Espectrometria-Atômica-Teoria-Geral-e-Aplicações

ESPECTROMETRIA ESPECTROMETRIA ATMICAATMICA

GRUPO BACCAN DE QUMICA ANALTICAGRUPO BACCAN DE QUMICA ANALTICA

www.ufjf.br/baccanwww.ufjf.br/baccan

Prof. Rafael SousaProf. Rafael SousaDepartamento de Qumica - ICE

Espectrometria atmica

Baseada em medidas da luz absorvidaabsorvida ouou emitidaemitida pelos elementos de uma amostra

Determina os elementos que esto presentes e a sua concentrao

Uso de curva de calibrao: Tcnicas de anlise relativas

A A composio elementar composio elementar de uma amostra uma informao importante para de uma amostra uma informao importante para se entender (ou prever) suas se entender (ou prever) suas propriedadespropriedades

ELEMENTO CONCENTRAO (mg L-1)

Ca 172

K 1663

Mg 69

Mn 2,9

Na 24

Zn 0,11

Ex: Teor mdio de elementos minerais em gua de coco natural gua de coco natural

determinados por ICP OES

Espectrometria Espectrometria x x EspectrofotometriaEspectrofotometria

Exemplos de medidas ESPECTROSCPICASExemplos de medidas ESPECTROSCPICAS

EspectroMETRIAEspectroMETRIA ATMICAATMICA(vapor)

S

i

n

a

l

a

n

a

l

t

i

c

o

S

i

n

a

l

a

n

a

l

t

i

c

o

EspectroFOTOMETRIAEspectroFOTOMETRIA MOLECULARMOLECULAR(vapor e soluo)S i

n

a

l

a

n

a

l

t

i

c

o

S

i

n

a

l

a

n

a

l

t

i

c

o

Comprimento de onda (Comprimento de onda (nmnm) )

O SINAL ANALTICO na Espectrometria atmica

gs gs

gs gs

Espectro de emisso

Espectro contnuo

Espectro de absoro Espectro de absoro

Sinal de ABSORO ATMICA Sinal de ABSORO ATMICA Absoro atmica (AAS)(chama ou atomizao eletrotrmica)

Sinal de EMISSO PTICA Sinal de EMISSO PTICA Emisso atmica em chama (F AES) (fotometria)

Emisso ptica (OES)(plasma ou arco/centelha eltrica)

PODE INCLUIR PODE INCLUIR FRXFRX E E ICPICP--MSMS

Princpio fsico

tomos gasosos no estado fundamental absorvem energia radiante em tomos gasosos no estado fundamental absorvem energia radiante em comprimentos de onda especficos e que so capazes de promover a excitao comprimentos de onda especficos e que so capazes de promover a excitao eletrnica de eltrons da camada de valnciaeletrnica de eltrons da camada de valncia

O processo da O processo da absoroabsoro de luz pelos tomosde luz pelos tomos

Modelo matemticoModelo matemtico

h= constante de Plank

c= veloc. luz no vcuo

= comprimento de onda(caracterstico dos elementos)

E inv. E inv. propprop. ao . ao

O espectro eletromagntico e a O espectro eletromagntico e a espectrometria atmicaespectrometria atmica

(nm)

Regio do UV-Vis (180 a 800 nm): importante para a espectrometria atmica

1752: Melville (Na) Fotometria de chama -

-- emisso de tomos (Na, K, Li e Ca)emisso de tomos (Na, K, Li e Ca)-- interferncias qumicasinterferncias qumicas: :

CC22OO4422--, SO, SO4422--, PO, PO3322-- e AlOe AlO22--

Chama de ar/GLP ou ar/acetileno

--T= T= 17001700 3000 3000 00CC-- amostras lquidas amostras lquidas

Na e K Na e K em fludos biolgicosem fludos biolgicosalimentosalimentosfertilizantesfertilizantes

Tcnicas analticas e suas fontes de atomizao e excitao

Tcnicas baseadas no fenmeno da EMISSOTcnicas baseadas no fenmeno da EMISSO

fertilizantesfertilizantes

P. R. Pereira, I. Perrone, R. A Sousa, Metodologia para Determinao de Sdio em Soro de Leite Desidratado, VI

SECAFAR, 2012.

