icp oes alguns aspectos. espectrometria de absorção atômica com chama (faas) espectrometria de...
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ICP OES
ALGUNS ASPECTOS
Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS)
Espectrometria de absorção atômica com vaporização eletrotérmica (ET AAS)
Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado
(ICP OES)
Espectroscopia Atômica
AtomizadorIo
Monocromador DetectorIt
Forno de Grafite
TuboQuartzoChama
Fonte
Espectrometria de Absorção Atômica
Espectrometria de Emissão Atômica
AtomizadorFonte Monocromador Detector
Plasma
Espectroscopia Atômica
Conjunto de técnicas fundamentadas na interação entre a radiação e os átomos no estado livre
Os comprimentos de onda no qual estas variações de energia ocorrem são exatamente os mesmos para emissão e absorção
Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado
ICPOES
Emissão de radiação eletromagnética nas regiões UV e VIS do espectro por átomos e íons, após excitação eletrônica em um gás a alta temperatura
1964 - Greenfield, Fassel: uso do plasma como fonte de excitação
1974 - primeiro ICP OES comercial
O Plasma é um gás altamente ionizado contendo igual
número de elétrons e íons positivos
O Plasma é eletricamente condutivo O Plasma é afetado pelo campo magnético
O Plasma é uma fonte de emissão ideal e adequada para análises rápidas e multielementares
O QUE É PLASMA?O QUE É PLASMA?
CARACTERÍSTICAS DO ICP CARACTERÍSTICAS DO ICP OESOES
Baixo nível de radiação de fundo
Baixo limite de detecção
Análise multielementar/rápida
Ampla faixa de calibração
Apresenta poucas interferências
ICP OES - INSTRUMENTAÇÃOICP OES - INSTRUMENTAÇÃO
INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO
Gerador de RF
Computador
Impressora
Tocha
Introdução da amostra
Espectrômetro
Detetor
TochaTocha três tubos concêntricos de quartzo (15
a 30 mm de diâmetro), com entradas
independentes para cada seção anular
posicionada concentricamente à bobina
de indução, que está acoplada a um
gerador de rádio-frequência
Geração do plasmaGeração do plasma
Geração Do PlasmaGeração Do Plasma
Bobina de InduçãoBobina de Indução
construída com tubo de cobre resfriada com fluxo de água refrigerada
Gerador de Rádio-freqüênciaGerador de Rádio-freqüência
opera com frequências que variam de 4 a 50 MHz (27 e 41 MHz) e potências de 1,0-2,0 kW
Geração do PlasmaGeração do Plasma
Para Se Transformar Um Gás Em Plasma Arrancar Elétrons E Produzir Íons
Para Gerar O Plasma Descarga Elétrica Centelha (Bobina Tesla)
Para Manter O Plasma Campo Magnético Cargas fluindo em um campo magnético tem alta energia cinética
Geração do Plasma - O Acoplamento Geração do Plasma - O Acoplamento IndutivoIndutivo
Uma bobina tesla é usada para semear os primeiros elétrons e gerar íons na região da bobina de indução
Íons e elétrons resultantes alcançam a região na altura da bobina de indução, o plasma é gerado e mantido pelo movimento caótico das partículas carregadas em um campo eletromagnético que oscila em alta freqüência.
Geração do Plasma - O Acoplamento Geração do Plasma - O Acoplamento IndutivoIndutivo
fluxo de argônio tangencialmente entre o tubo externo e intermediário
isolamento térmico do tubo externo da tocha
centraliza radialmente o plasma
12 – 18 L/min
Geração do PlasmaGeração do Plasma
Gás Refrigerante ou Plasma GásGás Refrigerante ou Plasma Gás
GÁS AUXILIARGÁS AUXILIAR
fluxo de argônio no tubo intermediário
estabilizar o plasma
0,7 – 1,0 L/ min
Geração do PlasmaGeração do Plasma
GÁS DE ARRASTEGÁS DE ARRASTE
fluxo de argônio no tubo central
conduzir a amostra na forma de aerossol para o plasma
0,7 – 1,5 L/min
Geração do PlasmaGeração do Plasma
ARGÔNIO ARGÔNIO
elevado potencial de ionização, superior à maioria dos elementos químicos (15,8 eV)
requer menos que 500 Kcal/mol para dissociar-se e ionizar-se
custo
Geração do PlasmaGeração do Plasma
Distribuição de Temperatura do ICP OESDistribuição de Temperatura do ICP OES
átomos da amostra permanecem cerca de 2 ms em temperaturas entre 4000 e 8000 K
atomização é mais completa, menos problemas de interferências químicas
efeitos de interferência por ionização são pequenos, devido concentração muito grande de elétrons
Vantagens
Atomização ocorre em meio quimicamente inerte
Temperatura da seção transversal do plasma é relativamente uniforme efeitos de auto-absorção e auto-reversão não são encontrados
curvas de calibração lineares em muitas ordens de grandeza de concentração
Vantagens
Visualização da Tocha do Plasma
MX
M M* h
M+ M+ * h
gota
dessolvatação
vaporização
sólido
moléculas
átomos
íons
Plasma: das gotas de amostra às linhas de emissão
Introducão de amostras
Introducão de amostra líquida
(a) Bomba Peristáltica (b) Nebulizadores(c) Camâras de nebulização
Introdução de amostra sólida
- Inserção direta de amostra sólida - Vaporização Eletrotérmica - Ablação por Laser - Nebulização de Suspensão
Introdução de Amostras
Nebulizadores Pneumáticos
Nebulizadores Ultrasônicos
NebulizadoresNebulizadores
(a)(a)ConcêntricoConcêntrico
(b)(b)fluxo cruzadofluxo cruzado
(c)(c)disco poroso disco poroso
(d)(d) Babington.Babington.
