Lab 2 analitica
- 1. I) Espectroscopía de absorción atómica Cuestionario: 1) Absorción atómica: El paso de radiación policromática ultravioleta o visible a través de un medio que consta de partículas monoatómicas gaseosas, como mercurio o sodio, origina la absorción de solo unas frecuencias muy bien determinadas. La sencillez relativa de dichos espectros se debe a la pequeña cantidad de posibles estados de energía de las partículas absorbentes. La excitación ocurre solo mediante un proceso electrónico en el cual uno o más de los electrones del átomo son llevados a un nivel superior de energía. Absorción molecular: Los espectros de absorción de moléculas poliatómicas son en gran medida más complejos que los espectros atómicos porque, en general, la cantidad de estados de energía de las moléculas es enorme cuando se compara con la cantidad de estados de energía de los átomos aislados. La energía E asociada con las bandas de una molécula está formada por tres componentes. Es decir: E = Eelectrónica + Evibracional + Erotacional Donde Eelectrónica representa la energía electrónica de la molécula que surge de los estados energéticos de sus diversos electrones de enlace. El segundo término de la derecha se refiere a la energía total de la multitud de vibraciones interatómicas que se presentan en la especie molecular. En general, una molécula posee muchos más niveles de energía vibracional cuantizados que niveles electrónicos. Por último, Erotacional es la energía que ocasionan los diferentes movimientos de rotación dentro de una molécula. Otra vez, la cantidad de estadosde rotación es mayor que la cantidad de estados vibracionales. Por consiguiente, para cada estado energético electrónico de una molécula hay por lo regular varios estados vibracionales posibles. Para cada uno de ellos, a su vez, son posibles numerosos estados rotacionales. Por tanto, la cantidad de niveles de energía posibles para una molécula es de ordinario varios órdenes de magnitud mayor que la cantidad de niveles energéticos posibles de una partícula atómica. El resultado es que, en general, el espectro de una molécula está constituido por una serie de líneas de absorción muy cercanas que forman una banda de absorción
- 2. 2) No se utiliza una lámpara de espectro continuo (H2 o D2) a diferencia de UV-Visible porque ésta emite radiación cuya intensidad cambia sólo lentamente en función de la longitud de onda. En cambio, las fuentes de líneas (como UV-Visible), emiten una cantidad limitada de líneas o bandas de radiación; cada una de las cuales abarca un intervalo limitado de longitudes de onda. La finalidad es proporcionar una señal discontinua o pulsante de manera que no se superponga con la señal continua de la llama, y sólo la señal intermitente es amplificada y registrada. Los métodos de absorción son muy específicos debido a que las líneas de absorción atómicas son notablemente estrechas (0.002 a 0.005 nm) y porque las energías de transición electrónicas son únicas para cada elemento. Por otro lado, las amplitudes de línea estrechas crean un problema que por lo común no ocurre ella espectroscopia de absorción molecular. Una relación lineal entre la señal analítica (absorbancia) y la concentración, es decir, que cumpla la ley de Beer,requiere un ancho de banda angosto de la fuente en comparación con la amplitud de una línea de absorción o banda. Sin embargo, incluso los monocromadores de buena calidad tienen anchos de banda significativamente mayores que la amplitud de las líneas de absorción atómica. Como resultado, las curvas de calibración no lineales son inevitables cuando las mediciones de absorción atómica se hacen con un espectrómetro ordinario equipado con una fuente de radiación continua.
