Espectrometria de Absorção Atômica (E AA) Prof. Dr. Luiz Gualberto

Elementos químicos analisados por EAA: Na tabela periódica os que estão em ROSA

Amostras analisadas

Definição Técnica universal de análise instrumental para detecção quantitativa e determinação qualitatica de metais e semimetais, através da absorção da radiação eletromagnética por átomos livres no estado gasoso.

Princípio Átomos sob alta temperatura são convertidos a nível eletrônico e estes são capazes de absorver radiação UV-VIS em comprimento de onda específico, e esta absorção é proporcional da concentração dos mesmos.

Esquema de EAA

Foto de EAA

Radiação Eletromagnética

Absorção e emissão do sódio (Na)

Equação de Boltzmann

Valores da relação N1/No para alguns elementos

Linhas utilizadas em EAA

Quantificação

Técnica de atomização Chama

Subdivisão em função do atomizador Tipos de EAA Subdivisão em função do atomizador Atomização por chama: Acetileno-ar: 2100 – 2500°C Acetileno-óxido nitroso: 2600 – 2700°C Atomização eletrotémica: Forno de grafite: 1500 – 2600°C Descarga elétrica: 1500 – 3000°C Sistema de Geração de Hidretos: Com chama: 900 – 1400°C Forno de grafite: 750 – 1100°C Sistema de Geração a frio: Temperatura ambiente: Análise de Hg A quente: 800 – 1000°C

Itens do EAA Fonte de radiação Atomizador Monocromador Detector Processador

Fonte de radiação

Lâmpada de catodo oco

Lâmpada de Descarga sem eletrodo

Lâmpada de Xenônio

Lasers

Converter íons ou moléculas em átomos no seu estado fundamental Atomizador Converter íons ou moléculas em átomos no seu estado fundamental A amostra é introduzida via aspiração. O nebulizador controla o fluxo de amostra, produzindo a mistura. A câmara de mistura garante que a amostra misture com o oxidante e o combustível antes de entrar na chama. Um atomizador de chamas tem geralmente um queimador longo e estreito que serve de caminho para a amostra.

Estrutura de um nebulizador e queimador

Estrutura de nebulizador e queimador

Processo de atomização por Chama

Tipos de chama Mistura de gases combustível e oxidante  

Atomização eletrotémica: Forno de grafite:   O tubo de grafite em um sistema de elevada corrente elétrica, capaz de aquecê-lo, sob atmosfera inerte.  

Processo de atomização via forno de grafite

Atomização eletrotémica: Forno de grafite: Vantagem: Pequena quantidade de amostra Análise direta de sólidos Desvantagem: Tempo de análise: 3 a 5 minutos Deterioração do tubo de grafite: 500 – 600 análises

EAA com chama versus EAA com Forno de Grafite

Sistema de Atomização de Geração de Hidretos Reação de metais (As, Se, Sb, Bi, Ge, Sn, Te, Hg e Pb) com borohidreto de sódio ((NaBH4) em meio ácido 3BH4- + 3 H+ + 4H3AsO3 3H3BO3 + 4AsH3 + 3H2O Os hidretos são gerados em recipientes separados e depois são transportados usando um gás inerte em direção ao sistema de detecção. Mercúrio (Hg): Deve ver produzido em ambiente frio, devido a sua alta pressão de vapor.

Sistema de Atomização de Geração de Hidretos

Sistema de Atomização de Geração de Hidretos

Sistema de Atomização de Geração de Hidretos

Atomização por Sistema de Geração a frio: Temperatura ambiente: Análise de Hg    

Atomização por Sistema de Geração a frio:

Atomização por Sistema de Geração a frio:

Monocromador Separa a linha de análise (comprimento de onda) de todas as outras linhas emitidas pela fonte de radiação Monocromador

Tipos de Monocromadores Monocromador de Czenry-Turner Monocromador de Echelle

Largura da fenda do Monocromador Sensibilidade e largura da fenda

Detector Covertem e amplificam a energia radiante em sinal elétrico através de multiplicação de elétrodos nos dinodos Detector

Aplicações

Aplicações

Aplicações

Aplicações

Comparação entre técnicas de atomização Eletrotérmica x Chamas Requer pequenos volumes de amostras (5 – 100 μL) Permite analisar amostras sólidas sem pré-tratamento Fornece limites de detecção 100 – 1000 vezes maior para a maioria dos elementos

Desvantagens da atomização Eletrotérmica As medidas são mais demoradas Efeito de matriz são superiores Precisão (5-10 %) é menor do que na chama (1%)

Vantagens da geração de hidretos Interferência do efeito de matriz são reduzidos, pois o átomo do elemento é retirado da matriz da amostra. Baixos limites de detecção (ng/mL = ppb ou pg/mL = ppt)

Interferências Interferência espectral: determinação de alumínio baseada na linha em 308,215 nm, que é interferida pelo vanádio pela linha 308,211 nm, porém recorre-se a linha 309,27 nm para a análise do Alumínio Químicas: Eliminada pela atomização eletrotérmica ou chama mais quente N2O-C2H2 Física: Efeito de matriz

ANÁLISE QUANTITATIVA  Sumário das equações:

- Enquanto é a abosrbância que é usada para produzir uma ANÁLISE QUANTITATIVA      -       Enquanto é a abosrbância que é usada para produzir uma relação com a concentração é a transmitância qué é medida diretamente. -       Enquanto muitos instrumentos produzem ambos os tipos de leituras, a leitura de transmitância é mais fácil se um medidor esta envolvido e a absorbância é obtida por conversão.

    Exemplo   A absorbância de uma solução de concentração desconhecida de KMnO4 é 0,500 à 525 nm. Quando medida sobre condições idênticas uma solução de KMnO4 0,0001 M forneceu uma absorbância de 0,200. Determine a concentração da amostra desconhecida.