario llevar a la muestra a un estado de vapor atómico. Este proceso, conocido como atomización, consiste en volatilizar la muestra y descomponerla en sus átomos y quizá algunos iones gaseosos. Para la atomización de las muestras que se van a analizar se utilizan principalmente la atomización en flama (fotometría de llama) y la atomización en horno. Los factores principales que determinan la magnitud de la emisión son:

· La distribución energética de niveles excitados.· Las probabilidades de transición para emisión y absorción.· El coeficiente de absorción atómica.· Las características de la celda de atomización.

Fotometría de llama:Es una técnica de emisión que utiliza una llama como fuente de excitación y un fotodetector electrónico como dispositivo de medida. Se trata principalmente de un método de análisis cuantitativo y es uno de los métodos más sencillos y precisos para el análisis de metales alcalinos, la mayor parte de los metales alcalinotérreos y algún otro elemento metálico. También es posible realizar un análisis cualitativo examinando todas las longitudes de onda del espectro de emisión (espectrofotometría de llama o fotometría de llama). Su aplicación es limitada si se compara con la espectroscopia de

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emisión ordinaria, ya que la energía de la llama permite excitar únicamente de 30 a 50 elementos, siendo este número función del tipo de llama utilizada; Las llamas son coloraciones características que producen los compuestos sodio(amarillo), estroncio(rojo),y bario( verde) constituyen ensayos cualitativos corrientes de estos elementos. La muestra debe estar disuelta. La radiación del elemento que interesa, cuya fuente de luz suele ser una lámpara de cátodo hueco, se dirige a través de la flama que contiene el gas atómico. La solución del analito se nebuliza por medio de un atomizador o nebulizador en finas gotitas y se lleva a la flama. El disolvente de las gotas se evapora de inmediato y las partículas de sal se descomponen en átomos, iones y electrones. Los átomos de la muestra absorberán la radiación que emita el mismo átomo en la lámpara de cátodo hueco, con lo que se atenúa la energía de la fuente. Mediante un monocromador se separa la línea espectral del elemento que interesa de cualquier otra radiación que venga de la fuente o de la flama. La energía radiante de la fuente se transforma en corriente eléctrica mediante un tubo foto multiplicador.

La fuente de radiación que provoca la activación de los átomos es una llama. El monocromador será en aparatos complejos filtros interferenciales y en aparatos sencillos redes de bajo poder de resolución. Los detectores podrán ser células fotovoltaicas o fototubos, pueden medir intensidades relativamente altas. Como todas las técnicas instrumentales, la espectrometría de llama es una técnica relativa. Por consiguiente, es necesario establecer experimentalmente una curva (o función matemática) que relacione la señal analítica obtenida con la concentración del elemento analito en las soluciones a analizar. En el caso más directo, la concentración de una solución incógnita se obtiene por interpolación gráfica a partir de una curva de señal (A o IE) vs. C, obtenida con varios estándares (patrones) adecuadamente espaciados, que cubren el ámbito de concentraciones requerido; En la mayoría de los casos es necesario que la composición de las soluciones patrón sea similar a la de la muestra a analizar. En el caso de soluciones muestras muy complejas, en las que la presencia de elementos concomitantes puede afectar la respuesta obtenida para el

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analito, existen otros procedimientos de calibración, tales como el método de agregado patrón de analito (simple o múltiple).

Dado que los procesos que sufre el analito en la celda de atomización son esencialmente comunes a ambas técnicas, la selección del tipo y condiciones de la llama (relación oxidante/combustible) y la región de observación, son críticas para numerosos elementos. También es necesario optimizar el paso de banda espectral del monocromador empleado para la selección de la longitud de onda, la velocidad de aspiración de la solución, los parámetros del sistema de detección y lectura y en el caso de absorción atómica, la intensidad de corriente de la lámpara de cátodo hueco. Interferencia es el efecto de un concomitante presente en la muestra sobre la señal generada por el analito. La presencia de un interferente conduce en todos los casos a un error sistemático. Existe una interferencia cuando el resultado de la medición sobre una dada solución de muestra difiere del obtenido con la misma concentración de analito en la misma combinación química y solvente, pero en ausencia del interferente.

