Lección 13- Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Lección 13

Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Análisis y control químico enológico

Bloque IV. Técnicas instrumentales

Lección 11. Introducción a las técnicas instrumentales

Lección 12. Espectroscopias de absorción y emisión molecular

Lección 13. Espectroscopias de absoción y emisión atómicas

Lección 14. Técnicas electroanalíticas

Análisis y control químico enológico

Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

Análisis y control químico enológico

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Introducción

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Análisis y control químico enológico

1. Introducción

Análisis y control químico enológico

1. Introducción

Análisis y control químico enológico

1. Introducción

DIFERENCIAS ENTRE TÉCNICAS ATÓMICAS Y MOLECULARES

• Diferencias espectrales

• Mayor selectividad de las técnicas atómicas.

• Las técnicas atómicas (a excepción de las técnicas de rayos X) son destructivas frente a las moleculares que no lo son.

• En las técnicas de emisión no hay cruzamiento entre sistemas. Se distingue sólo entre fenómenos de emisión y fluorescencia.

Análisis y control químico enológico

Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

Análisis y control químico enológico

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Fundamento técnicas atómicas absorción

Fundamentos, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

Análisis y control químico enológico

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA

• Primer instrumento en 1955.
• Zona UV-Visible.
• Técnica: sensible, selectiva, rápida y económica.
• DETERMINACIÓN DE METALES por ejemplo en alimentos

Análisis y control químico enológico

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

Análisis y control químico enológico

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

Análisis y control químico enológico

Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

Análisis y control químico enológico

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica

Análisis y control químico enológico

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Análisis y control químico enológico

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Análisis y control químico enológico

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Análisis y control químico enológico

3. Componentes técnicas atómicas absorción

RESTO SISTEMA ÓPTICO

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3. Componentes: Fuente

LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

Análisis y control químico enológico

3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN POR LLAMA

La muestra se nebuliza mediante un flujo de gas oxidante, mezclado con un combustible y se transporta a una llama donde se produce la atomización

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3. Componentes: Sistemas de atomización

Las 3 etapas en la llama ocurren en 10–4 segundos

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN POR LLAMA

FUNCIONES DE LA LLAMA

• Permite pasar la muestra a analizar del estado líquido a estado gaseoso.
• Descompone los compuestos moleculares del elemento de interés en átomos individuales o en moléculas sencillas.
• Excita estos átomos o moléculas.

CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR

• Tener la temperatura adecuada
• Formar un ambiente gaseoso que permita las funciones mencionadas.
• El ruido de fondo de la llama no debe interferir las observaciones a efectuar.

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN POR LLAMA: TIPOS DE LLAMAS

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN POR LLAMA

NEBULIZADOR NEUMÁTICO

• Más utilizado.
• La muestra líquida y transparente se dispersa como aerosol.
• Se aspira por efecto Venturi y dispersa en la cámara de pulverización (rejillas, hélice, bola de impacto) que retiene todo excepto las microgotas.
• GOTAS < 50 micrometros; EFICACIA: 5–15 %.

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN POR LLAMA

MECHERO DE FLUJO LAMINAR

• Más utilizado, denominado de ranura.

• La muestra aerosolizada se conduce hasta el mechero.

• El orificio del MECHERO es una rendija larga y estrecha por donde los gases emergen. Proporcionan una llama silenciosa y estable.

• Longitudes (trayecto): 5, 10 cm (a mayor longitud, mayor sensibilidad)

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN ELECTROTÉRMICA

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN ELECTROTÉRMICA

• La muestra completa dentro del horno se atomiza en segundos
• Tiempo de residencia de los átomos en la trayectoria óptica es de 1–3 s
• SENSIBILIDAD SUPERIOR A LLAMA (400-1000 veces mayor que llama, niveles de ppb)
• La muestra se introduce en un horno (2,5 cm, aprox. 1 cm d.i.). La muestra líquida se introduce mediante un automuestreador dentro del horno de grafito. Se puede emplear el horno con plataforma.

Tubos de GRAFITO

Tubo de grafito con plataforma de L'Vov

• Para evitar la combustión del grafito, durante su calentamiento circula un chorro de gas inerte (ARGON) externo y otro interno que elimina los gases que se forman durante la evaporación del disolvente e incineración (pirólisis) de la muestra.
• En esta modalidad de atomización electrotérmica u horno de grafito, el calentamiento eléctrico del tubo se realiza mediante un programa de temperaturas.

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN ELECTROTÉRMICA

MODIFICADORES QUÍMICOS

• Aumentan la volatilidad de la matriz.
• Disminuyen la volatilidad del metal.
• Se puede incrementar temperatura de la pirólisis.
• Suelen ser sales: FOSFATOS o NITRATOS DE SODIO, o uno universal de nitrato de paladio.