lcool etlico - Determinao da concentrao de sdio - Mtodo da fotometria de chama, NBR10422:2007

ExEx de aplicao:de aplicao:

ExEx de aplicao:de aplicao:

BAIXO CUSTO(frente a outros mtodos espectromtricos)

Vantagens da Fotometria de Chama

SIMPLICIDADE OPERACIONAL (adequada a rotinas)

DESEMPENHO ANALTICO SATISFATRIO(boas exatido, preciso e limites de deteco)

1776: Volta Espectrografia - - - - - - - - - - -

- emisso de tomos e ons (metais trans.)emisso de tomos e ons (metais trans.)-- interferncias espectraisinterferncias espectrais

Arco ou Centelha trica

- T= 2000 T= 2000 ooCC (arco) (arco) 40000 40000 ooCC (centelha)(centelha)-- amostras slidas amostras slidas (pref. condutoras)(pref. condutoras)-- baixa preciso: heterogeneidadebaixa preciso: heterogeneidade

Tcnicas analticas e suas fontes de atomizao e excitao

Tcnicas baseadas no fenmeno da EMISSOTcnicas baseadas no fenmeno da EMISSO

Configurao que servede suporte para a amostra

Gerao deARCO ARCO ou CENTELHACENTELHA

Uso em metalrgicas e siderrgicasUso em metalrgicas e siderrgicas

18021802 WollastronWollastron e e FraunhoferFraunhofer identificaram linhas escuras no espectro solaridentificaram linhas escuras no espectro solar

Tcnicas baseadas no fenmeno da ABSOROTcnicas baseadas no fenmeno da ABSORO

Fonte de luzFonte de luz

Sal no fio de Sal no fio de PtPt

Fonte de luzFonte de luz

Bico deBico deBunsenBunsen PrismaPrisma

CartoCartobrancobranco

LenteLente

Linhas escurasLinhas escuras

18861886 KirchoffKirchoff e Bunsen identificaram que sais diferentes absorviam cores diferentes, em uma e Bunsen identificaram que sais diferentes absorviam cores diferentes, em uma chama sob a incidncia de luz brancachama sob a incidncia de luz branca

19551955 Allan Allan WashWash props utilizar o fenmeno de absoro atmica como uma props utilizar o fenmeno de absoro atmica como uma tcnica de anlise qumicatcnica de anlise qumica

Na dcada de 60 surgiram os primeiros instrumentos comerciaisNa dcada de 60 surgiram os primeiros instrumentos comerciais

Absoro atmica em chama (F AAS)

Dcada de 70: instrumentos comerciais Dcada de 70: instrumentos comerciais com acom atomizao tomizao eletrotrmicaeletrotrmica

Absoro atmica em forno de grafite, GF AAS Absoro atmica em forno de grafite, GF AAS (Boris (Boris LLvovvov))

Outras opes atuaisOutras opes atuais-- Tubos de quartzo Tubos de quartzo -- Filamento de tungstnioFilamento de tungstnio

Absoro atmica em chama (F AAS)

Instrumentao bsica das tcnicas de absoro atmicaInstrumentao bsica das tcnicas de absoro atmica

AtomizadorAtomizadorSistema ptico

DetectorDetector

ChamaChamaTubo aquecidoeletricamente

Monocromatorou

Policromador

FotomultiplicadoraSemicondutores

h Processador de sinal

Computadore

Registrador

Fonte de luz

hh

Lmpada

Amostra

Sistema de introduo de amostra

The Perkin Elmer The Perkin Elmer AAanalystAAanalyst 200 200 FlameFlameAtomic Absorption SpectrometerAtomic Absorption Spectrometer

Instrumentao bsica das tcnicas de absoro atmicaInstrumentao bsica das tcnicas de absoro atmica


DetectorDetector

ChamaChamaTubo aquecidoeletricamente

Monocromatorou

Policromador


h Processador de sinal

Computadore

Registrador

Fonte de luz

hh

Lmpada

Amostra

Sistema de introduo de amostra

ContrAA 700 ContrAA 700 AAS de alta resoluo com AAS de alta resoluo com

fonte contnua para chama, gerao de hidretos e forno de grafitefonte contnua para chama, gerao de hidretos e forno de grafite