- 3. Tabla 1: Datos de extinciones para las soluciones patrones de sodio Concentración (ppm) E 𝐄̅ 10 0,1 0,2 0,1 0,1 25 0,2 0,1 0,2 0,2 50 0,3 0,4 0,2 0,3 100 0,5 0,6 0,5 0,5 250 1,1 0,9 0,9 1,0 500 1,5 1,7 1,3 1,5 Figura 1: Curva de calibración de las soluciones patrones de sodio Tabla 2: Lecturas de extinciones de sodio de las muestras Muestra E 𝐄̅ 1 0,3 0,1 0,3 0.2 Tabla 3: Datos de extinciones para las soluciones patrones de potasio Concentración (ppm) E 𝐄̅ 10 1,8 2 2,3 2,0 20 5 5,7 4,8 5,2 40 10,5 9,5 9,8 9,9 80 18 19,5 20,2 19,2 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 Extinción Concentración (ppm)
- 4. Figura 2: Curva de calibración de las soluciones patrones de potasio Tabla 4: Lecturas de extinciones de potasio de las muestras Muestra E 𝐄̅ 1 1,3 1,6 1,3 1,4 2 2 2,3 2 2,1 3 1,6 1,6 1,4 1,5 4 0,9 0,8 0,6 0,8 5 1 1,1 1,3 1,1 6 1,2 0,7 0,6 0,8 Tabla 5: Comparación de la concentración de potasio hallada en cada muestra vs. Valor declarado del rótulo Muestra Conc. (ppm) Valor declarado del rótulo (ppm) 1 7 < 5 2 10,5 7,3 3 7,5 8 4 4 4 5 5,5 4,8 6 4 - 0.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00 17.50 20.00 22.50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Extinción Concentración (ppm)
- 5. III) Espectroscopía de emisión con fuente de plasma Cuestionario: 1) Un patrón interno es una sustancia de concentración conocida, diferente del analito, que se añade en cantidad constante a todas las muestras, blancos y patrones de calibración al efectuar un análisis. 2) Las tres formas de introducir la muestra en una antorcha de ICP son: Mediante un flujo de argón de casi 1 L/min por el tubo central de cuarzo. La muestra puede ser aerosol, vapor generado térmicamente o polvo fino. El medio más común para introducir la muestra es elnebulizador concéntrico de vidrio. La muestra se transporta hasta la punta por medio del efectode Bernoulli (aspiración o succión). La alta velocidad del gas divide al líquido engotitas finas de varios tamaños que son transportadas hacia el interior del plasma. Mediante la vaporización electrotermia. En este caso,las muestras líquidas o sólidas se vaporizan en un horno, y la atomización ocurre en el plasma. Mediante dispositivos de ablación para sólidos, en donde la nube de vapor y las partículas sólidas producidas por la interacción de la muestra con un arco eléctrico, una chispa eléctrica o un haz de láser se transportan mediante un flujo de argón alinterior de la antorcha,donde se produce después la atomización y la excitación. 3) Ventajas: El tiempo y las temperaturas son aproximadamente dos o tres veces mayores que los que se encuentran en las llamas de combustión más calientes que se utilizan en los métodos espectroscópicos de llama. Por tanto, la atomización es más completa en los plasmas que en las llamas y hay menos problemas de interferencias químicas. Los efectos de interferencia por ionización son pequeños, porque la gran concentración de electrones que provienen de la ionización del argón mantiene una concentración de electrones casi constante en el plasma. La atomización se produce en un medio inerte desde el punto de vista químico, lo que tiende a aumentar el tiempo de vida del analito al evitar la formación de óxidos. Además, el corte transversal de la temperatura del plasma es relativamente uniforme; por consiguiente no se presentan tan a menudo efectos de autoabsorción y autoinversión. Por último, el plasma produce una ionización importante, lo cual lo hace una fuente excelente para la espectrometría de masas con plasma acoplado por inducción. Se obtienen curvas de calibrado lineales que cubren varios ordenes de magnitud de concentración del analito. Por lo general, los límites de detección obtenidos con la fuente de plasma acoplado por inducción son mejores que los que proporcionan la espectroscopía de emisión de llama. Se pueden obtener buenos espectros para la mayoría de los elementos con unas mismas condiciones de excitación, y en consecuencia,es posible registrar simultáneamente los espectros para docenas de elementos. Desventajas: Equipo más caro. Mayor costo de operación.