Ensayos

Espectrofotometría de absorción atómica

Es el método que permite determinar la concentración de metales en una muestra. Pues en realidad, el nombre de espectrofotometría de absorción atómica, comprende la implementación de dos métodos; la fotometría de llama y la de absorción atómica, los cuales fueron unidos porque se dieron la tarea de compararlos por la estrecha relación que tienen y como  resultado obtuvieron  que “la fotometría de llama, por su sensibilidad es proporcional al número de átomos que se han excitado, mientras que, en absorción atómica la sensibilidad depende del número de átomos que se encuentran en el estado fundamental”. Por tanto podemos decir que los métodos son complementarios ya que, la sensibilidad de cada uno de ellos es superior a la del otro para determinados elementos. Por otra parte podemos destacar algo muy importante, que los espectros de absorción atómica son líneas definidas porque ellos no tienen subniveles de energía de vibración ni de rotación.



Esta  técnica consiste en llevar a un estado de excitación a las moléculas de una solución acuosa mediante la aplicación de energía en forma térmica, por medio de una llama de una combinación oxigeno-acetileno o bien de oxido nitroso acetileno, la muestra a alta temperatura se irradia con una luz a la longitud de onda a la cual el elemento en interés absorbe energía, para la implementación de esta técnica se debe usar un espectrofotómetro de absorción atómica modernizado, el cual permita entregar resultados en formato electrónico y elaborar reportes en tiempos record, lo cual agiliza la toma de mediciones y permite evaluar muchas  muestras en poco tiempo, resultados que anteriormente eran imprescindibles.



En la espectrofotometría de absorción atómica encontramos la estructura de la llama que posee unas regiones  muy importantes; la combustión primaria, secundaria y la interconal, esta última es  la más rica en átomos libres y es la más utilizada. También hay que tener en cuenta la temperatura, la cual se debe localizar  aproximadamente 1 cm por encima de la zona de combustión primaria. Los atomizadores de llama cumplen un papel muy fundamental, ya que en ellos encontramos el aerosol formado por el flujo del gas oxidante, se mezcla con el combustible y se pasa a través de una zona de flectores que eliminan las gotitas que no sean muy finas. Como consecuencia de la acción de estas, la mayor parte de la muestra se recoge en el fondo de una cámara y se drena hacia un contenedor de desechos. El aerosol, el oxidante y el combustible se queman en un mechero provisto de una ranura de 1 o 2 mm de ancho por 5 ó 10 mm de longitud. Estos mecheros proporcionan una llama relativamente estable y larga, estas propiedades aumentan la sensibilidad y la reproducibilidad. Y por último no olvidar que los caudales de oxidante y combustible constituyen variables importantes que requieren un control preciso, que permita variar cada uno de ellos en un intervalo amplio y encontrar experimentalmente las condiciones óptimas para la atomización.



Para la utilización de este método hay que tener en cuenta la llama, pues esta nos permitirá obtener la mayor capacidad de reproducción de la prueba, ya que en gran parte los espectros ayudan mucho a la obtención de los resultados, los cuales  por ser muy sencillos permiten la réplica de dicha prueba, así que si se tiene un debido control de las variables en una excitación por llama, obtendremos la cuantificación de los elementos  que buscamos con el experimento.


De lo anterior podemos concluir que la espectrofotometría de absorción atómica es un método muy útil que nos permite conocer  propiedades, concentraciones y características de átomos, consiste en la medición de las especies atómicas por su absorción a una longitud de onda particular. La especie atómica se logra por atomización de la muestra. La técnica de atomización más usada es la absorción atómica con flama o llama, que nebuliza la muestra y luego la disemina en forma de aerosol dentro de una llama de aire de acetileno u óxido nitroso-acetileno. La absorción, emisión y fluorescencia de radiación electromagnética por partículas atómicas como las que se emplean principalmente como son las radiaciones del espectro ultravioleta (UV) visible y Rayos X.


