Emisión atomica

32
Page 1 H e Modelo del Átomo H de Bohr Aplicación de energía Teoría de Emisión Atómica H e H e fotón 1 Átomo excitado Absorción Atómica Emisión Atómica Absorción Atómica Emisión Atómica

description

ANALISIS INSTRUMENTAL

Transcript of Emisión atomica

Slide 1

Page 1 HeModelo del tomo H de BohrAplicacin de energaTeora de Emisin AtmicaHeHefotn1tomo excitadoAbsorcin AtmicaEmisin AtmicaAbsorcin AtmicaEmisin AtmicaPage 2 Teora de Emisin AtmicaMenor interferencia entre elementos.Buenos espectros de emisin para la mayora de los elementos, en las mismas condiciones de excitacin, se puede registrar simultneamente espectros para varios elementos.Permite la determinacin de bajas concentraciones de elementos refractarios.Permite la determinacin de no metales: Cl, Br, I, S.Comprende intervalos lineales de concentracin de varios rdenes de magnitud.Page 3 Teora de Emisin AtmicaPlasma una mezcla gaseosa, conductora de electricidad, que contiene cationes y electrones.El plasma de Ar es empleado en la emisin, y e son especies conductoras, que son capaces de absorber suficiente energa, para alcanzar temperaturas de 10 000 K.

Tipos de Plasma:Plasma de Acoplamiento inductivo (ICP)Plasma de Corriente Continua (DCP)Plasma inducido por microondas (MIP)Page 4 Process that takes place when a sample droplet is introduced into an ICP discharge

Page 5 Una fuente perfecta de emisin atmica tiene que presentar las siguientes caractersticas:1. Eliminacin completa de la muestra desde su matriz original con el fin de minimizar interferencias;2. Atomizacin completa, pero mnima ionizacin de los elementos analizar;3. Fuente de energa controlable para la excitacin necesaria para excitar todos los elementos sin ionizacin apreciable;4. Un medio qumico inerte que impida la formacin de especies moleculares no deseables (e.g. xidos, carburos, etc.) que puedan afectar la precisin de las medidas.5. No tiene que existir radiacin de fondo (background) desde la fuente. La radiacin background se define como aquella emisin atmica y/o molecular no deseable que podra interferir con las longitudes de onda analticas.6. Una fuente que abarque un amplio rango de solventes (tanto orgnicos como inorgnicos)7. Ajustable a cualquier tipo de muestras.8. Barato en su adquisicin y mantenimiento.9. Fcil de operar.Page 6 Plasma (ICP-OES)Plasma es un gas altamente ionizado con alta temperatura (6000-10000oK).

Es una tcnica analtica para determinar metales de forma Multi elemento Permite determinar elementosen niveles de concentracin de ppb y hasta algunos porcentajes

Page 7 Elementos que se determinan por ICP-OES

Page 8 PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO (Antorcha). Consta de:

Tres tubos concntricos de cuarzo (Ar: 5-20 l/minuto)Bobina de radiofrecuencia de induccin refrigerada por agua, capaz de producir potencias de 0,5-2 kW a 27-41 MHz.Ionizacin del argn mediante una chispa que proviene de una bobina Tesla.Page 9

Page 10 Temperature regions of a typical ICP discharge

Page 11 PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO (ICP)Los iones resultantes y sus electrones asociados interaccionan con el campo magntico oscilante que se produce en la bobina, movindose en trayectorias circulares.Se alcanzan altas temperaturas, hacindose necesario el aislamiento trmico del cilindro exterior, inyectando Ar de forma tangencial alrededor de las paredes del tubo.

RESULTADOPage 12 PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO (ICP)Ya hemos encendido el plasma Cul es el aspecto que tiene que presentar? Ncleo no transparente, blanco brillante e intenso (emisin continua a la que se le superpone el espectro de Ar); Est coronado por una cola en forma de llama.Anlisis del elemento de inters por encima del ncleo (15-20 mm)

Page 13 PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO (ICP)En cuanto a la introduccin de la muestra en el ICP:Mediante flujo de argn (0,3-1,5 l/minuto) a travs del tubo central de cuarzo:Se utilizan nebulizadores (1), generalmente Tambin se puede usar vaporizacin electrotrmica (2) (para muestras slidas y/o lquidas):- la muestra se vaporiza en un horno similar al de atomizacin electrotrmica aunque slo para la introduccin de la muestra y no para su atomizacin: - posteriormente, el vapor pasa a la antorcha.

