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Unidad 4
5.
Técnicas espectroscópicas de absorción
Hemos mostrado la importancia que tiene la espectrometría de masas en la determi-
nación de masas atómicas. También que las espectroscopias de emisión y absorción
son dos excelentes técnicas de identificación de elementos.
Ahora pretendemos que conozcas los avances que ha experimentado la espectros-
copia de absorción, hasta convertirse en una poderosa herramienta de análisis cuali-
tativo y cuantitativo, analizando el tipo de
elementos
y su concentración (espectros-
copia de
absorción atómica
), así como los
compuestos
existentes en una muestra
(espectroscopia de
absorción molecular ultravioleta, visible e infrarroja
). En
ambos casos, utilizaremos cantidades muy pequeñas de muestra (trazas) y un ins-
trumental parecido.
5.1.
Espectroscopia de absorción atómica
La
espectroscopia de absorción atómica
(AA) es una técnica que nos permite
descubrir y determinar cuantitativamente los
elementos químicos
existentes
en una muestra. Se fundamenta en la propiedad que tienen los átomos de
absorber radiación a longitudes de onda muy específicas,
para las cuales
la diferencia de energía entre los niveles electrónicos del átomo coincide con la
energía del fotón incidente.
La cantidad de absorción va a estar relacionada con la concentración de la especie
absorbente y con el espesor de la celda que contiene la muestra.
Si la absorción sucede en la región del visible, la espectroscopia de AA se convierte
en un simple análisis colorimétrico, donde la intensidad del color se relaciona direc-
tamente con la concentración de la especie absorbente; sin embargo, si se produce
en otras regiones del espectro electromagnético, necesitaremos un instrumental
más complejo (figura 4.20).
Un
equipo de absorción atómica
(figura 4.21) está formado por:
❚
Una
fuente de radiación
de un ancho espectral inferior al de las tran-
siciones atómicas; así se evita el solapamiento de líneas espectrales. Las
fuentes más utilizadas son lámparas de cátodo hueco y láseres de diodo.
❚
Un
nebulizador-atomizador
que nebulice la muestra hasta llevarla a
su forma atómica. Puede servir la llama originada por un sistema com-
bustible/oxidante (acetileno/aire o acetileno/N
2
O).
❚
Un
monocromador,
sistema óptico cuya finalidad es aislar la línea del
elemento de interés discriminando cualquier señal que la acompañe.
En base a esto, los monocromadores pueden ser de baja o de alta re-
solución.
❚
Un
detector
que sea capaz de captar la señal lumínica procedente del monocro-
mador y transformarla en señal eléctrica. Se usan mucho los fotomultiplicadores
y los detectores de estado sólido CCD (del inglés
Charge Coupled Device,
Dis-
positivo de Carga Acoplada). Después, la señal eléctrica puede ser procesada y
amplificada hasta que un sistema de lectura la pueda interpretar (por ejemplo, en
unidades de absorbancia o transmitancia) (figura 4.22).
Actualmente, con esta técnica puede determinarse la concentración de más de 60
metales diferentes, aunque todos ellos estén mezclados y tengan una concentración
muy pequeña (de 0,001 a 1 mg/L). De ahí que sus
aplicaciones sean muy varia-
das:
determinaciones de metales en muestras de aguas, análisis de suelos, contami-
nación ambiental, toxicología, bioquímica, farmacia, medicina, control de calidad en
la industria, en alimentación, etcétera.
Figura 4.20.
Equipo de absorción atómica.
Registrador
Monocromador
Muestra
Oxidante
Combustible
Lámpara de
cátodo hueco
Llama
Amplificador
de c.a.
F M
Figura 4.21.
Componentes de un espectrómetro de absorción
atómica. La muestra (en forma líquida) es aspirada a través
de un tubo capilar y luego trasladada al nebulizador, que la
convierte primero en pequeñas gotitas; luego, la llama que
sale del mismo es capaz de llevarla a su forma atómica.
Figura 4.22.
Espectograma de absorción.
0,6 1,2 1,8 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8 5,4
C
S
O Na
Al
CaK