Fuentes: http://www.quiminet.com/articulos/la-espectrometria-de-absorcion-atomica-31648.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia_de_absorci%C3%B3n_at%C3%B3mica_(AA)

Sincelejo, 21 de Febrero de 2012

Darly Garrido Bedoya

Estudiante Ing. Industrial 3er semestre



Espectrofotómetro de absorción atómica


En la actualidad la variedad de instrumentos que podemos utilizar es inmensa uno de ellos y de gran utilidad al momento de realizar investigaciones sobre composición de masas es el espectrofotómetro de absorción atómica, a continuación daremos a conocer  de forma muy breve que es este, también presentaremos cuáles son sus principales utilidades y aplicaciones en la industria y la ingeniería.
Un espectrofotómetro es un instrumento usado en la análisis químico que sirve para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones y la concentración o reacciones químicas que se miden en una muestra. También es utilizado en los laboratorios de química para la cuantificación de sustancias y microorganismos.
Este instrumento tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática a través de una muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra.
La absorción atómica consiste en llevar a un estado de excitación a las moléculas de una solución acuosa mediante la aplicación de energía en forma térmica, por medio de una llama de una combinación oxigeno acetileno o bien de oxido nitroso acetileno, la muestra a alta temperatura se irradia con una luz a la longitud de onda a la cual el elemento en interés absorbe energía
La absorción atómica sirve para detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos químicos, por lo que sus campos de aplicación son variados. Este método se puede aplicar para la determinación de cientos de metales tales como: antimonio, cadmio, calcio, cesio, cromo, cobalto, oro, plomo, níquel, entre otros. Se emplea en análisis de aguas, suelo, alimentos y la arqueología entre otros.

Las aplicaciones principales son:
·        Dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra  
·        Indicar indirectamente qué cantidad de la sustancia que nos interesa está presente en la muestra
·        Determinar la cantidad de concentración en una solución de algún compuesto utilizando las fórmulas.
·        Para la determinación de estructuras moleculares.
·        La identificación de unidades estructurales especificas ya que estas tienen distintos tipos de absorbencia (grupos funcionales o isomerías).

Utilidades en ingeniería
En el análisis de aguas sirve para determinar los metales pesados tales como cromo y plomo en aguas residuales. En el caso de los suelos, se puede determinar la fertilidad de los mismos y la presencia de residuos de plaguicidas.
 En los análisis de alimentos, la absorción atómica puede ser utilizada para determinar la cantidad de potasio   y sus derivados cobre, estaño y arsénico en productos como la leche en polvo, las frutas, etc.

En el anterior proceso dimos a conocer que es un espectrofotómetro de absorción atómica y como determinando la cantidad de material que se encuentra en una muestra de un material nos ayuda a saber sus características y prever cómo se comportara este, también dimos a conocer algunas de sus principales aplicaciones y utilidades en el proceso y trabajo que afrontan los ingenieros al momento de realizar un estudio determinado.

Fuentes: http://es.wikipedia.org/wiki/Espectrofotometría#Aplicaciones
http://centronuclear.galeon.com/absorcion.html
Sincelejo, 21 de Febrero de 2012
Jorge Bravo Madera
Estudiante Ing. Industrial 3er semestre
La espectrofotometría de absorción atómica en la ingeniería industrial.

“Podríamos llamar espectrofotometría molecular a materiales como, las bandas de absorción en las regiones del infrarrojo y UV invisible, ya que son molecular poliatómicas.
Sin embargo, los átomos individuales también absorben la radiación y llegan a estados de energía electrónica excitados. Estos espectros de absorción son más sencillos que los espectros moleculares debido a que los estados de energía electrónicas no tienen subniveles de energía de vibración rotacional. Por esta razón los espectros de absorción atómica son líneas mucho más definidas que las bandas que se observan en la espectroscopia molecular”.

“Así mismo hay distintas técnicas de espectrofotometría de absorción atómica como por ejemplo.
La espectroscopia de absorción atómica (AAS) se basa en el principio de que los átomos libres en estado fundamental pueden absorber la luz a una cierta longitud de onda.
La absorción es específica, por lo que cada elemento absorbe a longitudes de ondas únicas.
La fuente más común que proporciona la luz que absorben los átomos para las mediciones, es la lámpara de cátodo hueco.
Se necesita calor para gasificar la muestra; este se genera desde una llama u horno de grafito.
Un fotomultiplicador convierte la luz en señales eléctricas.
AAS es una técnica analítica aplicable al análisis de trazas de elementos metálicos en minerales, muestras biológicas, metalúrgicas, farmacéuticas, aguas, alimentos y de medio ambiente”.

