espectroscopia de absorción atómica en horno de grafito y ...

ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓNATÓMICA EN HORNO DE GRAFITO YGENERADOR DE HIDRUROS.Andrea Juletsy Cadena CaicedoAna María Nieto SotoEdgar Eduardo Velasco Quintero

La tecnología de horno de grafito fue elresultado de la necesidad de contar con unatécnica que empleara volúmenes mínimos de lamuestra.

El espectrómetro de absorción atómica con cámara degrafito(GFAAS) permite trabajar con muestras devolumen muy reducido (inferior a 100 µL) odirectamente sobre muestras orgánicas líquidas. Habitualmente se analizan muestras de materialbiológico de origen clínico (sangre, suero, orina, biopsiashepáticas, etc.). Por su elevada sensibilidad (niveles de ppb), la técnicase aplica en la detección de metales en productos dealta pureza, como por ejemplo fármacos, alimentos(peces y carne) y productos industriales, y también enaguas de bebida y de acuíferos (determinación de lapresencia de Cu, Cd, Pb, As, Hg, etc.).

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL HORNO DE GRAFITO. Consiste en un cuerpo de acero con ciertos sensoreseléctricos y que acomoda en su parte central unacavidad para que sea colocado un tubo de grafito. Este tubo de grafito consiste en un tubo cilíndricohueco de aproximadamente 4 cm de altura y 1 cm dediámetro, con un orificio en el centro para poderinyectar la muestra liquida que se desea analizar

A través del cuerpo del horno de grafito, fluye agua paraenfriamiento del sistema cuando así requiera, además de un gasinerte (Argón o Nitrógeno) que sirve como gas de protección delsistema. El gas inerte fluye exteriormente al tubo de grafito para evitar laoxidación provocada a altas temperaturas; e interiormente paradesalojar los componentes volátiles que se produzcan.

El calentamiento del horno y del tubo se hace pormedio de una fuente de poder eléctrica controladapor un microprocesador. El microprocesador abre y cierra el gas inerte, sube latemperatura indicada, sostienen la temperatura eltiempo deseado, abre el flujo de agua paraenfriamiento del horno después de la secuencia delprograma completo, etc.

SECUENCIA PARA EL TRATAMIENTO DE LA MUESTRA

PROCESO DESCRIPCION TEMPERATURAEvaporación del solventeEvaporar el solvente por medio dela rampa de calentamiento,evitando que arrastre consigopartículas del analito.La muestra se calienta a unavelocidad de 10°C/seg, hasta 120°C.La temperatura es superior a la deebullición del agua para asegurar quetodo el solvente se desprenda de lamuestra a atomizar.Calcinación de la muestraEliminar los componentes orgánicosvolátiles que la muestra puedecontener.Una vez alcanzada la temperatura de600°C se sostiene durante 10 segpara asegurar la perdida de todos losvolátiles.AtomizaciónUna vez que se separa el solvente ylos volátiles orgánicos se produce laatomización de los componentesresiduales de la muestra.Se eleva la temperatura utilizando elmáximo de potencia del equipo paraalcanzar la temperatura deatomización en el menor tiempoposible. (2200°C)Limpieza del tuboCalcinar y volatilizar el residuo dematerial que puede existir en lamuestra analizada.Se incrementa unos 100°C latemperatura (2400°C).

LECTURA DE LA SEÑAL La señal generada es muy rápiday debe ser procesada de talforma. Los recientes avances encomputación y electrónica hanpermitido que sea posible mediry tener una lectura en unapantalla de: Absorbancia (alturadel pico), Absorbancia –Segundos (área del pico) oconcentración. Gracias a la rapidez delinstrumento no hay distorsiónde la señal.

TUBOS DE GRAFITO

INTERFERENCIAS Interferencias espectrales: se deben al aislamientoincompleto de la línea emitida o absorbida por el elementoa analizar.Las principales interferencias ocurren por:- Absorción de radiación por traslapamiento de las líneasatómicas o moleculares emitidas por elementos ysubstancias que se encuentran en la matriz, con la líneaabsorbida o emitida por el elemento a analizar.- Dispersión de radiación emitida por la fuente, porpartículas sólidas no volátiles formadas por efectos de lamatriz. Interferencias no espectrales: toda señal ajena a la señal delanalito y que no tiene como causas la distorsión en la líneaabsorbida o emitida.

MUESTRADOR AUTOMÁTICO EN HORNO DE GRAFITO Cuando no se tiene el muestrador automático ,existe la posibilidad de perdida dereproducibilidad en los resultados cuando latécnica de inyección de la muestra del analito enel tubo de grafito no se hace con cuidado y lareproducibilidad requerida. Los avances en robótica y microprocesadoreshan creado sistemas de automuestradores, quese programan de forma automática y repetitiva.

Se utiliza un carrusel de 50 o 100 muestras ydespués, al termino de las muestras, se cambiael carrusel si es necesario. Además, en elcarrusel se puede cambiar la lámpara y losparámetros del instrumento para analizar lamisma muestra por otro elemento diferente.

TÉCNICA DE GENERACIÓN DE HIDRUROS Hay algunos elementos que son difíciles de volatilizarcon una llama o un horno. Para estos elementos seutiliza la técnica de generación de vapor, ya seaformando el hidruro metálico del elemento (As, Bi, Sb,Sn, Se y Te) o directamente vapores como en el caso delHg.

Esta técnica es 5 o 10 veces mas sensiblecomparada con el horno de grafito, paraelementos como Arsénico, Bismuto, Selenio,Teluro y Estaño. Es posible aislar completamente el elemento o elhidruros del elemento de las sustancias queacompañan la muestra. Esto tiene comoconsecuencia que casi no se tenganinterferencias por efecto de matriz.

COMPARACIÓN EN LOS LIMITES DE DETECCIÓN ENTRE LASTÉCNICAS DE HORNO DE GRAFITO Y GENERACIÓN DE HIDRUROSVolumen de muestra: Horno de Grafito = 100 µL yGenerador de Hidruros = 50 mL.ELEMENTO HORNO DE GRAFITO GENERADOR DEHIDRUROSAs 0,20 0,01Be 0,10 0,02Sb 0,15 0,02Se 0,50 0,01Zn 0,15 0,02Te 0,10 0,02

Con la muestra se agrega HCl 1 M para favorecerlas condiciones reductoras y es posible agregarunas gotas de Permanganato de Potasio 1 M, elcual le da un tinte rosa a la solución de muestray al ocurrir la reducción completa la solución sedecolorar por completo, lo cual garantiza lareducción a los hidruros correspondientes.

LIMITACIONES DE LA TÉCNICA Esta restringida a la cuantificación de elementosque formen hidruros volátiles a temperaturaambiente o que se reduzcan al estado elemental encondiciones apropiadas. La cantidad de átomos que se pueden formar esmucho mayo en Generador de Hidruros, lo queindica que tiene menores limites de detección quelos correspondientes al Horno de Grafito. No tiene interferencias por señal de fondo, pues elanalito se aísla de la matriz por volatilización.