Lmpadas monocromticasLmpadas monocromticas(mais comuns)(mais comuns)

- Lmpada de catodo oco (HCL)

Fonte de luzFonte de luz Sistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector eSistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector ede amostra processadorde amostra processador

(mais comuns)(mais comuns)

Lmpada de emisso contnua (xennio), Lmpada de emisso contnua (xennio), patente da patente da AnalytikjenaAnalytikjena(absoro atmica de fonte contnua com alta resoluo)

- Lmpada de descarga sem eletrodo (EDL)

Caractersticas necessriasCaractersticas necessrias::

Linha de emisso com largura estreita para manter a especificidade(exceto para a de emisso contnua)

Boa intensidade Estvel

Durvel

Fonte de luzFonte de luz Sistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector Sistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector de amostra processadorde amostra processador

Cilindro de vidro ou quartzo preenchido com gs inerte baixa presso

janela pticajanela pticaanodoanodo

LMPADA DE CATODO OCO (HCL)LMPADA DE CATODO OCO (HCL)

-- O ctodo composto de material que contem o mesmo elemento do O ctodo composto de material que contem o mesmo elemento do analitoanalito (puro ou liga)(puro ou liga)-- A adsoro do gs pelas superfcies internas e o uso de altas correntes: tempo de vida da lmpadaA adsoro do gs pelas superfcies internas e o uso de altas correntes: tempo de vida da lmpada

gs inerte (Ar ou Ne)gs inerte (Ar ou Ne)catodo catodo

LMPADA DE DESCARGA SEM ELETRODO (EDL)LMPADA DE DESCARGA SEM ELETRODO (EDL)

O elemento que compe a lmpada atomizado e excitado usando uma fonte de RF dentro de um bulbo de quartzo selado

Bulbo de partidaBulbo de partida

Fonte de luzFonte de luz Sistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector Sistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector de amostra processadorde amostra processador

Bobina de RFBobina de RF

Bulbo contendo o mesmoBulbo contendo o mesmoelemento que o analito elemento que o analito

Bulbo de partidaBulbo de partida

-- Indicada para Indicada para < 200 < 200 nmnm-- Emisso mais intensa que as HCLEmisso mais intensa que as HCL-- Necessita de maior tempo de aquecimento Necessita de maior tempo de aquecimento

Fonte de luz Fonte de luz Sistema de introduoSistema de introduo Atomizador Sistema ptico Detector e Atomizador Sistema ptico Detector e de amostrade amostra processadorprocessador

lquidaslquidassolubilizao ousolubilizao oumineralizaomineralizao

Diluio ouDiluio oumineralizaomineralizao

AerosolAerosol do sistema de nebulizaodo sistema de nebulizao

slidasslidas

lquidaslquidas

gasosasgasosas

FORNO DE GRAFITE FORNO DE GRAFITE CHAMACHAMA

mineralizaomineralizao

solubilizao ousolubilizao ou


seguida deseguida de

reao qumicareao qumica

Vapor de Vapor de HgHg e dos e dos hidretoshidretos(As, Bi, Ge, (As, Bi, Ge, PbPb, , SbSb, Se, Sn e Te), Se, Sn e Te)

Nebulizadores pneumticos para absoro atmica com chama


NebulizadorNebulizador ++ Dispositivos de impactoDispositivos de impacto-- SpoilerSpoiler-- Prola de impactoProla de impacto(para aumentar a

sensibilidade)

-- Ao inoxidvelAo inoxidvel(at 5% de cido)

-- Pt/Rh ou Pt/IrPt/Rh ou Pt/Ir(alta acidez)

NebulizadorNebulizadorVazo de

~ 2 mL min-1

Prola de impactoProla de impacto

SpoilerSpoiler

Acoplados aoAcoplados aoqueimadorqueimador--atomizadoratomizador

(pr-mistura)

-- TaTa(gua rgia)

-- Apenas Apenas 5%5% da soluo da soluo aspirada chega chamaaspirada chega chama(restante: dreno)