Aerossóis gerados por fluxos cruzados ou por nebulização em V não podem ser introduzidos diretamente porque eles resfriam o plasma e podem até extingui-lo.
Para evitar interferências da matriz, adiciona-se uma câmara atomizadora antes do plasma cuja função é reduzir o diâmetro das partículas até a faixa ideal (10 µm).
Câmaras de NebulizaçãoCâmaras de Nebulização
Câmara com Elemento de Impacto
Câmara de Duplo Passo
Câmara Ciclônica
Câmaras de NebulizaçãoCâmaras de Nebulização
Fotomultiplicadores
Detectores de estado sólido
Transdutores
Tipos de Instrumentos ICP OESTipos de Instrumentos ICP OES
SIMULTANEOSIMULTANEO
• Flexível (qualquer elemento, qualquer )
• Custo alto
• Rápido, vários elementos por vez
• Melhor precisão
SEQUENCIALSEQUENCIAL
• Flexível (qualquer elemento, qualquer )
• Custo baixo
• Um elemento por vez
• Mais lento
• Menos precisão
ICP OES X FAASICP OES X FAAS
• Custo alto – gás - monocromador
• Multielementar
• Rapidez
• Melhor precisão
• ótimas condições para todos os elementos
• Ampla faixa linear
• aplicável a muitos elementos
Universidade Federal da Bahia
Mestranda: Maribel Costa SilvaOrientadora: Profª Drª Maria das Graças KornCo-Orientadora: Profª Drª Vanessa Hatje
INSTITUTO DE QUÍMICAPROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Avaliação de procedimentos de extração parcialAvaliação de procedimentos de extração parcial de metais traço em sedimentos estuarinos de metais traço em sedimentos estuarinos visando determinação por espectrometria atômicavisando determinação por espectrometria atômica..
GRUPO DE PESQUISA EM QUÍMICA ANALÍTICA
Cu
Zn
Ni Co
Mn
Pb
Cr
Metais Traço
Metais Traço Investigados
OBJETIVO
Avaliar a eficiência de procedimentos de extração parcial, em uma única etapa, de metais traço em sedimentos estuarinos.
AGITAÇÃO MECÂNICA :
16horas
12horas
1hora
Massa 0,50g de amostra
Tubo de teflon
Centrifugação 10min
Sobrenadante
ICP OESCo,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn
Agitação Mecânica
HOAC 0,43 mol L-1 e 0,11 mol L-1HCl 1 mol L-1
EDTA 0,05mol L-
1
Tempo de agitação
Soluções Extratoras
Sonicação:
Massa 0,50g de amostra
Erlenmayer
Centrifugação 10min
SobrenadanteICP OES
Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn
Sonicação
HCl 1 mol L-1:5, 10 ,15,20, 30, 45, 60 e 75 min
HOAC 0,43 L-1:15,30,45,60 e 75 min
HOAC 0,11 mol L-1:15,30,45,60 e 75 min
EDTA 0,05mol L-1 :10,15,25 e 30 min
Tempos Estudados:Soluções Extratoras /
Centrifugação
Massa 0,50g de amostra
Tubo de teflon
Centrifugação 10min
Sobrenadante
ICP OESCo,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn
Agitação Mecânica
Tempos Estudados :
30,45, 60, 120min para todas as soluções extratoras
38
Comparação entre procedimentos.
94
96
98
100
102
104
106
108
110
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Pb 0
20
40
60
80
100
120
140
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
HCl 1mol L -1
Mn
0
20
40
60
80
100
120
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Zn0
20
40
60
80
100
120
140
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Ni
39
Comparação entre procedimentos
0
50
100
150
200
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ec
up
era
çã
o
centrifugação
Ultra-som
Mn
0
50
100
150
200
250
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ec
up
era
çã
o
centrifugação
Ultra-som
HOAC 0,43 mol L -1
Ni
40
Comparação entre procedimentos
0
20
40
60
80
100
120
140
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Ni
0
10
20
30
40
50
60
70
80
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Zn
0
20
40
60
80
100
120
30 45 60
Tempo ( min)
% R
ecup
eraç
ão
centrifugação
Ultra-som
Mn
HOAC 0,11 mol L -1
41
Comparação entre procedimentos
ULTRA-SOM
0
25
50
75
100
125
150
Tempo(min)
% R
ec
up
era
çã
o
Cu
Co
Mn
Ni
Cr
Pb
Zn
30
CENTRIFUGAÇÃO
0
25
50
75
100
125
150
Tempo (min)%
Recu
pera
ção
Cu
Co
Mn
Ni
Pb
Zn
30
EDTA 0,05 mol L -1
42
Considerações finais:
• A solução de HCl 1 mol L-1 foi a melhor extratora nos três procedimentos investigados (agitação mecânica, ultra-som e centrifugação) quando comparada a solução de EDTA 0,05mol l-1 e ás soluções em meio acético(HOAC 0,43 mol L-1, e HOAC 0,11 mol l – 1).
• A solução de ácido acético 0,43 mol L– 1 propiciou um meio extrator mais ácido e gerou maiores percentuais de recuperação quando comparados com os obtidos utilizando á solução 0,11 mol L– 1 deste mesmo ácido.
• Percentuais de recuperação equivalentes ao método convencional foram obtidos para os analitos investigados utilizando um menor tempo de preparo de amostra em relação ao método convencional.Contudo, necessita de maior controle das variáveis .
• A centrifugação sem prévio aquecimento, apresentou-se como um procedimento eficaz para extração de metais fracamente ligados propiciando diminuição das etapas de preparo de amostra comparada método convencional de agitação mecânica.Porém necessita de maiores estudos afim de proporcionar melhores resultados.
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