varian

ESPECTROSCOPIA DEABSORCION ATOMICA

LOS PRINCIPIOS BASICOS DE ABSORCION ATOMICAPUEDEN EXPRESARSE EN TRES GRANDES CONCEPTOS :

•TODOS LOS ATOMOS PUEDEN ABSORBER LUZ• LA LONGITUD DE ONDA A LA CUAL LA LUZ ES ABSORBIDA ES ESPECIFICA PARA CADA ELEMENTO EN PARTICULAR• LA CANTIDAD DE LUZ ABSORBIDA ES PROPORCIONAL A LA CONCENTRACION DE ATOMOS ABSORBENTES

varian

REQUERIMIENTOS DE UN SISTEMA PARAABSORCION ATOMICA

- FUENTE DE EMISION DE LUZ CARACTERISTICA

- UN SISTEMA DE ATOMIZACION PARA CREAR UNA POBLACION DE ATOMOS

- UN MONOCROMADOR PARA SEPARAR LUZ DE UNA LONGITUD DE ONDA CARACTERISTICA

- UN SISTEMA OPTICO PARA DIRIGIR LA LUZ DESDE LA FUENTE A TRAVES DE LA POBLACION DE ATOMOS Y HACIA EL MONOCROMADOR

- UN DETECTOR SENSIBLE A LA LUZ

- SISTEMA ELECTRONICO EL CUAL MIIDE LA RESPUESTA DEL DETECTOR

ESPECTROSCOPIA DEABSORCION ATOMICA

varian

ESPECTROSCOPIA DEABSORCION ATOMICA

varian

ComponentesComponentes

detector sensible a la luz detector sensible a la luz

sistema electrónico de lecturasistema electrónico de lecturamonocromadormonocromador

fuente de luzfuente de luz

atomizadoratomizador(llama, horno(llama, hornooo hidruros hidruros))

ResonanteResonanteNo-resonanteNo-resonanteGas de rellenoGas de relleno

ResonanteResonante

IIoo IItt

varian

REQUERIMIENTOS ANALITICOS

- CONVERTIR LA MUESTRA EN SOLUCION

- UNA MUESTRA CON AUSENCIA DE ANALITO ( BLANCO )

- SOLUCIONES DE CALIBRACION

- CONSTRUIR UNA CURVA DE CALIBRACION

- ATOMIZACION DE LA MUESTRA

ESPECTROSCOPIA DEABSORCION ATOMICA

varian

TeoríaTeoría

varian

Historia de laHistoria de la Espectroscopía EspectroscopíaOpticaOptica

Isaac Newton descubre el espectro solarhacia fines de 1600’s

Isaac Newton descubre el espectro solarhacia fines de 1600’s

Luz Solar Prisma

varian

TeoríaTeoría

varian

Líneas deLíneas de Fraunhofer Fraunhofer

1802 Wollaston descubre líneas obscuras en el es-pectro solar

Fraunhofer investigó estas líneas en detalle

Estas líneas eran debido a absorción de luz solar en laatmósfera

1802 Wollaston descubre líneas obscuras en el es-pectro solar

Fraunhofer investigó estas líneas en detalle

Estas líneas eran debido a absorción de luz solar en laatmósfera

varian

TeoríaTeoría

varian

Experimento ( 1 )Experimento ( 1 ) Kirchhoff Kirchhoff&&Bunsen’sBunsen’s

Fuente de luzFuente de luz

MecheroMechero

PrismaPrisma

PantallaPantallablancablanca

Sal en un alambre ySal en un alambre ymantenido en la llamamantenido en la llama

LenteLente

LenteLente

LíneasLíneasObscObsc..

varian

TeoríaTeoría

varian

Experimento (2)Experimento (2) Kirchhoff Kirchhoff & & Bunsen’s Bunsen’s

MecheroMechero

PrismaPrisma

TarjetaTarjetablancablanca

Sal en un alambre colocadaSal en un alambre colocaday mantenida en la llamay mantenida en la llama LenteLente

Used to Discover the Used to Discover the

ElementsElements Rb Rb and and CsCs

Líneas deLíneas deEmisiónEmisión

varian

TeoríaTeoría

varian

AbsorciónAbsorción vs vs Emisión Emisión

Ba Na KK

Líneas deAbsorción deFraunhofer

Líneas deEmission Elemental

Análisis Cualitativo de elementos

190 nm 900 nm

Cu

varian

TeoríaTeoría

varian

Flame OnlyFlame Only

FlameFlame & & Furnace Furnace

TablaTabla Periodica Periodica

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

RbSr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra AcCe Pr Nd PmSmEu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Th Pa U Np Pu AmCmBk Cf Es Fm Md No Lr

varian

TeoríaTeoría

varian

Atomos en el estadoAtomos en el estado basal basal

NeutronesNeutrones

ProtonesProtones

ElectronesElectrones

OrbitalesOrbitales

varian

TeoríaTeoría

varian

Absorción de Energía por AtomosAbsorción de Energía por Atomos

Atomos al estadobasal

Atomos alestado

excitadoh

EnergíaAbsorbida

Electrones de valencia ( exteriores )