-- Solventes orgnicosSolventes orgnicosmelhoram a nebulizaomelhoram a nebulizao

Autoamostradores para a absoro atmica com forno de grafite


A amostra na forma lquida, suspenso ou mesmo slida colocada diretamente no atomizador (tubo/ forno de grafite)

1100 2200

AutoamostradorAutoamostrador para para solues e suspensessolues e suspenses

22

Volumes de amostra entre 10 e 50 Volumes de amostra entre 10 e 50 LL

Obteno do espectro de absoro atmica Obteno do espectro de absoro atmica

MX g

sublimao

atomizaoatomizaoM g + X g

excitaoexcitao

relaxaorelaxao

M*g + X*g

ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS)(AAS)Fonte de luz Sistema de introduo Fonte de luz Sistema de introduo AtomizadorAtomizador Sistema ptico Detector e Sistema ptico Detector e

de amostra processadorde amostra processador

M(H2O)+X-aq

dessolvatao

MX s

sublimao

Excitao atmica:Excitao atmica:

consequnciaconsequncia da absoro da da absoro da radiao proveniente da lmpadaradiao proveniente da lmpada(sinal analtico)(sinal analtico)

Equao de BoltzmannEquao de Boltzmann

Relaciona o nmero de tomos no estado fundamental e no estado excitado

Fonte de luz Sistema de introduo Fonte de luz Sistema de introduo AtomizadorAtomizador Sistema ptico Detector e Sistema ptico Detector e de amostra processadorde amostra processador

Importncia da temperatura do atomizador Importncia da temperatura do atomizador

NN11/N/Noo = (g= (g11/g/goo)e)e--E/kTE/kT

NN11 = nmero de tomos no estado excitado= nmero de tomos no estado excitadoNNoo = nmero de tomos no estado fundamental= nmero de tomos no estado fundamentalgg11//ggoo = razo dos pesos estatsticos dos estados excitado e fundamental= razo dos pesos estatsticos dos estados excitado e fundamentalE = energia de excitaoE = energia de excitaok = constante de Boltzmannk = constante de BoltzmannT = temperatura em KelvinT = temperatura em Kelvin

AumentandoAumentando--se se TT, aumenta, aumenta--se o nse o noo de tomos no estado excitado e, de tomos no estado excitado e, por isso, por isso, na AASna AAS no adequado usar no adequado usar TT acima da acima da T T de atomizaode atomizao

QueimadoresQueimadores para absoro atmica com chamapara absoro atmica com chama

Queimador para chamas arar--acetilenoacetileno- fenda com 10 cm de comprimento fenda com 10 cm de comprimento


Queimador para chamas xido nitrosoxido nitroso--acetilenoacetileno-- fenda com 5 cm de comprimentofenda com 5 cm de comprimento-- carter redutorcarter redutor-- adequada para elementos que formamadequada para elementos que formamxidos refratrios (xidos refratrios (Al, Ba, Ba, Ti, V, Si, ...)

CC22HH22 + 3/2 O+ 3/2 O22 2 CO + H2 CO + H22O (T ~ 2250 O (T ~ 2250 ooCC))

CC22HH22 + 3 N+ 3 N22O 2 CO + 3 NO 2 CO + 3 N22 + H+ H22O (T ~ 2700 O (T ~ 2700 ooCC))


Regies da Chama Regies da Chama Ajuste da PosioAjuste da Posio

Zona externaZona externa

Zona primriaZona primriaMenos quenteMenos quente

Rica em fragmentos molecularesRica em fragmentos moleculares

Zona internaZona internaRegio mais quenteRegio mais quente

Rica em tomos livresRica em tomos livres

Zona externaZona externaPouco quentePouco quente

Rica em xidos e produtos de recombinaoRica em xidos e produtos de recombinao


Tubo (ou forno) de GrafiteTubo (ou forno) de Grafite

Forno Forno THGATHGA Forno Forno HGAHGA

Tubo de Grafite com Plataforma Tubo de Grafite com Plataforma IntegradaIntegrada

Plataforma de LPlataforma de Lvovvov

Forno Forno THGATHGA Forno Forno HGAHGA

Forno Forno THGATHGA

Tubo de grafite piroltico- plataforma interna (Plataforma de Lvov)- aquecido eletricamente- tempo de vida: varia com o tipo de amostra e

nmero de ciclos de atomizao- permite atingir LDs na ordem de L-1

TE LIMPEZA


O Programa de aquecimento do forno de GrafiteO Programa de aquecimento do forno de Grafite