Para los ingenieros industriales uno de los campos de trabajo es el control de calidad, así mismo un ingeniero industrial es capaz de hacer diagnóstico, diseños, para mejorar la producción, para todo esto que es capaz de hacer un ingeniero industrial es muy útil “La espectroscopia de absorción atómica” ya que este método se encarga de medir la longitud de ondas en un proceso metalúrgicos para acelerarlo o retrasarlo para obtener una reacción mas armoniosa y que tenga como resultado una mayor cantidad de productos con una cantidad menor de reactivos. Los ingenieros industriales podrían utilizar este método para optimizar su trabajo en la industria haciendo más efectiva la reacción, sin tener que lastimar el ambiente ya que este método de “La espectro otoscopia de absorción atómica” es un proceso que cuida al 100% la atmosfera y el medio ambiente en general, es por esto que también es muy útiles para los ingenieros químicos y los ingenieros ambientales.
Pero la anterior no es la única técnica espectroscópica existente y que se podría adaptar sin ningún problema en la industria existe también el ICP, que es una técnica que se basa en determinar la concentración de trazas de elementos, basada en la espectrometría de emisión atómica, para los ingenieros industriales esta técnica sería más fácil de manejar ya que para disociar las moléculas en átomos libres de utilizan hornos o descargas eléctricas o de plasma, otra ventaja de este método es que permite identificar durante el proceso no metales, como cloro, bromo, yodo y azufre.
Pero el plasma no ha sido el único método que pueden utilizar los ingenieros, también existe “La emisión atómica por arco eléctrico” que como su nombre lo indica requieren el uso de arcos eléctricos, obtenidos entre dos electrodos, y de técnicas de chispa pero se utilizan más que todo en análisis industrial semicuantitativo.


“Existen más tipos de espectrofotometría como La espectrometría de masas (MS) es un método de análisis que utiliza el movimiento de iones en campos eléctricos y magnéticos para clasificarlos de acuerdo a su relación masa-carga.
Las sustancias químicas se identifican separando los iones gaseosos en campos eléctricos y magnéticos; se obtiene de esta manera información sobre su naturaleza, composición y estructura.

Los instrumentos usados en estos estudios se llaman espectrómetros de masas, y constan de cuatro partes básicas:
  • un sistema de manipuleo para introducir la muestra desconocida en el equipo;
  • una fuente de ion, en la cual se produce un haz de partículas proveniente de la muestra; un analizador que separa partículas de acuerdo a la masa;
  • y un detector, en el cuál los iones separados son recolectados y caracterizados”.
Este último proceso lo utilizarían los ingenieros para aumentar la cantidad de producción en sus procesos con menos recursos y mejorar así la economía para la empresa a la cual están prestando sus servicios.
En conclusión todos estos procesos anteriormente mencionados son de un gran beneficio para los ingenieros industriales ya que optimizan su trabajo de manera que aseguran resultados inmediatos en la producción y afianzan a los ingenieros como expertos en los procesos industriales ya que dichos procesos además de ayudar en la industria tienen la capacidad de no dañar el medio ambiente, antes por el contrario se encarga de cuidarlo.

Fuentes: www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r23189.DOC http://www.espectrometria.com/espectrometra_de_absorcin_atmica ;
Sincelejo, 21 de Febrero de 2012
Daniela Brid Bertel
Estudiante Ing. Industrial 3er semestre
Espectrofotometría de absorción atómica

La absorción atómica es una técnica capaz de detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos del sistema periódico. Sus campos de aplicación son, por tanto, muy diversos. Este se puede aplicar para la determinación de ciertos minerales tales como: antimonio, cadmio, calcio, cesio, cromo, cobalto, oro, plomo, níquel, ente otros. Se emplea en el análisis de aguas, suelos, bioquímica, toxicología, medicina, industria farmacéutica, alimenticia, petroquímica, etc.
Este método consiste en la medición de las especies atómicas por si absorción a una longitud de onda particular. La especie atómica se logra por atomización de la muestra, siendo los distintos procedimientos utilizados para llegar al estado fundamental del átomo lo que diferencia las técnicas y accesorios utilizados. La técnica de atomización más usada es la de absorción atómica con flama o llama, que nebuliza la muestra y luego la disemina en forma de aerosol dentro de una llama de aire acetileno u oxido nitroso-acetileno.
En metalurgia, la absorción atómica es una técnica muy útil ya que permite determinar diversos elementos en un amplio rango de concentraciones. Las mayores dificultades radican en la puesta en solución de aleaciones, la que se efectúa por ataque con ácidos fuertes, por ejemplo nítrico, clorhídrico y perclórico. Se determinan normalmente Fe, Pb, Ni, Cr, Mn, Co, Sb, etc. En rangos que van desde los 0.003% hasta 30%, en aleaciones con base Cu, Zn, Al, Pb, Fe y Sn entre otras. 