Esencialmente las mismas interferencias se producen en EEA y EAA con llama, aunque con magnitudes diferentes. Pueden clasificarse en cuatro grupos:

1. Espectrales, incluyendo efectos de emisión o absorción de fondo.2. Físicas, asociadas con el transporte y dispersión de la muestra en la llama.3. Químicas, relacionadas con la vaporización del soluto.4. De ionización, relacionadas con la variación de la concentración de átomos neutros emisores o absorbentes en la llama provocada por el fenómeno de ionización térmica. En la siguiente figura se compara un esquema de espectrofotómetro de emisión de llama (a) y él de absorción atómica (b).

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Las ventajas fundamentales de la utilización de la llama como fuente de excitación son que los espectros son muy sencillos y que los resultados cuantitativos tienden a ser más reproducibles. Los espectros son sencillos debido a la baja energía de excitación de la llama que da lugar a pocas líneas de emisión. Este hecho hace disminuir el problema de las interferencias espectrales a partir de líneas y bandas de otros elementos y además no implica la necesidad de un monocromador de elevada resolución. La mayor reproducibilidad de estos métodos se debe al mejor control de las variables en una excitación por llama.

Las dos desventajas más importantes de los métodos de emisión en llama son que la energía de excitación es demasiado baja para la mayoría de los elementos y que la muestra debe estar disuelta. En absorción atómica la baja energía no es una desventaja tan importante ya que la misión de la llama, en ese caso, es únicamente atomizar la muestra y formar un vapor de átomos sin excitar; por esta razón es aplicable a un mayor número de elementos que la fotometría de llama.

Otros tipos de espectroscopia atómica:

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La atomización en horno, o electrotérmica se utiliza con un atomizador electrotérmico; se toman pequeños volúmenes de muestra, normalmente unos microlitros, y se depositan en el horno. Con un programa de calentamiento progresivo se evapora el disolvente de la muestra, la materia orgánica se reduce a cenizas o carbón se produce vapor atómico. Es de uno a dos órdenes de magnitud más sensible que la atomización en flama.

Algunos métodos de EA emplean flamas para los átomos excitados, los cuales emiten una radiación característica cuando regresan a su estado fundamental. En otros métodos de EA se emplean atomizadores más potentes como los del plasma inductivamente acoplado (PIC) y los atomizadores de arco y de chispa. A diferencia de la absorción atómica, la emisión atómica se pude aplicar al análisis cualitativo. Con este método se pueden registrar espectros completos, donde e identifican los elementos por las longitudes de onda de las líneas de emisión.

En alguna época, la emisión en flama se utilizó mucho en los laboratorios clínicos para determinar sodio y potasio Estas técnicas se han reemplazado ahora por métodos que utilizan electrodos selectivos para iones. De hecho, ahora es más importante la espectrometría de emisión en plasma inductivamente acoplado que la de emisión en flama, y también es una fuente importante de iones para el análisis por espectrometría de masas.Función y condiciones de las llamas: La llama tiene tres funciones básicas: permite pasar la muestra a analizar del estado líquido a estado gaseoso; descompone los compuestos moleculares del elemento de interés en átomos individuales o en moléculas sencillas y excita estos átomos o moléculas.

Las condiciones que debe cumplir una llama para considerarla satisfactoria es que tenga la temperatura adecuada y que en ella se forme un ambiente gaseoso que permita las funciones mencionadas. Además, el ruido de fondo de la llama no debe interferir las observaciones a efectuar.

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Una llama típica consta de: cono interno, cono externo y zona entre conos como podemos observar en la siguiente figura.  

  El cono interno es la zona en que tiene lugar, generalmente, una combustión parcial, es decir sin equilibrio térmico. Esta zona se calienta por conducción y radiación a partir de la región más caliente que se encuentra sobre ella. En ella se forman los productos de oxidación intermedios, se produce una gran emisión de luz (a partir del combustible y no de la muestra), una elevada ionización y una gran concentración de radicales libres. Es muy poco utilizada para trabajo analítico.

Inmediatamente encima de la región del cono interno se encuentra la zona interconal Es la llamada parte caliente de la llama y en ella tiene lugar una combustión completa y se alcanza casi un equilibrio termodinámico. Esta llama es la que se utiliza prácticamente en análisis por fotometría de llama y espectroscopia de absorción atómica. La altura de esta zona sobre el quemador varía considerablemente con el tipo de quemador, la naturaleza de los gases utilizados y su velocidad de flujo.

La región del cono externo es una zona de combustión secundaria en la que los productos parcialmente oxidados como el monóxido de carbono pueden completar su combustión. Esta región se enfría por el aire circundante y es, en general, una región poco útil.

