• La absorción de radiación electromagnética provoca que
las partículas integrantes de un material (átomos, iones
o moléculas) pasen del estado fundamental a uno o más
estados excitados de superior energía.
• La emisión de radiación electromagnética se origina
cuando partículas excitadas (átomos, iones, moléculas) se
relajan a niveles de menor contenido energético, cediendo
el exceso de energía en forma de fotones.
• La radiación absorbida o emitida se puede caracterizar
adecuadamente mediante espectros.
ABSORCIÓN Y EMISIÓN DERADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Absorción atómica:
Partículas monoatómicas
en estado gas (UV-visible).
Electrones orbitales más
internos (región rayos X).
• Absorción molecular:
Moléculas poliatómicas
(estado condensado)
• Espectros de líneas:
UV-Visible: Partículas atómicas individuales en
estado gaseoso.
Rayos X: Los electrones implicados corresponden a
los orbitales más internos.
• Espectros de bandas:
Radicales o pequeñas moléculas en estado gas.
• Espectros continuos:
Sólidos calentados hasta la incandescencia.
• Este factor es de considerable relevancia.
• Las líneas estrechas son muy convenientes para trabajar
en absorción y emisión.
Reducción de la posibilidad de interferencias debidas
al solapamiento de espectros.
• Es de gran importancia en el diseño de los equipos para
espectroscopía de absorción atómica.
• Efecto de incertidumbre.
• Efecto Doppler.
• Efectos de presión.
Colisiones entre átomos del mismo tipo y con átomos extraños.
• Efectos de campos magnéticos y eléctricos.
• Efecto de la temperatura.
• Espectros de bandas y continuos asociados a los espectros
atómicos.
• Métodos de atomización.
• Métodos de introducción de las muestras.
• Atomización con llama.
• Atomización electrotérmica (horno de grafito).
• Atomización por descarga luminiscente.
• Generación de hidruros.
• Atomización en vapor frío.
• Nebulización:
• Desolvatación:
• Volatilización:
• Disociación:
• Ionización:
Disolución analito
Niebla
Aerosol sólido/gas
Moléculas gaseosas
Moléculas excitadas
Átomos excitados
Átomos
Iones atómicos
Iones excitados
• Fuentes de radiación:
Lámparas de cátodo hueco.
Lámparas de descarga sin electrodos.
• Interferencias espectrales:
Métodos de corrección (de las dos líneas, con una
fuente continua, basados en el efecto Zeeman,
basados en una fuente con autoinversión).
• Interferencias químicas:
Formación de compuestos poco volátiles.
Equilibrios de disociación.
Equilibrios de ionización.
• Preparación de la muestra.
• Disolventes orgánicos.
• Curvas de calibrado.
• Método de la adición de estándar.
• Límites de detección.
• Exactitud.
1960: Espectrometría de absorción atómica.
1963: Fluorescencia de rayos X.
1970: Análisis por activación neutrónica.
1975: ICP-OES.
1975: Gray experimenta el plasma como fuente de iones
para MS.
1983: Fabricación de los primeros equipos ICP-MS.
• La técnica ICP-OES (ICP optical emission spectroscopy)
se basa en la medida de la radiación emitida por distintos
elementos presentes en una muestra introducida en una
fuente ICP.
• Las intensidades de emisión medidas se comparan con las
intensidades de patrones de concentración conocida.
Plasma
Espectrómetro
Detector
Plasma de Argon (>1% Ar+).
Presión atmosférica.
Canal central para introducción
de muestras.
Altas temperaturas: 6000-8000 K.
Elevada densidad electrónica.
Alta eficacia de ionización.
Aerosol con la muestra
Desolvatación
H2O(l) H2O(g)
Vaporización
MX(s) MX(g)
Atomización
MX(g) M + X
Ionización
M M+
Recombinación
M+ + e M
• El sistema óptico empleado en ICP-OES consta de un
monocromador, que separa las longitudes de onda
individuales y enfoca las deseadas al detector.
• Tipos de espectrómetros:
Secuenciales.
De barrido giratorio.
De escalera de barrido.
Multicanal.
Instrumentos con detectores CCD (“charge-coupled
devices”).
• Preparación de la muestra.
• Selección de la línea analítica.
• Curvas de calibrado.
• Interferencias (emisión de fondo,
solapamientos de líneas…).
• Límites de detección.
• Exactitud.
• Técnica de análisis elemental inorgánico.
• Alta precisión.
• Bajos límites de detección.
• Permite el análisis de la mayoría de elementos e isótopos,
de manera simultánea y en poco tiempo.
• La utilización del láser acoplado al ICP-MS posibilita el
análisis de elementos trazas y tierras raras en minerales,
fósiles, metales, semiconductores…
Plasma de Acoplamiento
Inductivo (ICP)
Luz y calor, procedentes de
una fuente de alta intensidad,
originan la ionización de átomos
Espectrómetro de masas
Extracción y medida
de iones
Nebulización Desolvatación Vaporización Atomización Ionización
Muestra
líquida
Aerosol
Partícula
Nebulización
Desolvatación
Vaporización
Molécula
Ion
Atomización
Átomo
Ionización
Muestra
sólida
Analizador
de masas
Procesos de emisión
Procesos de absorción
Guía de iones
de octapolo
Cámara de la celda
de colisión
MFC
MFC
MFC
H2
He
Opcional
Lente de
extracción
Lentes
Einzel
Válvula de
aislamiento
Skimmer
Analizador de masas
de cuadrupolo
Shield
Torch
Sampler
Detector
Bomba
Bomba
Bomba
ESQUEMA DE ICP-MSDE DOBLE ENFOQUE
Rendija de salida
Multiplicador de electrones
secundarios (SEM)
Sector magnético
Rendija
de entrada
Interfase
Sector electrostático
Lentes de enfoque
Plasma
COMPONENTES DE UNEQUIPO ICP-MS
BOMBA, NEBULIZADOR YPRINCIPIO DE LA ANTORCHA
COMPONENTES DE UNEQUIPO ICP-MS
• La fuente de ionización ICP.
• La interfase de extracción.
• El espectrómetro de masas (MS):
La óptica de iones.
El filtro de masas cuadrupolar.
El detector de iones (multiplicador de electrones
secundarios).
EXTRACCIÓN DE IONES ALESPECTRÓMETRO DE MASAS
Interfase de extracción
Vacío
1.0 E-02 torr
Chorro supersónico
Sampler
Skimmer
Plasma
1 torr
1 mm
0.4 mm
CONOS “SAMPLER” Y “SKIMMER”
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN LA VERSIÓN DE DESCARGA