• La absorción de radiación electromagnética provoca que las partículas integrantes de un material (átomos, iones o moléculas) pasen del estado fundamental a uno o más estados excitados de superior energía.
• La emisión de radiación electromagnética se origina cuando partículas excitadas (átomos, iones, moléculas) se relajan a niveles de menor contenido energético, cediendo el exceso de energía en forma de fotones.
• La radiación absorbida o emitida se puede caracterizar adecuadamente mediante espectros.
ABSORCIÓN Y EMISIÓN DERADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Absorción atómica:
Partículas monoatómicas en estado gas (UV-visible).
Electrones orbitales más internos (región rayos X).
• Absorción molecular:
Moléculas poliatómicas (estado condensado)
• Espectros de líneas:
UV-Visible: Partículas atómicas individuales en estado gaseoso.
Rayos X: Los electrones implicados corresponden a los orbitales más internos.
• Espectros de bandas:
Radicales o pequeñas moléculas en estado gas.
• Espectros continuos:
Sólidos calentados hasta la incandescencia.
• Este factor es de considerable relevancia.
• Las líneas estrechas son muy convenientes para trabajar en absorción y emisión.
Reducción de la posibilidad de interferencias debidas al solapamiento de espectros.
• Es de gran importancia en el diseño de los equipos para espectroscopía de absorción atómica.
• Efecto de incertidumbre.
• Efecto Doppler.
• Efectos de presión.
Colisiones entre átomos del mismo tipo y con átomos extraños.
• Efectos de campos magnéticos y eléctricos.
• Efecto de la temperatura.
• Espectros de bandas y continuos asociados a los espectros atómicos.
• Métodos de atomización.
• Métodos de introducción de las muestras.
• Atomización con llama.
• Atomización electrotérmica (horno de grafito).
• Atomización por descarga luminiscente.
• Generación de hidruros.
• Atomización en vapor frío.
• Nebulización:
• Desolvatación:
• Volatilización:
• Disociación:
• Ionización: Disolución analito Niebla Aerosol sólido/gas Moléculas gaseosas Moléculas excitadas Átomos excitados Átomos Iones atómicos Iones excitados
• Fuentes de radiación:
Lámparas de cátodo hueco.
Lámparas de descarga sin electrodos.
• Interferencias espectrales:
Métodos de corrección (de las dos líneas, con una fuente continua, basados en el efecto Zeeman, basados en una fuente con autoinversión).
• Interferencias químicas:
Formación de compuestos poco volátiles.
Equilibrios de disociación.
Equilibrios de ionización.
• Preparación de la muestra.
• Disolventes orgánicos.
• Curvas de calibrado.
• Método de la adición de estándar.
• Límites de detección.
• Exactitud.
1960: Espectrometría de absorción atómica.
1963: Fluorescencia de rayos X.
1970: Análisis por activación neutrónica.
1975: ICP-OES.
1975: Gray experimenta el plasma como fuente de iones para MS.
1983: Fabricación de los primeros equipos ICP-MS.
• La técnica ICP-OES (ICP optical emission spectroscopy) se basa en la medida de la radiación emitida por distintos elementos presentes en una muestra introducida en una fuente ICP.
• Las intensidades de emisión medidas se comparan con las intensidades de patrones de concentración conocida.
Plasma Espectrómetro Detector
Plasma de Argon (>1% Ar+).
Presión atmosférica.
Canal central para introducción de muestras.
Altas temperaturas: 6000-8000 K.
Elevada densidad electrónica.
Alta eficacia de ionización.
Aerosol con la muestra Desolvatación H2O(l) H2O(g) Vaporización MX(s) MX(g) Atomización MX(g) M + X Ionización M M+ Recombinación M+ + e M
• El sistema óptico empleado en ICP-OES consta de un monocromador, que separa las longitudes de onda individuales y enfoca las deseadas al detector.
• Tipos de espectrómetros:
Secuenciales.
De barrido giratorio.
De escalera de barrido.
Multicanal.
Instrumentos con detectores CCD (“charge-coupled devices”).
• Preparación de la muestra.
• Selección de la línea analítica.
• Curvas de calibrado.
• Interferencias (emisión de fondo, solapamientos de líneas…).
• Límites de detección.
• Exactitud.
• Técnica de análisis elemental inorgánico.
• Alta precisión.
• Bajos límites de detección.
• Permite el análisis de la mayoría de elementos e isótopos, de manera simultánea y en poco tiempo.
• La utilización del láser acoplado al ICP-MS posibilita el análisis de elementos trazas y tierras raras en minerales, fósiles, metales, semiconductores…
Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP)
Luz y calor, procedentes de una fuente de alta intensidad, originan la ionización de átomos
Espectrómetro de masas
Extracción y medida de iones
Nebulización Desolvatación Vaporización Atomización Ionización Muestra líquida Aerosol Partícula Nebulización Desolvatación Vaporización Molécula Ion Atomización Átomo Ionización Muestra sólida Analizador de masas Procesos de emisión Procesos de absorción
Guía de iones de octapolo Cámara de la celda de colisión MFC MFC MFC H2 He Opcional Lente de extracción Lentes Einzel Válvula de aislamiento Skimmer Analizador de masas de cuadrupolo Shield Torch Sampler Detector Bomba Bomba Bomba
ESQUEMA DE ICP-MSDE DOBLE ENFOQUE Rendija de salida Multiplicador de electrones secundarios (SEM) Sector magnético Rendija de entrada Interfase Sector electrostático Lentes de enfoque Plasma
COMPONENTES DE UNEQUIPO ICP-MS
BOMBA, NEBULIZADOR YPRINCIPIO DE LA ANTORCHA
COMPONENTES DE UNEQUIPO ICP-MS
• La fuente de ionización ICP.
• La interfase de extracción.
• El espectrómetro de masas (MS):
La óptica de iones.
El filtro de masas cuadrupolar.
El detector de iones (multiplicador de electrones secundarios).
EXTRACCIÓN DE IONES ALESPECTRÓMETRO DE MASAS Interfase de extracción Vacío 1.0 E-02 torr Chorro supersónico Sampler Skimmer Plasma 1 torr 1 mm 0.4 mm
CONOS “SAMPLER” Y “SKIMMER”
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN LA VERSIÓN DE DESCARGA