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Fenómenos que tienen lugar en la llama

1. - Se evapora el agua o los otros disolventes dejando como residuo diminutas partículas de sal seca. 2. - La sal seca se vaporiza, es decir, pasa al estado gaseoso. 3. - Las moléculas gaseosas, o una parte de ellas, se disocian progresivamente dando lugar a átomos neutros o radicales. Estos átomos neutros son las especies absorbentes en espectroscopia de absorción atómica y son las especies emisoras en fotometría de llama. 4. - Parte de los átomos neutros se excitan térmicamente o se ionizan. La fracción excitada térmicamente es importante en análisis por fotometría de llama ya que el retorno al estado fundamental de los electrones excitados es el responsable de la emisión de la luz que se mide. 5. - Parte de los átomos neutros o de los radicales que se encuentran en la llama pueden combinarse para formar nuevos compuestos gaseosos. La formación de estos compuestos reduce la población de los átomos neutros en las llamas y constituye las llamadas interferencias químicas que se presentan en los métodos de análisis que utilizan llamas. La eficacia con que las llamas producen átomos neutros tiene mucha importancia. La llama de óxido nitroso-acetileno, que es más caliente que la de aire acetileno, parece ser más efectiva para la formación de átomos neutros. Los metales alcalinos son una excepción, probablemente debido a que la ionización es apreciable en la llama caliente. En cualquier caso, estos dos tipos de llama son los más adecuados para fotometría de llama y absorción atómica.

A las temperaturas ordinarias de llamas es relativamente baja la fracción de átomos del estado fundamental que se excita. Únicamente si la temperatura de la llama es muy elevada la fracción de átomos excitados empieza a ser apreciable. Este hecho pone de manifiesto la necesidad de controlar la temperatura de la llama cuidadosamente para fotometría de emisión. Por el contrario, la fracción de átomos en el estado fundamental es muy elevada y, por lo tanto, pequeñas fluctuaciones en la temperatura de la llama no son importantes para el análisis por absorción atómica.

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La ionización que tiene lugar en las llamas produce normalmente la pérdida de un sólo electrón y se puede representar:

A ® A+ + e- A = átomo neutro A+ = su ion positivo e- = electrón libre

Este proceso de disociación depende de la concentración o de la presión, ya que una especie se disocia en dos. Al aumentar la presión parcial de los átomos en la llama, el porcentaje de ionización disminuye tal como debe esperarse de la aplicación de la ley de Le Chátelier.

A la temperatura de la llama acetileno-oxígeno la mayor parte de los elementos se encuentran apreciablemente ionizados. El grado de ionización del elemento a analizar puede disminuirse por adición de una elevada concentración de otro elemento que sea más fácilmente ionizable (tampón de radiación o supresor de ionización). Es preferible, por lo general, suprimir de este modo la ionización a utilizar temperaturas de llama más bajas que hacen aumentar las interferencias químicas.

II. FUNCIONAMIENTO DE LA TÉCNICA:

La solución que contiene la sustancia relevante que se analizará se dibuja dentro de la hornilla y se dispersa en la llama como aerosol fino. El solvente se evapora primero, yéndose dividido finalmente sólido partículas que se mueven a la región más caliente de la llama donde gaseosas átomos y iones se producen. Aquí electrones se excitan como se describe anteriormente. Es común para a monocromador ser utilizado tener en cuenta la detección fácil.

En un nivel simple, la espectroscopia de la emisión de la llama se puede observar el usar apenas de a Hornilla de Bunsen y muestras de metales. Por ejemplo, sodio el metal colocado en la llama brillará intensamente amarillo, mientras que calcio las partículas del metal brillarán intensamente rojas, cobre colocado en la llama creará una llama verde.

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Hay cuatro etapas principales que ocurren durante esta espectroscopia de la emisión de la llama.

1. Evaporación: La muestra que contiene partículas del metal es deshidratada por el calor de la llama y se evapora el solvente.

2. Atomización: Los iones del metal que estaban en el solvente se reducen en esta etapa a los átomos del metal. Por ejemplo, Mg2+ (aq) + magnesio del → 2e (g). Es los electrones en los átomos del metal que absorben energía del calor de la llama y se mueven a los niveles de una energía más alta.

3. Excitación: Los electrones en estos átomos del metal del estado de tierra pueden ahora absorber energía del calor de la llama. Los quanta (cantidad) de energía absorbida dependen de las fuerzas electrostáticas de la atracción entre el electrón negativamente cargado y el núcleo positivamente cargado. Esto alternadamente depende del número de protones en el núcleo. Mientras que los electrones absorben energía se mueven a los niveles de una energía más alta y están en el estado excitado.