EMPERATURA

RESFRIAMENTO

SECAGEM

PIRLISE

ATOMIZAO

T E M P O

LIMPEZA

Condies para se obter preciso, exatido e Condies para se obter preciso, exatido e detectabilidadedetectabilidadesatisfatrias:satisfatrias:


O Tubo (ou forno) de Grafite e as condies STPFO Tubo (ou forno) de Grafite e as condies STPF Condies padro de temperatura, plataforma e forno

Tubo de grafite piroltico Plataformas de Lvov Aquecimento do forno rpido Interrupo do gs interno durante a atomizao Modificadores qumicos (ou de matriz) Processamento rpido do sinal rea de pico rea de pico Correo do background por efeito ZeemanCorreo do background por efeito Zeeman

Fonte de luz Sistema de introduo Fonte de luz Sistema de introduo AtomizadorAtomizador Sistema pticoSistema ptico Detector eDetector ede amostra de amostra processadorprocessador

Detector(Fotomultiplicadora)

LeituraMonocromador

Lmpada(catodo oco)

Io It

Atomizador(Forno de grafite)

Io It

O MONOCROMADOR isola a radiao com comprimento de onda de interesse (Dispersores: Grades ou Prismas) e a conduz at o detector.

O DETECTOR (fotomultiplicadora) converte o sinal luminoso (ftons) em sinal eltrico

Fonte de luz Sistema de introduo Fonte de luz Sistema de introduo AtomizadorAtomizador Sistema pticoSistema ptico Detector eDetector ede amostra de amostra processadorprocessador

O PROCESSADOR (computador) permite identificar o sinal analtico e compar-lo com o dos padres

Utilizar REA ou ALTURA

No processamentoNo processamento, sinais de fundo (background) que no so provenientes do elemento de interesse precisam ser descontados para minimizar ou eliminar as interferncias espectrais. Recursos:

Corretor com lmpada de deutrio lmpada de deutrio (UV) ou de W-iodeto (vis) Corretor baseado no efeito Zeemanefeito Zeeman (mais eficiente)

Exemplo de aplicaoExemplo de aplicao

Biomonitorao de Pb em animais intoxicados por Pb

1) Preparo das amostras (tecidos desidratados) por digesto cida em MW

(T4) fgado, (T5) rim, (T6) corao, (T7) fmur, (T8) pulmo, T9 (pncreas) (T4) fgado, (T5) rim, (T6) corao, (T7) fmur, (T8) pulmo, T9 (pncreas)

2) Otimizao dos parmetros instrumentais Anlise instrumental

Exemplo de aplicaoExemplo de aplicao

Biomonitorao de Pb em animais intoxicados por Pb

1) 1) Preparo das amostras (tecidos desidratados) por Preparo das amostras (tecidos desidratados) por solubilizao alcalinasolubilizao alcalina

2) Nova o2) Nova otimizao dos parmetros instrumentais timizao dos parmetros instrumentais Anlise instrumentalAnlise instrumental

Curva em meio alcalino

fgadofgado rimrim pulmopulmo baobao

F AAS F AAS

Anlise rpida(Resultados em menos de 1 min)

Utiliza alguns mL de volume de amostra

ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS)ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS)

GF AASGF AAS

Anlise demorada(Resultados entre 1 e 5 min)

Utiliza pouca quantidade de amostra, 10 50 uL

amostra Interferncias bem documentadas

Interferncias bem documentadas mas que dependem das condies instrumentais ...

INTERFERNCIAS INTERFERNCIAS ESPECTRAISESPECTRAIS E E NONO--ESPECTRAISESPECTRAIS !!