Page 14 Diagrama de sistema ICP-OESPage 15 Diffraction grating separating two wavelengths of light

Page 17 ICP-OES SecuencialVentajasPosibilidad de analizar 73 elementos.Acceso a un gran nmero de longitudes de onda para cada elemento.Flexibilidad y Versatilidad analtica.Bajo costo instrumental.DesventajasAnlisis lento (3-5 elementos por minuto).Baja productividad.Limitada reproducibilidad.Costos de operacin altos (gases, estndares, operador).Un solo detectorPlasma

DetectorRejilla de difraccinPage 18 ICP-OES SimultneoVentajasAlta velocidad de anlisis.Gran productividad.Alta reproducibilidad.Bajo costo de operacin (gases, estndares, operador).Varios detectoresDesventajasAnlisis de un nmero limitado de elementos.Normalmente hay acceso a una longitud de onda por elemento.Poca flexibilidad analtica.Costo instrumental alto.

Page 19 Detector en ICP

Detector de tubo fotomultiplicadorDetector de estado slidoPage 20

Tipo DCP observacin

Plasma AxialPlasma RadialLimite de deteccin 10 veces ms bajos que un plasma radialPara anlisis de concentraciones altasPage 21

Na

NaZnDoble observacinPermite trabajar con longitudes de onda libres de interferenciasDiagrama ptico del Optima 5300 DV

UV SCDVis SCDDos detectores de estado slido (SCD) para anlisis 100% simultneo en todo el espectro,(regin ultravioleta y visible).22Page 23 Anlisis semicuantitativo rpido en ICP-MSLa simplicidad espectral permite la fcil interpretacin espectral automticaPrecisin y exactitud de 10-30% en un minuto para > 70 elementosLa huella digital rpidaSofisticada herramienta de desarrollo de mtodosExactitud para muestras crticas, algunas veces mejor que con el anlisis cuantitativo clsicoPage 24 Limites de deteccin g/lElemento FlamaHorno de grafitoGenerador de hidrurosICP-OES PlasmaICP-MSAl450.1---o---10.005As1500.050.0320.0006Cd0.80.002---o---0.10.00009Hg3000.60.00910.016Pb150.05---o---10.00004Se1000.050.0340.0007Tl150.35---o---20.0002Page 25 Flow chart showing the methodology for a typical ICP-OES analysis

Page 27

Digestin por microondasPage 28 Digestin hmeda abiertaEquipo SimpleAlto nmero de muestrasPeso de muestra altoAlto consumo de reactivosReactivo blancoContaminacin (polvo)Evaporacin del analitoSe requiere supervisinTemperatura limitadaTiempo de descomposicin largo

Page 29 Calentamiento conductivo de placa calienteMuestra y cidoCorrientes de conveccinEl calor es transferido de las paredes del recipiente a la solucinPage 30 Tecnologa de microondas

Por qu microondas ?

El tiempo de preparacin de las muestras es reducido.La contaminacin es reducida.Los elementos voltiles son retenidos.Se reduce el consumo de reactivos.Los blancos tienen lecturas pequeas.La microonda calienta el centro de la muestra.Resultados reproducibles.Puntos de ebullicin altos (supercalentamiento).???????????

Page 31 Convencional vs. Microondas

Calentamiento conductivo Calentamiento por microondas Conduccin Conveccin rotacin dipolar conduccin inica+ rpida, directaPage 32

Sistema de enfriamientoNo hay sobrecalentamiento durante la digestin Reduce el desgaste del materialEnfriamiento en 15 minutosExtraccin segura de los vapores cidosSoporta y controla las reacciones exotrmicasParte integral de sistema de extraccin con solventes