4. Emisión de la radiación: Los electrones en el estado excitado son muy inestables y movimiento detrás abajo al estado de tierra absolutamente rápidamente. Pues ellos así que ellos emiten la energía absorbieron. Para algunos metales esta radiación corresponde a las longitudes de onda de la luz en la región visible del espectro electromagnético y se observa como color característico del metal. Pues los electrones de diversos niveles de energía pueden absorber la luz el color de la llama observado será una mezcla de todas las diversas longitudes de onda emitió por los diversos electrones en el átomo del metal bajo investigación.

Colorantes de la llama

Rojo oscuro - cloruro del litio

Rojo - cloruro del estroncio

Anaranjado - cloruro de calcio (un tipo de polvo de blanquear)

Amarillo - cloruro de sodio (sal)

Verde amarillento - bórax (borato de sodio)

Verde - sulfato de cobre

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Azul - cloruro de cobre

Violeta - cociente de 3:1, 3 porciones de sulfato del potasio, y nitrato del potasio de 1 porción

Púrpura - cloruro del potasio

Blanco - sulfato del magnesio (sales de epsom)

APLICACIÓN CON UN EJEMPLO

PARTE EXPERIMENTAL

En espectrometría de llama se consigue que los átomos emitan pocas líneas porque la temperatura que se alcanza con la llama es pequeña. Solo se consigue que pocos átomos pasen del nivel fundamental a niveles activados. No se puede usar para análisis cualitativo, se emplea para análisis cuantitativo. Se emplea para determinar la concentración de sodio, potasio, calcio en materiales biológicos (suero sanguíneo). Podemos preguntarnos por la precisión, exactitud, sensibilidad, selectividad o versatilidad del método.

La precisión es la concordancia de las medidas entre si. La exactitud es la comparación entre lo que medimos y el valor verdadero, difícil de determinar puesto que el valor verdadero pocas veces se conoce. La sensibilidad es la capacidad de un método para permitirnos conocer la cantidad más pequeña posible de esa sustancia o las variaciones más pequeñas posibles de ella, será más sensible cuanto menor sea la cantidad que podemos determinar. La selectividad es la capacidad de un método para medir una sola sustancia y la versatilidad es la capacidad de un método para poder determinar un gran número de sustancias con el mismo aparato. Un método analítico requiere: gran precisión, exactitud, sensibilidad, selectividad y versatilidad. En fotometría de llama se analiza sodio, potasio y calcio en muestras biológicas fundamentalmente.

Para hacer análisis cuantitativos se utilizan algunos de estos métodos:

Método directo

Se preparan una serie de patrones con distintas concentraciones, para obtener una recta de calibrado, al menos ocho puntos para trazar la recta. Se toma agua en medio HCl que es aspirado por el gas

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oxidante hacia el quemador, se ajusta a cero el aparato midiendo la intensidad de emisión del disolvente para no tener ruido de fondo. Se toma el patrón más concentrado y se realiza la misma operación ajustando la ahuja a cien para de esta forma aumentar la escala. Se mide luego la intensidad de emisión de todos los patrones. Se traza la línea de calibrado que debe ser una línea recta. Las líneas de calibrado son lineales para el sodio, cuando la concentración de sodio varía entre 0 y 0,1 partes por millón, curvándose al aumentar la concentración. Las líneas de calibrado se curvan debido a que: parte de la radiación se absorbe por los átomos libres en estado fundamental, esta absorción es mayor al aumentar la concentración, hay que trabajar con disoluciones diluidas o también debido a que los átomos se ionizan o bien a los fenómenos de disociación de óxidos o hidruros que se hayan formado. Una vez obtenida la recta de calibrado se mide la señal emitida por la muestra problema, por interpolación se obtiene el valor de la concentración.

Este método presenta desventajas:

1.- las sustancias que acompañan al sodio absorben también parte de la radiación o pueden emitir. Si no se conocen esas sustancias, no se pueden añadir a las muestras patrones y luego se producen variaciones en la medida de la muestra patrón.

2.- la radiación de fondo depende de la temperatura de la llama.

3.- variaciones en la velocidad de flujo, bien de la muestra o del gas oxidante, no afectan por igual a las muestras patrones y al problema. Este método no se utiliza mucho.

