Espectroscopia de Absoro e Emisso AtmicaErik Galvo15/04/2008

HistricoIsaac Newton - Primeiramente observou a luz solar atravessar um prisma

Histrico1802, Wollaston ... Estudos sobre o espectro da luz solar1814, Fraunhfer ...descobriu raias visveis no espectro solar1832, Brewster ... Concluiu que as raias de Fraunhfer eram devidas presena de vapores na atmosfera

HistricoDesenvolveram a Lei Fundamental da Absoro Atmica:Todos os corpos podem absorver radiao que eles prprios emitemInstrumento utilizado por Kirchoff e BunsenChama contendo Na, K e Li

Alan Walsh e o prottipo do primeiro espectrmetro de Absoro Atmica(AA 1)Histrico

Espectroscopia AtmicaConjunto de tcnicas fundamentadas na interao entre a radiao e os tomos no estado livreOs comprimentos de onda no qual estas variaes de energia ocorrem so exatamente os mesmos para emisso e absoro

Espectroscopia AtmicaConjunto de tcnicas fundamentadas na interao entre a radiao e os tomos no estado livreOs comprimentos de onda no qual estas variaes de energia ocorrem so exatamente os mesmos para emisso e absoro

Espectrometria de Absoro AtmicaBaseia-se na absoro de radiao eletromagntica de comprimento de onda especfico, por tomos livres gasosos no estado fundamentalLei de Lambert-Beer: It = Io (10-abc) a = constanteb = caminho pticoc = concentrao

Espectrometria de Absoro AtmicaA relao entre a luz absorvida e concentrao do analito chamada de Lei de Lambert-Beer

Espectrometria de Absoro Atmica

FontesSistema que permite proporcionar a radiao necessria, na forma de linhasLmpada de ctodo oco (LCO)Bulbo de vidro contendo gs inerte (argnio) e ctodo elaborado com o elemento de interesse Emite somente linhas de interesseProcesso de sputteringExistem lmpadas multi-elementares

FontesProcesso SputteringGs inerte excitado por descarga eltrica, precipitando-se em direo ao ctodo...A coliso provoca extrao de tomos do metal

Colises secundrias levam o tomo a um estado excitado

No seu retorno ao estado fundamental, o tomo emite a energia correspondente...especfica do metal

Lmpada de descarga sem eletrodosBulbo de vidro contendo sal do elemento de interesseExcitao por radiofrequncia (bobina)

Mais intensa que LCO, Menos estvelFontes

Permite minimizar rudo do sistema atomizadorPermite minimizar problemas devidos a variao instrumentalModulao do sinal

Processo de atomizao

Sistemas de atomizaoSistemas baseados em chamaCombustvel mais utilizado: acetileno (C2H2)Oxidante mais utilizado: arTemperatura da chama: 2100-2400 oCOutros oxidantes: xido nitroso (N2O)Temperatura da chama: 2600-2800 oC

Zona de combustoprimriaZona de combustosecundriaRegioentrezonasMistura combustvel-oxidanteSistemas de atomizaoRegies de temperatura em uma chama

Sistemas de atomizao

Sistemas de atomizaoIntroduo da amostra - Nebulizador

a) Nebulizao primriab) Nebulizao secundriaProcesso de desintegrao do filme lquidoSistemas de atomizao

Sistemas de atomizaoSistemas eletrotrmicosForno de grafiteAmostra inserida em um tubo de grafite, aquecido eletricamenteMaior tempo de residncia do vapor atmicoMaior sensibilidadePequenos volumes de amostraAmostras slidas

Sistemas de atomizaoPrograma de temperatura do fornoSecagem (50-200 oC) Eliminao do solventeCalcinao (200-800 oC)Eliminao da matrizAtomizao (2000-3000 oC)Produo de vapor atmicoLimpezaRemoo de gases produzidos na secagem e calcinaoReduzir a oxidao do tuboEvita a produo de gases txicos durante a atomizaoTempoTemperatura

Sistemas de atomizaoSistema de gerao de hidretosGa, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb Bi MH3 (volteis)Sistema de vapor frio Hg (voltil)

MonocromadoresSistemas constitudos por espelhos, fendas e grades de difrao (prismas), utilizadas para selecionar comprimentos de onda desejados

DetectoresSistema eletrnico que permite detectar a luz transmitida e transform-la em um sinal capaz de ser medido (eltrico)FototuboFluxo de ftons provoca emisso de eltronsGerao de corrente proporcionalao nmero de ftonsFotomultiplicadoraSimilar ao anteriorSinal multiplicado pela presena de dinodos

A situao eletrnica perturbada por exposio luzGerao de corrente eltrica proporcional quantidade de luzFotodiodosDetectores

BackgroundRadiao de fundo provocada pela presena de espcies moleculares (CN, C2 etc), as quais podem provocar absoro, emisso ou espalhamento

Correo com lmpada de deutrioSistema eletrnico diferencia os dois sinaisBackground

Correo com efeito ZeemanQuando o vapor atmico submetido a um forte campo magntico os nveis eletrnicos so desdobrados: amostra + background +: background

- + Sinal analticoBackground

Espectrais (pouco freqente)

Problema: Superposio de linhas espectraisExemplo: V (308,211 nm) em Al (308,215 nm)Soluo: Escolha de outra linha (Al: 309,27 nm) Separao prvia do interferente

Problema: Presena de absoro molecularExemplo: CaOH em CaSoluo: Mudanas na estequiometria e temperatura da chamaBackground

BackgroundQumicas

Problema: Formao (na chama) de compostos refratrios que dificultam a atomizaoExemplo:Presena de fosfato ou sulfato na determinao de Ca (formao de sais pouco volteis)Soluo: Aumentar temperatura da chama, adio de agentes liberadores (Sr, La), adio de agentes protetores (EDTA).

Problema: IonizaoExemplo: Elementos alcalino terrososSoluo: Utilizao de um tampo de ionizao (Na, K), espcies que criam uma atmosfera redutora

BackgroundFsicas (de matriz)

Problema: Qualquer diferena fsica (ponto de ebulio, viscosidade, tenso superficial) entre amostras e padres de calibrao que alterem o processo de nebulizaoExemplo: Presena de Triton X-100 em suspensesSoluo: Fazer com que estas caractersticas sejam o mais parecidas possvel

Absoro AtmicaPrincipais vantagens

Instrumentao relativamente simples e de custo moderadoLD baixos, especialmente com atomizao eletrotrmicaAnlises rpidas (10 s a 2 min)

Principais desvantagens

Tcnica uni-elementarSusceptvel a interfernciasAmostras slidas geralmente devem ser dissolvidas

Caractersticas analticasErro mdio (chama): 1-2 %Limite de determinao: Chama: ppm, Forno: ppb

Pode ser melhorado...processos auxiliares...extrao por solventes

Limite de deteco: mnima concentrao que produz sinal distinguvel da radiao de fundo (3 x branco)

Chama: aproximadamente 64 elementosForno: aproximadamente 55 elementosGerao de hidretos: 8 elementos Vapor frio: 1 elemento (Hg)

Ambiental: solos, guas, plantas, sedimentos...Clnica: urina, cabelo, outros fluidos...Alimentos: enlatados...Industrial: Fertilizantes, lubrificantes, minrios... Aplicaes

FAAS Multielementar SeqencialSeleo rpida do comprimento de onda

Rpido ajuste do fluxo de gases

FAAS Multielementar Seqencial

Obrigado pela ateno de todos!!!