                                      
La AA (Absorción Atómica) está basada en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada (separada molecularmente) y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, ó una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL). Normalmente las curvas de calibración no cumplen la Ley de Beer-Lambert en su estricto rigor. La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por sí no excite los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de los átomos del analito es hecha por el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito.

En AA la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy día se utiliza frecuentemente una mufla de grafito (u horno de grafito) para calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla, aumentando la sensibilidad. El método del horno de grafito puede también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas (y otros líquidos). Otro método alternativo de atomización es el Generador de Hidruros.
Conocido lo anterior se dará a conocer a continuación el proceso de la atomización con llama, consiste en colocar en un atomizador con llama la disolución de la muestra es nebulizada mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se transforma en una llama donde se produce la atomización. El primer paso es la desolvatación en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol molecular sólido finamente dividido. Luego, la disociación de la mayoría de estas moléculas produce un gas atómico.
Como primer paso, naturalmente, es necesario obtener una disolución de la muestra, por ejemplo mediante fusión con peróxidos o por digestión ácida. A continuación, los tipos de llamas que podremos observar.

Combustible
Oxidante
Temperatura
Vel. de Combustión
Gas LP
Aire
1700-1900
39-43
Gas LP
Oxígeno
2700-2800
370-390
Hidrógeno
Aire
2000-2100
300-440
Hidrógeno
Oxígeno
2550-2700
900-1400
Acetileno
Aire
2100-2400
158-266
Acetileno
Oxígeno
3050-3150
1100-2480
Acetileno
Óxido nitroso
2600-2800
285



La llama posee estructura, las regiones más importantes de la llama son la zona de combustión primaria secundaria y zona interconal, esta última es la zona más rica en átomos libres y es la más ampliamente utilizada. Así, la temperatura máxima se localiza aproximadamente 1 cm por encima de la zona de combustión primaria. En cuanto a los atomizadores de llama, el aerosol formado por el flujo del gas oxidante, se mezcla con el combustible y se pasa a través de una zona de flectores que eliminan las gotitas que no sean muy finas. Como consecuencia de la acción de estas, la mayor parte de la muestra se recoge en el fondo de una cámara y se drena hacia un contenedor de desechos. El aerosol, el oxidante y el combustible se queman en un mechero provisto de una ranura de 1 mm o 2 de ancho por 5 ó 10 mm de longitud. Estos mecheros proporcionan una llama relativamente estable y larga, estas propiedades aumentan la sensibilidad y la reproducibilidad.
De lo anterior podemos concluir que la espectrometría de absorción atómica es una técnica muy útil para determinar la concentración de un elemento metálico determinado en una muestra. Puede utilizarse para analizar la concentración de más de 62 metales diferentes en una solución y que cada una de las llamas obtenidas de cada metal probado van a ser diferentes, lo que va a garantizar su optima identificación, así los electrones de los átomos en el atomizador pueden ser promovidos a orbitales más altos por un instante mediante la absorción de una cantidad de energía (es decir, luz de una determinada longitud de onda). Esta cantidad de energía (o longitud de onda) se refiere específicamente a una transición de electrones en un elemento particular, y en general, cada longitud de onda corresponde a un solo elemento.


Como la cantidad de energía que se pone en la llama es conocida, y la cantidad restante en el otro lado (el detector) se puede medir, es posible, a partir de la ley de Beer-Lambert, calcular cuántas de estas transiciones tienen lugar, y así obtener una señal que es proporcional a la concentración del elemento que se mide.




Fuentes: http://www.espectrometria.com/espectrometra_de_absorcin_atmica ; http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia_de_absorci%C3%B3n_at%C3%B3mica_(AA)
Sincelejo, 21 de Febrero de 2012
Jorge Puentes Márquez
Estudiante Ing. Industrial 3er semestre
 




  

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