Método de adición de patrón

Se utiliza como patrón el mismo elemento que se quiere analizar. En una serie de patrones aforados se pone un mismo volumen de muestra a analizar. Se añaden cantidades diferentes de patrón añadido. Se enrasan todas las disoluciones al mismo volumen para que la muestra tenga así la misma concentración. Estará diluida al mismo volumen. Se ajusta a cero con un patrón blanco y a 100 con la muestra más concentrada. Se representa la intensidad emitida frente a cada concentración de patrón añadido, obteniéndose una línea recta. La intensidad de emisión es cuando la concentración de patrón es cero. Es la intensidad de emisión de la muestra. Lo que queremos determinar es la cantidad de sodio que contiene la muestra. Se puede hacer:

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1.- Extrapolar la línea. La ordenada en el origen es la intensidad de la muestra, la abscisa en el origen será el valor de la concentración de la muestra.

2.- Calcular la abscisa correspondiente a una ordenada igual a la intensidad de la muestra.

3.- Leer el valor de la ordenada en el origen y calcular la pendiente de la recta. Se divide luego la ordenada en el origen por la pendiente.

Tiene como ventaja este método que la sustancias que acompañan a la muestra van a acompañar a todos los patrones. Como inconveniente, la recta de calibrado debe ser recta, dependiendo de a que concentraciones trabajemos esto no es posible, aunque se puedan hacer diluciones, estas deben ser iguales.

Método del patrón interno

Se toma como patrón una sustancia que responda en el fotómetro de llama de manera muy parecida a la sustancia que se analiza y que no esté en las muestras que vamos a analizar. En el caso de fotometría de llama se quiere analizar sodio o potasio en muestras biológicas. Por eso se usa Li como patrón porque: da una emisión a una = 671 nm y con una sensibilidad de 0,7 mcgr/ml, en las muestras biológicas no hay litio. Se preparan varias disoluciones patrón en las que colocamos la misma concentración de litio y cantidades distintas de disolución patrón de sodio. Enrasamos al mismo volumen. Lo mismo haremos con la muestra problema.

Se representa la relación entre la intensidad de emisión de sodio/litio en función de la concentración de sodio. Por interpolación se obtiene la concentración de sodio en la muestra. La ventaja de este método es que cualquier interferencia posible va afectar de igual forma al patrón que a la muestra que se analiza, por lo que van a poder eliminarse sus efectos. En este método del patrón interno es importante el uso de los espectrofotómetros de doble haz.

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Conclusiones

1. En la espectroscopia de emisión, son los electrones de valencia de los elementos los que se excitan, para dar lugar a espectros atómicos formados por picos bien definidos y estrechos, empleándose como líneas analíticas las líneas últimas o de referencia. Permite la determinación de metales y algunos metaloides, con una exactitud del orden del 2 %, mediante el empleo de muestras sólidas en el caso de los metales y sus aleaciones y muestras en forma de polvo, ligadas con grafito u otro buffer como las sales de metales alcalinos.

2. Existen varias fuentes de excitación utilizadas en la espectroscopia de emisión atómica entre ellas se encuentran: la llama, el arco eléctrico de corriente alterna (c-a), el arco eléctrico de corriente directa (c-d), y la chispa eléctrica. Cada uno tiene ventajas y aplicaciones especiales. Sin embargo, la función de cada unidad de excitación es que la muestra se vaporice y excitar los electrones en los átomos vaporizados a niveles de energía superiores.

3. Las fuentes de plasma ofrecen varias ventajas comparadas con los métodos de llama y electrotérmico. Una de las ventajas constituye la de ser una técnica para elementos múltiples y tiene un amplio rango de trabajo. Las fuentes de plasma actuales (DCP) brindan un método mucho más fácil para la manipulación de muestras gaseosas y líquidas. El espectro para docenas de elementos puede ser registrado al mismo tiempo, algo muy importante cuando la muestra es pequeña. Las fuentes de plasma también permiten la determinación de no metales como cloro, bromo, yodo y azufre.

4. En la década del 80, del siglo pasado, la firma SPECTRO entró en el mercado con el primer analizador estacionario de metales. Esta firma señala las ventajas analíticas que brindan el sistema multi-óptico, que permite la determinación simultánea de varios elementos, la economía de tiempo y el empleo de una atmósfera inerte (Argón). Con las cuales el Spectrolab ganó la aceptación en el mercado, especialmente en la industria metalúrgica y la de reciclaje.

BIBLIOGRAFÍA

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