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3. Componentes: Sistemas de atomización

ATOMIZACIÓN ELECTROTÉRMICA VS. LLAMA

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3. Componentes: Sistemas de atomización

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Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

Análisis y control químico enológico

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Generalidades técnicas atómicas emisión

Características, fundamentos y clasificación de las técnicas de emisión atómicas

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

• Precursora de la EAA. Zona UV-Visible (a partir de 400 nm).
• Emplea una llama como atomizador y como Fuente de Excitación
• Técnica, rápida y muy económica
• DETERMINACIÓN DE METALES ALCALINOS y ALCALINOTÉRREOS

• ESPECIES METÁLICAS COMO VAPOR ATÓMICO EXCITADO
• No se cumple la Ley de Beer (técnica de emisión)

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

esQUEMA GENERAL COMPONENTES

Principal diferencia con absorción atómica: no es necesaria una lámpara de cátodo hueco. La llama es también la fuente de excitación.

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

Análisis y control químico enológico

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

Análisis y control químico enológico

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

SISTEMA DE ATOMIZACIÓN Y EXCITACIÓN

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica por llama

SISTEMA ÓPTICO Y DE DETECCIÓN. INSTRUMENTOS

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4. Generalidades técnicas atómicas emisión

espectroscopia de emisión atómica PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO (ICP)

• Zona UV-Visible
• Emplea un PLASMA como atomizador y fuente de excitación
• Técnica muy compleja y costosa
• Deseable en un laboratorio de alimentos
• DETERMINACIÓN SIMULTÁNEA DE METALES

• ESPECIES METÁLICAS COMO VAPOR ATÓMICO EXCITADO
• No se cumple la Ley de Beer (técnica de emisión)

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Comparación entre técnicas

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Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

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Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Aplicaciones enológicas

Ejemplos de aplicaciones de las técnicas de absorción y emisión atómicas en el ámbito enológico

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5. Aplicaciones enológicas

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5. Aplicaciones enológicas

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5. Aplicaciones enológicas

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5. Aplicaciones enológicas

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5. Aplicaciones enológicas

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Contenidos

Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

1. Introducción

2. Fundamento técnicas atómicas absorción

3. Componentes técnicas atómicas absorción

Elementos que componen un equipo de absorción atómica: sistema de atomización y sistema óptico

Introducción a las técnicas de absorción y emisión atómicas

Fundamento, características y clasificación de las técnicas atómicas de absorción

4. Generalidades técnicas atómicas emisión

5. Aplicaciones enológicas

6. Resumen y autoevaluación

Ejemplos de aplicaciones de la absorción y emisión atómica en el ámbito enológico

Aspectos clave de la lección y actividades para comprobar la comprensión de dichos conceptos

Principales características, clasificación y fundamentos de la emisión atómica.

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Lección 13. Espectroscopias de absorción y emisión atómicas

Resumen y autoevaluación

Comprueba si tienes claros los aspectos clave de esta lección

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6. Resumen y autoevaluación

RESUMEN

4. Procesos en la atomización por llama- Nebulización → evaporación disolvente → vaporización → disociación → (excitación térmica*) - La llama actúa como medio de atomización y excitación*. (*en el caso de emisión atómica)

1. Fundamento - Interacción de la radiación con átomos libres en fase gaseosa.- En absorción atómica, los átomos absorben luz en longitudes de onda características. - Átomos excitados emiten radiación al volver al estado fundamental.

5. Tipos y funciones de la llama - Mezclas comunes: aire-acetileno o óxido nitroso-acetileno.- Proporcionar una temperatura constante y una zona estable para la formación de átomos libres.

2. Espectroscopia absorción atómica- Por llama (FAAS): llama para atomizar la muestra.- Electrotérmica (ETAAS o horno de grafito): calienta la muestra eléctricamente en un tubo de grafito.

6. Atomización electrotérmica (horno de grafito)- Etapas: secado → calcinación → atomización → limpieza.- Alta sensibilidad, bajo consumo de muestra, pero análisis más lento y costoso.

3. Componentes del equipo (FAAS) - Fuente de radiación: lámpara de cátodo hueco (líneas específicas del elemento).- Sistema óptico: monocromador y detector.- Sistema de atomización: nebulizador neumático + mechero de flujo laminar.

7. Espectroscopia emisión atómica - Atomización por llama, arco o chispa eléctrica, ablación láser, plasma ICP. Llama: fotometría de llama. No hay fuente de radiación, la llama excita los átomos

Análisis y control químico enológico

6. Resumen y autoevaluación

¿En qué se basa la espectroscopía de absorción atómica (AAS)?

6. Resumen y autoevaluación

¿Qué sistemas de atomización se utilizan principalmente en AAS?

6. Resumen y autoevaluación

¿Cuál de las siguientes es una función principal de la llama en AAS?

6. Resumen y autoevaluación

6. Resumen y autoevaluación

La atomización electrotérmica (ETAAS) se realiza en:

6. Resumen y autoevaluación

En emisión atómica, la señal analítica se produce por:

6. Resumen y autoevaluación

¿Qué tipo de analitos se determinan mejor mediante técnicas atómicas?

6. Resumen y autoevaluación

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