Upload
renata-lima
View
11
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Técnica de análise de metais por absorção atômica.
Citation preview
1Espectrometria de absoro atmica:Fundamentos, figuras de mrito, otimizao do
instrumento e aspectos prticos
Daniela Schiavo Qumica de Aplicaes
1
22
Agenda
- Conceitos gerais
- Instrumentao
- Diferentes tipos de atomizadores
- Figuras de mrito: limites de deteco e quantificao e exatido
- Aspectos Prticos
3Espectrometria de absoro atmica
- FAAS: espectrometria de absoro atmica chama
- GF AAS: espectrometria de absoro atmica com forno de grafite
- HG AAS (gerao de hidretos)
- CV AAS (vapor frio)
4Conceitos gerais
A espectrometria de absoro atmica (AAS) um tcnica espectroanaltica para determinaes quantitativas de elementos baseada na absoro da
radiao por tomos livres no estado gasoso.
Atomic Absorption SpectrometryB. Welz and M. Speling, Wiley-VCH, Weinheim, Germany,
1999
5Conceitos gerais
Princpios bsicos da espectrometria de absoro atmica:
Gerar nuvem de tomos no estado fundamental
Incidir na nuvem de tomos radiao com comprimentode onda adequado
Diferenciar sinal de absoro atmica de sinal deabsoro de fundo (absoro molecular e espalhamentode radiao)
6Conceitos gerais
7Conceitos gerais
tomo de Na
8Conceitos gerais
9Conc
Numberof Analyses
High
Conceitos gerais
Os comprimentos de onda no qual estas variaes de energia ocorrem so
exatamente os mesmos para emisso e absoro.
10
Light-sensitive detectorElectronic readout system
Monochromator
Hollow cathode lamp ( light source)
Atomizer(flame, furnace
or hydride)Solution(blank, standards
or sample)
0.723
Instrumentao
ResonanceNon-resonanceFill Gas
Resonance Line
11
Lmpada de catodo oco
BaseGraded Seal
QuartzEnd Window
Pyrex Envelope
Anode
Cathode
Getter
Alignment Pin
Electrical Contacts
Lamp Element Code Contacts
Lamp CodeCircuit
GlassShield
12
Instrumentao
13
Atomizadores
0500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100 120TIME (seconds)
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
C
DryAshGas StopAtomizeClean OutCool Down
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100 120TIME (seconds)
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
C
DryAshGas StopAtomizeClean OutCool Down
SecagemPirliseParada dos gasesAtomizaoLimpezaResfriamento
Tempo (s)
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
(
C
)
Forno de grafite
Resduo slido
Gota
Solvente
Secagem abaixo do ponto de ebulio do solvente (80-200 oC)
Evaporao do solvente resulta em um filme slido do material depositado na superfcie do tubo
SECAGEM
ArAr
Forno de grafite
Resduo dedecomposio
Resduo slido
Aquecimento para mximaremoo da matriz (350-1600oC)
Compostos refratrios soformados na forma de xidos
PIRLISE
ArAr
Forno de grafite
Nuvem atmica
Resduo dedecomposio
Parada no fluxode gases
Aquecimento rpido doforno (1000o-2000oC/sec)
Vaporizao do resduoslido em uma nuvematmica no caminho tico(1800-3000 oC)
ATOMIZAO
Forno de grafite
Ab
s
o
r
b
n
c
i
a
Temperatura
Tpirlise Tatomizao
Forno de grafite
19
Introduo de 100% da amostra
Sensibilidade
Menor volume de amostra
Por que usar o forno de grafite para atomizao?
A
b
s
o
r
b
a
n
c
e
100 g/L Pb @ 217.0 nm
0.936
0.004
Flame Signal
Furnace Signalfor 10 L
20
Absoro Atmica Gerao de hidretos
A
b
s
o
r
b
n
c
i
a
Tempo
Cela para anlise de Hg
Cela para anlise de Hidretos
Suporte com cela de quartzo
Separador gs/lquido
21
AA Acessrios Gerao de Hidretos
GERADOR DE HIDRETOS/VAPOR FRIO
As (III) AsH3(g) Se(VI) Se(IV) SeH2(g) Sb(III) SbH3(g) Bi(III) BiH3(g) Ge (IV) GeH4(g) Pb(IV) PbH4(g)
Reao qumica
BH4- + 3H2O + H+ H3BO3 + 4 H2
GERADOR DE HIDRETOS
VAPOR FRIO Hg nico elemento que a P ambiente forma um gs Agente redutor: Sn2+/H+ ou NaBH4/H+
Reao qumica
Hg2+(aq) Hg0(g)
23
Determinao de Hg (vapor frio)
Determinao de metais que formam hidretos
As, Se, Sb, Bi, Te, Sn
Tcnica extremamente sensvel
Reduzir quimicamente o lelemento ao hidreto gasoso ou Hg livre
Dissociar o hidreto com aquecimento na cela de quartzo (exceto Hg)
Gerao de Hidretos
24
Chama qumica temperaturas
N20 utilizado para: Al, As, B, Ba, Be, Ca, Dy, Er, Eu, Gd, Ge, Hf, Ho, La, Lu. Mo, Nb, Nd, Os, P, Pr, Re, Sc, Se, Si, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Ti, Tm, V, W, Y, Yb & Zr
25
Chama qumica estequiometria
Elementos analisados por AA
26
Chama qumica estequiometriaChamas Redutoras:
Excesso de gs combustvel (C2H2)
*Utilizadas na determinao de elementos com tendncias a formarxidos refratrios (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mo, Cr, Sn)
-limitaes: alta emisso devido aos carbonos no queimados
Chamas Oxidantes:Pouco gs combustvel (C2H2)
*Utilizadas na determinao de elementos com caractersticas maisvolteis e metais nobres (Au, Ir, Pd, Pt, Rh, etc)
27
Chama qumica processos
E
m
d
i
r
e
o
a
c
h
a
m
a
M+(g) M+*(g) (excitao do on)
-1e-M(g) M*(g) (excitao do aerossol)
MX(g) (vaporizao do lquido)
MX(l) (fuso do cristal)
MX(s) (vaporizao do solvente)
MX(l) (formao aerossol)
MX(l) (soluo contendo analito)
28
Chama qumica processos
29
Chama qumica otimizao
30
Absoro atmica - nebulizao
31
Absoro atmica nebulizao
Afeta a nebulizao e, consequentemente, a sensibilidade
32
Chama qumica ionizao
33
Chama qumica ionizao
M0(g) M+
(g) + e-(g)
X0(g) X+
(g) + e-(g)
Kion = [M+] [e-] /[M0]
34
Chama qumica interferncia qumicaReao entre um concomitante da matriz com o elemento de
interesse alterando a taxa de formao de tomos no estado
fundamental.
