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Espectroscopía Atómica: Diferencias entre EAA y EEA, Apuntes de Bioquímica e Instrumentación

En este documento se explican las principales diferencias entre Espectroscopía Atómica en Flama (EAA) y Espectroscopía Atómica de Rayos X (EEA). Se abordan conceptos básicos, etapas críticas y principios teóricos de ambas técnicas, además de su selectividad y sensibilidad.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 12/05/2022

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UNIDAD 2 TEMA 3 ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA
1.Explica cuál sería las principales diferencias entre una EAA en flama y una EA
de rayos X.
La primera gran diferencia es que la EEA se atomiza, mediante la aspiración de
la solución de la muestra dentro de una llama, y en la de rayos X no es
necesaria.
La segunda diferencia es que en la de rayos X la muestra se bombardea con
electrones de un blanco metálico dentro de un tubo al vacío, y cuando los
electrones impactan en el ánodo, generando fotones altamente energéticos,
los rayos x.
2. Menciona claramente, tres diferencias entre la EAA y la EEA.
a) La EAA se origina debido a la absorción cuando las partículas integrantes de
un material pasen del estado fundamental a uno mas excitado de superior
energía, en cambio la EEA se fundamentan debido a la emisión de radiación
electromagnética cuando partículas excitadas se relajan a niveles menores de
contenido energético, cediendo el exceso de energía en forma de fotones.
b) La EAA requiere de una lampara para cada elemento o grupo a analizar, en
la EEA el elemento en la llama actúa como la fuente.
c) En la EAA no se necesita una elevada resolución en el monocromador debido
a que la lampara emite líneas muy estrechas, en la EEA es necesaria una
elevada resolución en el monocromador.
3. Indica porque es selectiva y sensible la EAA.
Es selectiva ya que se pueden utilizar diferentes longitudes de onda en las
cuales podemos detectar ciertos compuestos, dependiendo de lo que
queramos analizar, y es sensible ya que podemos trabajar a niveles muy
precisos con bajas cantidades de muestra, y aun asi detectar y analizar los
compuestos presentes.
4. Enumera los principios básicos de la EAA y explica el fundamento teórico de
éste.
Principios básicos:
1. Todos los átomos pueden absorber luz
2. La longitud de onda a la cual la luz es absorbida es especifica para cada
elemento en particular
3. La cantidad de luz absorbida es proporcional a la concentración de
átomos absorbentes
Fundamento teórico:
“Cualquier materia que pueda emitir luz a una cierta longitud de onda también
absorberá la luz a esa longitud de onda” (Kirchhoff)
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UNIDAD 2 TEMA 3 ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA

1.Explica cuál sería las principales diferencias entre una EAA en flama y una EA de rayos X. La primera gran diferencia es que la EEA se atomiza, mediante la aspiración de la solución de la muestra dentro de una llama, y en la de rayos X no es necesaria. La segunda diferencia es que en la de rayos X la muestra se bombardea con electrones de un blanco metálico dentro de un tubo al vacío, y cuando los electrones impactan en el ánodo, generando fotones altamente energéticos, los rayos x.

  1. Menciona claramente, tres diferencias entre la EAA y la EEA. a) La EAA se origina debido a la absorción cuando las partículas integrantes de un material pasen del estado fundamental a uno mas excitado de superior energía, en cambio la EEA se fundamentan debido a la emisión de radiación electromagnética cuando partículas excitadas se relajan a niveles menores de contenido energético, cediendo el exceso de energía en forma de fotones. b) La EAA requiere de una lampara para cada elemento o grupo a analizar, en la EEA el elemento en la llama actúa como la fuente. c) En la EAA no se necesita una elevada resolución en el monocromador debido a que la lampara emite líneas muy estrechas, en la EEA es necesaria una elevada resolución en el monocromador.
  2. Indica porque es selectiva y sensible la EAA. Es selectiva ya que se pueden utilizar diferentes longitudes de onda en las cuales podemos detectar ciertos compuestos, dependiendo de lo que queramos analizar, y es sensible ya que podemos trabajar a niveles muy precisos con bajas cantidades de muestra, y aun asi detectar y analizar los compuestos presentes.
  3. Enumera los principios básicos de la EAA y explica el fundamento teórico de éste. Principios básicos:
    1. Todos los átomos pueden absorber luz
    2. La longitud de onda a la cual la luz es absorbida es especifica para cada elemento en particular
    3. La cantidad de luz absorbida es proporcional a la concentración de átomos absorbentes Fundamento teórico: “Cualquier materia que pueda emitir luz a una cierta longitud de onda también absorberá la luz a esa longitud de onda” (Kirchhoff)

Esta técnica está basada en la ecuación de Planck donde se describe la frecuencia emitida y absorbida. Según la teoría atómica, el átomo puede alcanzar diferentes estados o nieles de energía y cada uno de ellos emite una radiación característica, y gracias a esto podemos obtener un espectro atómico que se caracteriza por un gran numero e líneas discretas. Es importante recalcar que la longitud de onda relevante es la que corresponde a una transición entre el estado fundamental de un átomo y el primer estado excitado, y se le conoce como longitud de onda de resonancia.