F AAS F AAS

Limites de deteco adequados para muitos elemento,s em diversas amostras

Geralmente nveis de Geralmente nveis de mgmg/L/L ou menorou menor

GF AASGF AAS

Limites de deteco na ordem de ug/Lou menor, principalmente para elementos volteis como As e Se

ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS)ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS)

CLCULO DO LIMITE DE DETECO (LOD): CLCULO DO LIMITE DE DETECO (LOD): LOD = 3 LOD = 3 branco branco / inclinao da curva/ inclinao da curva

LEMBRAR: LOD instrumental LOD mtodo

ConceptsConcepts, , InstrumentationInstrumentation andand TechniquesTechniques in in AtomicAtomic AbsorptionAbsorptionSpectrometrySpectrometry

R. D. Beaty, J. D. Kerber; Perkin-Elmer Corporation, 1993

AtomicAtomic AbsorptionAbsorption SpectrometrySpectrometryB. Welz, M. Sperling; 3rd ed., Wiley-VCH, 1999

Literatura sobre AAS

B. Welz, M. Sperling; 3rd ed., Wiley-VCH, 1999

Anlise InstrumentalAnlise InstrumentalF. F. CienfuegosCienfuegos, D. , D. VaitsmanVaitsman; Editora ; Editora IntercinciaIntercincia, 2000, 2000

PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysisD.A.D.A. SkoogSkoog, FL , FL HollerHoller, , T.A.T.A. NiemanNieman; 6; 6thth ed., ed., CengageCengage LearningLearning,, 20062006

1964*: Greenfield Emisso atmica em plasma - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- emisso de tomos e ons (metais trans.)emisso de tomos e ons (metais trans.)-- Plasma de corrente direta (DCP)Plasma de corrente direta (DCP)-- Plasma induzido por microondas (MIP)Plasma induzido por microondas (MIP)

detector em Cromatografia gasosadetector em Cromatografia gasosa-- *Plasma indutivamente acoplado (ICP)*Plasma indutivamente acoplado (ICP)-- Plasma induzido por Plasma induzido por laserlaser (LIBS(LIBS))-- interferncias espectraisinterferncias espectrais

Plasma gasoso

-- T= 2000 T= 2000 10000 10000 00CC-- amostras lquidas, slidas e gasosasamostras lquidas, slidas e gasosas

Tcnicas analticas e suas fontes de atomizao e excitaoTcnicas analticas e suas fontes de atomizao e excitao

-- interferncias espectraisinterferncias espectrais

1964: Fluorescncia atmica - - - - - - - - --

- emisso de tomos (metais trans.)emisso de tomos (metais trans.)-- interferncias espectrais (menos interferncias espectrais (menos frequntesfrequntes))

Chama, forno de grafite

-- T= 1700 T= 1700 3000 3000 00CC-- amostras lquidasamostras lquidas

Instrumentao bsica das tcnicas de emissoInstrumentao bsica das tcnicas de emisso


DetectorDetector

ChamaCorrente eltrica

Plasma

Monocromadorou

Policromador


h Processador e

Registrador

Computador

Amostra

Espectrometria de emisso atmica em plasma indutivamente acoplado

A tcnica de ICPA tcnica de ICP--AES AES (ICP OES)

Plasma: gs parcialmente ionizado alta temperatura

Plasmas de arPlasmas de ar((raios) )

Plasma de argnioPlasma de argnio((tocha de quartzo))

ArAr++

+ArAr+

Introduo da amostra no plasma

LQUIDAS

solubilizaosolubilizaoouou


diluiodiluioouou


aerossol do sistema de nebulizaoaerossol do sistema de nebulizao

SLIDAS

GASOSAS

PLASMAPLASMA


volatilizao ( s volatilizao ( s g)g)ablao com ablao com laserlaser

Reao qumica para formar vapores dos Reao qumica para formar vapores dos analitosanalitos-- Hg gasosoHg gasoso-- HidretosHidretos (As, Bi, Ge, (As, Bi, Ge, PbPb, Se, Sn e Te), Se, Sn e Te)

Sistema de introduo da amostra: formao do aerossol

Sistemas ultrassnicosSistemas ultrassnicos

-- mais eficientes (LD 10x menores)mais eficientes (LD 10x menores)-- no so resistentes ao HFno so resistentes ao HF-- mais amostra = mais amostra = mais interferentesmais interferentes