Formao de xidos ou carbetos refratrios
CompostomolecularI0 It I0 = It
Absorbncia = 0
35
Chama qumica interferncia qumicaReaes secundrias em chama
M + O MOM + OH MO + HM + H2O MO + H2M + H MHM + C MCMO + C M + COMO + CO2 MCO3M + M + O MMOMA + B MB + A
36
Chama qumica interferncia qumica
Como identificar uma interferncia qumica ?
Estratgia experimental (diluio)
Estratgia instrumental (usar outro comprimento de onda)
Avaliao dos resultados obtidos para amostras certificadas
Avaliao da recuperao do analito adicionado
Avaliao das curvas analticas obtidas na ausncia e presena
da amostra (Adio de analito)
37
Chama qumica interferncia qumica
A supresso da interferncia qumica pode ser feita atravs:
Mudana da chama
Uso de agentes seqestrantes (Sr ou La) Uso de agentes protetores (EDTA) Separaes qumicas etapa de preparo
Compatibilizao de matriz
Adio de analito
38
Chama qumica interferncia fsica
Causada pela troca da tenso superficial e viscosidade das amostras, como uso de solventes e solues viscosas
Baixa viscosidade e tenso superficial aumentam a taxa de nebulizao
A correo so realizadas pela tcnica de adio de analito ou uso de padro interno
39
Interferncia fsicaChama qumica interferncia fsica
40
Chama qumica interferncia fsica
41
Chama qumica interferncia espectral
Separao incompleta da radiao absorvida peloanalito de outras radiaes ou absoro de radiaodetectadas e processadas pelo espectrmetro.
Sobreposio de comprimento de onda (analito e outro elemento) Absoro de radiao no comprimento de onda do analito pelos concomitantes Espalhamento de radiao causado por partculas
42
Chama qumica interferncia espectralSobreposio das linhas analticas do Fe utilizadas em absoro atmica
Elemento (nm) Interferente (nm)Fe 271,903 Pt 271,904
Fe 279,470 Mn 279,482
Fe 285,213 Mg 285,213
Fe 287,417 Ga 287,424
Fe 302,064 Cr 302,067
Fe 324,728 Cu 324,754
Fe 327,445 Cu 327,396
Fe 338,241 Ag 338,289
Fe 352,424 Ni 352,454
Fe 396,114 Al 396,153
43
Absoro Atmica Corretor de fundo
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490
Wavelength
Intensity 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490
Wavelength
Intensity
Normal Range190-300 nm Lower HCL mAs300-425 nm No D2
425-900 nm
44
Comparao entre os limites de deteco (g/L)Elemento Chama FornoAg 1.7 0.020Al 20.0 0.10As 42.0 0.22Cd 1.5 0.010Cr 5.0 0.04Ni 5.8 0.40Pb 14.0 0.20Tl 15.0 0.25
45
Figuras de Mrito
O QUE SO FIGURAS DE MRITO?
Parmetros utilizados para caracterizar um mtodo de anliseelementar
Em AA: diagnstico das condies de operao e desempenhoinstrumental
46
Figuras de MritoQUAIS SO AS FIGURAS DE MRITO DE AA? Limite de deteco
Limite de quantificao
Exatido
Repetibilidade
Reprodutibilidade
47
Figuras de Mrito
Limites de deteco e quantificao
Limite de deteco: a menor concentrao que pode serdetectada e diferenciada do sinal do branco. Trata-se deum valor estimativo.
Limite de quantificao: a mnima concentrao comrepetibilidade desejvel. Trata-se de um valor quantitativo.
48
Figuras de Mrito
Exatido
Exatido: aproximao entre o valor medido experimentalmente e o valor correto.
Estimativa: uso de materiais de referncia certificados
49
Figuras de mrito Exatido e Preciso
Preciso Exatido
Preciso Exatido
Preciso Exatido
Preciso Exatido
50
Absoro Atmica Aspectos Prticos Linearidade
Ti
Tempo
P
Obrigada!
Questes?
The Market Leaders in Atomic Spectroscopy
Agilent MP-AES