  1. Explica, tres etapas críticas en la EAA en flama. a) De solvatación. Es la eliminación del agua y otros disolventes para formar pequeñas partículas de sal seca. La velocidad de evaporación depende de:
  • La velocidad de transferencia de calor desde el ambiente de la llama hasta la gotita de aerosol.
  • Tamaño de las gotitas.
  • Características del disolvente y de la temperatura de la llama. b) Vaporización. Consiste en la transformación de partículas de sal sólidas (aerosol sólido) o fundidas en vapor. Es una etapa bastante crítica en los métodos que utilizan llama y depende de la composición química del analito, del tamaño de las partículas y de la temperatura de la llama. c) Disociación Las moléculas gaseosas, o una parte de ellas, se disocian progresivamente dando lugar a átomos neutros o radicales.
  1. Explica que es una interferencia espectral y cómo se puede solucionar, al igual porque es menos probable que se den en la EAA. Se pueden eliminar seleccionando una segunda línea de resonancia del elemento que vayamos a analizar, y debido a esto se puede obtener una mayor sensibilidad, al igual que podemos usar una ranura del monocromador mas angosta para evitar estas interferencias. Son menos frecuentes debido a la naturaleza muy especifica de la longitud de onda que se usa en la espectroscopia de absorción atómica.
  2. Menciona como sería el espectro de absorción del Fe y porqué.
  3. Explica cuál sería el efecto del silicato de magnesio en la determinación de magnesio por EAA.

que llega a la llama sea atomizada el tamaño de las partículas de aerosol debe ser menor de 10 m (idealmente de 1 a 2 m). El resultado neto es que 90 % de la muestra se drena en esta etapa hacia el recipiente de desecho. c) Transporte del aerosol. En esta etapa el aerosol es transportado hasta la llama a traves de la cámara de mezcla. Esta cámara tiene una serie de compònentes—bola de impacto, deflectores—que aseguran que sólo las partículas más pequeñas lleguen a la llama. d) Desolvatación. La primera etapa una vez que el aerosol alcanza la llama es la desolvatación, esto es, la conversión del aerosol en partículas de sal. La velocidad de desolvatación depende de factores tales como el tamaño de las gotas, disolvente, velocidad de aspiración, temperatura de la llama, etc. e) Vaporización. Se trata de la conversión en la llama de las partículas de sal en vapor. Esta es una etapa crítica en los métodos de llama y en ella pueden presentarse serias interferencias que comentaremos más adelante. Entre las variables que afectan a esta etapa podemos citar el tamaño de la partícula, la composición de la misma, la temperatura de la llama y el tiempo(altura) en la llama. f) Equilibrado de las especies vaporizadas. La última etapa antes de la etapa de medida es el equilibrado de las especies vaporizadas. Como se indica en la figura 10.4, entre equilibrio se produce entre las especies moleculares (óxidos e hidróxidos), átomos neutros e iones. En general, en los métodos de llama se prefiere los átomos neutros-especies primarias para absorción y fluorescencia, y átomos neutros excitados para emisión-. La fig. 10.7 muestra un ejemplo de esta distribución de especies, a partir del espectro de emisión del Ca. La distribución relativa de estas especies depende del tipo de llama, de flujo relativo de los gases, y de la altura de observación en la llama.

  1. Realiza un esquema de un equipo de EAA indicando la función de cada una de sus partes.
  2. Explica cómo surgen las interferencias químicas. Las interferencias químicas son las alteraciones en el número total de átomos libres formados por unidad de volumen debido a la formación de compuestos químicos termoestables, y surgen debido a varios factores:

a) Disociación incompleta de la molécula formada o por una sal difícil de difundir. b) Reacción espontanea de los átomos libres con otros átomos o radicales presentes en el medio ambiente, y es causada por la formación de hidróxidos, debido a la reacción de los átomos libres con los productos de la combustión en la flama.

  1. Explica la diferencia entre la EEA y la E de fluorescencia. La diferencia esta cuando se excitan los electrones mediante una radiación con determinada longitud de onda, tienen tendencia a volver a su estado fundamental, por lo cual emiten una energía con la misma longitud de onda. Sin embargo, la vuelta al nivel fundamental puede hacerse mediante etapas o pasos por otros niveles con energía intermedia. Cada uno de tales saltos corresponde a una longitud de onda mayor que la del "salto directo" como en la EEA. Estas emisiones, de menor intensidad que la correspondiente al salto directo al nivel fundamental, se denominan fluorescencia y son la base para la determinación de algunos elementos.