varian

TeoríaTeoría

varian

Diagrama de niveles deDiagrama de niveles deenergíaenergía

Energía de Transición electrónica

Eo

E2

E3

E1

11 22 33 44

E4

55 66

Líneas de Resonancia originadas desde (Eo))

varian

TeoríaTeoría

varian

Proceso de AbsorciónProceso de AbsorciónAtomicaAtomica

Líneas de Resonancia deben originarse desde el estado basal

Energía de Transición

Eo

E2

E3

E1

Sun’s AtmosphereSun’s AtmosphereLuz solarLuz solar

123 4 11 22 33 44

varian

TeoríaTeoría

varian

Diagrama de Niveles de EnergíaDiagrama de Niveles de Energíaparapara Pb Pb

E Energía de Transiciones Electrónicas

EEoo

E2

EE33

E1

202.2

E4

217.0 261.4 283.3

Longitud de onda en nanometros

varian

TeoríaTeoría

varian

Diagrama de Energías de AbsorciónDiagrama de Energías de Absorción ( Pocas líneas / Elemento )( Pocas líneas / Elemento )

a b c d

Eo Estado basal

EstadosExcitados

Excitación

En

erg

ía

b

a

c}

E3

E2

E1

E Ionización

varian

TeoríaTeoría

varian

Diagrama de Energía de EmisiónDiagrama de Energía de Emisión(Muchas Líneas/Elemento)(Muchas Líneas/Elemento)

a b c d

Eo Estado basal

EstadosExcitados

Emisión

En

erg

ía

b

a

c}

E3

E2

E1

E Ionización

varian

TeoríaTeoría

LA RELACION ENTRE ABSORCION DE LUZ y LA RELACION ENTRE ABSORCION DE LUZ y CONCENTRACION DE ANALITO ES DEFINIDACONCENTRACION DE ANALITO ES DEFINIDAPOR UNA LEY FUNDAMENTAL DE ABSORCIONPOR UNA LEY FUNDAMENTAL DE ABSORCIONDE LUZ :DE LUZ :

LEY DE LAMBERT¨S : LEY DE LAMBERT¨S : LA FRACCION DE LUZ ABSORBIDA POR UNLA FRACCION DE LUZ ABSORBIDA POR UNMEDIO TRANSPARENTE, ES INDEPENDIENTE DE LA INTENSIDAD DE LAMEDIO TRANSPARENTE, ES INDEPENDIENTE DE LA INTENSIDAD DE LALUZ INCIDENTE, y CADA CAPA DE ESPESOR INFINITESIMAL, ABSORBELUZ INCIDENTE, y CADA CAPA DE ESPESOR INFINITESIMAL, ABSORBEUNA FRACCION IGUAL DE LUZ QUE PASA A TRAVES DE ESTA.UNA FRACCION IGUAL DE LUZ QUE PASA A TRAVES DE ESTA.

LEY DE BEERS : LEY DE BEERS : LA ABSORCION DE LUZ ES PROPORCIONAL ALLA ABSORCION DE LUZ ES PROPORCIONAL AL

NUMERO DE ATOMOS ABSORBENTES EN LA MUESTRA.NUMERO DE ATOMOS ABSORBENTES EN LA MUESTRA.

varian

TeoríaTeoría

varian

Ley deLey de Beer Beer--LambertLambertCalculo de laCalculo de la Absorbancia Absorbancia

A =A = loglog (( )) == ababccIIooIItt

AA

Donde:Donde:

AA == Absorbancia Absorbancia a =a = absorbilidad absorbilidad

IIoo == Intesidad Intesidad de la luz incidente de la luz incidente b = paso ópticob = paso óptico

IItt = Intensidad de la luz transmitida = Intensidad de la luz transmitida c = concentraciónc = concentración

c c

varian

TeoríaTeoría

LA ABSORBANCIA ES UNA MEDIDA DE LA LA ABSORBANCIA ES UNA MEDIDA DE LA CANTIDAD DE LUZ ABSORBIDA POR LOSCANTIDAD DE LUZ ABSORBIDA POR LOSATOMOS BAJO CONDICIONES DADAS, Y LAATOMOS BAJO CONDICIONES DADAS, Y LALEY DE LAMBERT BEER NOS PERMITELEY DE LAMBERT BEER NOS PERMITERELACIONAR LA ABSORBANCIA MEDIDARELACIONAR LA ABSORBANCIA MEDIDACON LA CONCENTRACION DEL ANALITOCON LA CONCENTRACION DEL ANALITOEN LA MUESTRAEN LA MUESTRA

varian

TeoríaTeoría

varian

Ley deLey de Beer Beer--LambertLambert

RealReal

TeoricaTeorica

ABS

CONC

A =A = abc abc

abc abcAA

varian

Ley De Beer-lambertLey De Beer-lambert

RealReal

abcabcAA

varian

%% Transmitancia vs Transmitancia vs ABS ABS

TransmitanciaTransmitancia AbsorbanciaAbsorbancia

100 % 0100 % 0 10 % 1 10 % 1

1 % 2 1 % 2

0.1 % 3 0.1 % 3

varian

HardwareHardware

Absorción AtómicaAbsorción Atómica

SpectrAA

varian

ObjetivosObjetivos

Componentes de un sistema de absorción Componentes de un sistema de absorción atómicaatómica