PlasmaPlasma

Transdutor Transdutor pisoeltricopisoeltrico

Sada da Sada da refrigeraorefrigerao

pisoeltricopisoeltrico

aerossolaerossol

Amostra lq.Amostra lq.

dreno (80 dreno (80 90%)90%)

ArAr

propulsorpropulsorgua para gua para

refrigeraorefrigerao

NebulizadorNebulizador ultrassnicoultrassnico


NebulizadorNebulizador concntricoconcntrico

Sistemas pneumticosSistemas pneumticos

Combinao de Combinao de NebulizadorNebulizador + Cmara de nebulizao+ Cmara de nebulizao

aerossolaerossol

PlasmaPlasmacmaracmara

Cmara de duplo passoCmara de duplo passo

aerossolaerossol

dreno (95 dreno (95 99%)99%)Ar Ar

nebulizadornebulizador

Amostra lq.Amostra lq.

NebulNebul. concntrico e cmara de duplo passo. concntrico e cmara de duplo passo

(0.1% sl. diss.)(0.1% sl. diss.)


Sistemas pneumticosSistemas pneumticos

NebulNebul. . CrossCross--flowflowNebulNebul. . CrossCross--flowflow(menos suscetvel a entupimentos)(menos suscetvel a entupimentos)

Cmara de duplo passo (Scott)Cmara de duplo passo (Scott)

Nebulizador Nebulizador ConesprayConespray e cmara ciclnica:e cmara ciclnica:para altos teores de slidos dissolvidos e suspenses


Nebulizador conespray acoplado a uma cmara ciclnicaNebulizador conespray acoplado a uma cmara ciclnica

O plasma (de argnio) confinado:geometria definida e devida a um campo magntico

Entendendo o termo acoplamento indutivo

Amostra: Amostra: aerossol ou gsaerossol ou gs

Ar principalAr principal : 15 L : 15 L minmin--11

espirais da bobina da espirais da bobina da rdiordio--frequnciafrequncia: : 1300 W1300 W

Ar auxiliarAr auxiliar : 0,5 L : 0,5 L minmin--11

- No encosta na tochaNo encosta na tocha-- AutoAuto--sustentvelsustentvel aps a ignioaps a ignio-- Temperatura depende da potncia da Temperatura depende da potncia da rdiordio--frequnciafrequncia aplicada aplicada

Constituio da tocha e temperaturas do plasma

-- Dois tubos concntricos de quartzo (tocha)Dois tubos concntricos de quartzo (tocha)Tubo injetor Tubo injetor (cermica ou quartzo)

-- Temperaturas de 10000 Temperaturas de 10000 6000 K 6000 K Ambiente inerte: menos interferncias do que na fotometria e Ambiente inerte: menos interferncias do que na fotometria e

espectrografiaespectrografia

Temperaturas (K)60006200650068008000

10000

Temperaturas (K)

Arprincipal

Arauxiliar

Arnebulizador

Regies do plasma:Regies do plasma:

11-- Zona de induoZona de induo22-- Zona de prZona de pr--aquecimentoaquecimento33-- Zona inicial de radiaoZona inicial de radiao44-- Zona normal analtica Zona normal analtica

coleta do sinal analtico (emisso)coleta do sinal analtico (emisso)

resfriamentoresfriamento

Conduo daConduo daamostraamostra

Coleta do sinal: configurao da tocha

Configurao Configurao axialaxial ou ou radialradial orientao do plasma em relao ao sistema ptico

Espelho controladopor computador

Fenda de entrada

Maior Maior detectabilidadedetectabilidade (5 a 10x)(5 a 10x)

ObservaoRadial

ObservaoAxial

AxiallyAxially andand radiallyradially viewedviewed inductivelyinductively coupledcoupled plasmas plasmas a a criticalcritical reviewreview. . SpectrochimSpectrochim. . ActaActa PartPart BB, 55 (2000) 1195, 55 (2000) 1195--1240.1240.