Funciones e interacciones de AASFunciones e interacciones de AAS

varian

ComponentesComponentes

detector sensible a la luzdetector sensible a la luz

sistema electrónico de lecturasistema electrónico de lecturamonocromadormonocromador

fuente de luzfuente de luz

atomizadoratomizador(llama, horno(llama, hornoo hidruros)o hidruros)

ResonanteResonanteNo-resonanteNo-resonanteGas de rellenoGas de relleno

ResonanteResonante

IIoo IItt

varian

Lámpara de Cátodo Hueco Lámpara de Cátodo Hueco DiseñoDiseño

MicaMicaShieldShield

Cu

trA

AL

aec

mp

Sp

BaseBase

Graded SealGraded Seal

QuartzQuartzEnd WindowEnd Window

Pyrex EnvelopPyrex Envelop

AnodeAnode

CathodeCathode

GetterGetter

Alignment PinAlignment Pin

Electrical ContactsElectrical Contacts

Lamp Element Lamp Element Code ContactsCode Contacts

Lamp CodeLamp CodeDynodeDynode

varian

HCL OperaciónHCL Operación

Hollow Cathode

Anode

Atom Atom

e-

Electrical DischargeElectrical Discharge

Ne+ + e-

SputteringSputtering

EmissionEmissionExcitationExcitation

RelaxationRelaxation

PhotonPhotonSpecific toSpecific toExcited AtomExcited Atom

EEnn

EEoo

EEnn

EEoo

varian

Sobreposición de Líneas de Sobreposición de Líneas de Emisión con Líneas de Emisión con Líneas de

AbsorciónAbsorción

Emisión de la LámparaEmisión de la LámparaBaja TemperaturaBaja TemperaturaBaja PresiónBaja Presión

Absorción AtomicaAbsorción AtomicaAlta TemperaturaAlta TemperaturaAlta PresiónAlta Presión

Ambas ocurren a exactamente la misma Ambas ocurren a exactamente la misma longitud de ondalongitud de onda

IIoo IItt

varian

Separación espectral de una Separación espectral de una longitud de ondalongitud de onda

Líneas resonantesLíneas de gas de rellenoLíneas no-resonantes

Función delMonocromador

In

ten

sid

adIn

ten

sid

ad

Longitud de ondaLongitud de onda

varian

MonocromadorMonocromador

Grating

Slit deSalida

Slit deEntradat

SphericalMirror

SphericalMirror

SlitSlitAdjustmentAdjustment

WheelWheelAngle of the GratingAngle of the GratingDetermines theDetermines theWavelength Focused on Wavelength Focused on the Exit Slitthe Exit Slit

Changing Changing Knob Changes Grating AngleKnob Changes Grating Angle

varian

Función del Tubo fotomultiplicadorFunción del Tubo fotomultiplicador

Energía lumínica (hEnergía lumínica (h

PM TubePM Tube

Energía eléctricaEnergía eléctrica

varian

Photomultiplier Tube OperationPhotomultiplier Tube Operation

LightLightEnergyEnergy

PhotocathodePhotocathode

AnodeAnode

Dynode’sDynode’s (9-13)(9-13)

QuartzQuartzWindowWindow

InsulatorInsulator

*100 Million Amplification of Signal

e-

e-

e-e- e-e- e-

e-

e-e-

e-

e-

e-

varian

Effect of EHTEffect of EHT(Photomultiplier Voltage(Photomultiplier Voltage))

No

ise

No

ise

EHTEHT 800800600600400400200200

varian

Optica lámpara de DeuterioOptica lámpara de Deuterio

100%100%

50%

50%

50%

50%RBC

D2

HCL

varian

Operación lámpara de Operación lámpara de DeuterioDeuterio

Usada para medir absorción Usada para medir absorción no-atomicano-atomica

Util desde 190 - 425nmUtil desde 190 - 425nm

Gas de relleno es Deuterio Gas de relleno es Deuterio

(D(D22))

Una descarga de corriente Una descarga de corriente

excita el gas de Dexcita el gas de D2 2

Alta emisión de luz a través Alta emisión de luz a través de la apertura de descargade la apertura de descarga

Anodo

Apertura

Ventana de cuarzo

Cátodo Termoiónico

varian

Rango normalRango normal 190-300 nm190-300 nm baja corriente HCL mA’sbaja corriente HCL mA’s

300-425 nm 300-425 nm No DNo D2 2

425-900 nm425-900 nm

Intensidad de una fuente de DeuterioIntensidad de una fuente de Deuterio vs Longitud de ondavs Longitud de onda