Maior Maior detectabilidadedetectabilidade (5 a 10x)(5 a 10x) Maior Maior interfinterf. matriz. matriz

Menor faixa de trabalhoMenor faixa de trabalho

-- intensidade sinalintensidade sinal

-- autoabsoroautoabsoro

Conduo do sinal ao detector : sistema ptico (espectrmetro)

Sistemas Sistemas sequnciaissequnciais((espectespect. monocromador). monocromador)

Sistemas simultneos Sistemas simultneos ((espectespect. . policromadorpolicromador))

detectordetector

grade grade

detectoresdetectores

grade grade difraodifrao

grade grade difraodifraoplasmaplasma plasmaplasma

Detector: Detector: - fotomultiplicadora

Detector:Detector:- fotomultiplicadoras- semicondutores

Ex de sistema pticoEx de sistema ptico: policromador com grade Echelle e prisma

Conduo do sinal ao detector : sistema ptico (espectrmetro)

Processador e registrador do sinal(computador)

PadroPadro1 1 mgmg Cu/ LCu/ L

Amostra de fungicidaAmostra de fungicida(conc. desconhecida)(conc. desconhecida)

Concentrao (mg L-1)0 1

E

m

i

s

s

o

PadresPadres

BrancoBranco

Concentrao (mg L-1)0 1

E

m

i

s

s

o

PadresPadres

BrancoBranco

Tcnica Tcnica multielementarmultielementar

Permite a determinao da maioria dos elementos da tabela peridicaPermite a determinao da maioria dos elementos da tabela peridica

Ampla faixa linear de trabalhoAmpla faixa linear de trabalho

Algumas caractersticas da tcnica de ICPAlgumas caractersticas da tcnica de ICP--AESAES

determina componentes determina componentes majoritriosmajoritrios e e minoritriosminoritrios em uma mesma alquotaem uma mesma alquota

Boas exatido e preciso (desvios de ~1%)Boas exatido e preciso (desvios de ~1%)

Boa Boa detectabilidadedetectabilidade (g L(g L--11 mgLmgL--11))

teores mximos para contaminantes em alimentos e amostras ambientais teores mximos para contaminantes em alimentos e amostras ambientais

(ANVISA, CETESB, EPA)(ANVISA, CETESB, EPA)

APLICAES DA ESPECTROMETRIA ATMICAAPLICAES DA ESPECTROMETRIA ATMICADeterminao de elementos inorgnicos em diversos tipos de amostrasDeterminao de elementos inorgnicos em diversos tipos de amostras

(anlises quali e quantitativas)

Anlises clnicas: Anlises clnicas: sangue, urina, cabelo

Anlises forenses: Anlises forenses: Pb (projteis)elementos txicos (envenenamentos)

Amostras ambientais: Amostras ambientais: guasguasAmostras ambientais: Amostras ambientais: guasguassolos /rochas/ sedimentossolos /rochas/ sedimentosar atmosfricos (chamins)ar atmosfricos (chamins)

Materiais metalrgicos: Materiais metalrgicos: ligas (pureza ou presena de contaminantes)

Alimentos Alimentos naturais, , processados

Aditivos para alimentos, medicamentos, cosmticos ...Aditivos para alimentos, medicamentos, cosmticos ...

Anlise InstrumentalAnlise InstrumentalF. F. CienfuegosCienfuegos, D. , D. VaitsmanVaitsman; 2000; 2000- Informaes gerais sobre a tcnica, aplicaes

PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysisD. A. D. A. SkoogSkoog, F. L. , F. L. HollerHoller, T. A. , T. A. NiemanNieman; 5; 5thth ed., 1998ed., 1998

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D. A. D. A. SkoogSkoog, F. L. , F. L. HollerHoller, T. A. , T. A. NiemanNieman; 5; 5 ed., 1998ed., 1998- Informaes gerais sobre a tcnica, aplicaes

InductivelyInductively CoupledCoupled Plasmas in Plasmas in AnalyticalAnalytical AtomicAtomic SpectrometrySpectrometryA. A. MontasserMontasser, D. , D. GolightlyGolightly; 2 ; 2 ndnd ed., 1992ed., 1992- Otimizao de parmetros instrumentais- Clculos de LOD, LOQ e avaliao de desempenho

Tutoriais dos principais fabricantes de ICPTutoriais dos principais fabricantes de ICP--AESAES- Perkin-Elmer e Thermo Electron

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Espectrometria-Atômica-Teoria-Geral-e-Aplicações

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