Principios de análisis instrumental

E n este capítulo se presenta primero una dis– cusión teó rica de las fuentes y propiedades de los espectros atómicos ópticos. Después se enlistan los métodos que se usan para produci r átomos a partir de muestras pa ra análisis elemen– tal. Por último, se describen con cierto detalle las distintas técnicas que se utilizan pa ra introduci r muestras en los dispositivos de espectrometría de absorción óptica, emisión y fluorescencia, así como la espectrometría atómica de masas. El capí– tulo 9 está dedicado a los métodos de absorción atómica, la técnica espectrométrica atómica más ampliamente usada. El capítulo 10 trata sobre varios tipos de técnicas de emisión atómica . A esta discusión le siguen breve s capítulos sobre espectrometría atómica de masas y métodos ató– micos de rayos X. 193 En todo el capítulo, este logotipo indica la oportunidad de autoaprendizaje en línea en www.tinyurl.com/skoogpia7; * le enlaza con clases interactivas, simulaciones y ejercicios. *Este material se encuentra disponible en inglés. Se utilizan tres tipos principales de métodos espectrométricos para identificar los elementos presentes en muestras de mate– ria y determinar sus concentraciones: 1) espectrometría óptica, 2) espectrometría de masas y 3) espectrometría de rayos X. En la primera, que se analiza en este capítulo, los elementos presentes en una muestra se convierten en átomos gaseosos o iones elemen– tales mediante un proceso llamado atomización. Se mide entonces la absorción del ultravioleta-visible, la emisión o la fluorescencia de las especies atómicas presentes en el vapor. En la espectro– metría atómica de masas (capítulo 11 ), las muestras se atomizan también, pero en este caso, los átomos gaseosos se convierten en iones positivos (por lo común con una sola carga) y se separan de acuerdo con sus relaciones masa -carga. Los datos cuantitativos se obtienen entonces contando los iones separados. En la espectro– metría de rayos X (capítulo 12) no se requiere atomización por– que los espectros de rayos X para la mayor parte de los elementos son independientes en gran medida de su composición química en una muestra. Por tanto, los resultados cuantitativos se pueden basar en la medición directa de los espectros de fluorescencia, absorción o emisión de la muestra. BA ESPECTROS ÓPTICOS ATÓMICOS En esta sección se considera brevemente la base teórica de la espectrometría óptica atómica básica y algunas de las caracterís– ticas importantes de los espectros ópticos. 8A.1 Diagramas de niveles de energía El diagrama del nivel de energía para los electrones externos de un elemento es un método conveniente para describir los procesos que sustentan los distintos métodos de espectroscopia atómica. El diagrama para el sodio que se observa en la figura 8.1a es caracte– rístico. Observe que la escala de energía es lineal en unidades de electrón-volts (e V), con un valor de cero asignado al orbital 3s. La escala se extiende a casi 5.1 4 eV, la energía que se requiere para quitar el único electrón 3s para producir un ion sodio, la energía de ionización. Las líneas horizontales sobre el diagrama indican las ener– gías de varios orbitales atómicos. Observe que los orbitales p se dividen en dos niveles que difieren sólo un poco en energía. El punto de vista clásico racionaliza esta diferencia apelando a la idea de que un electrón gira sobre un eje y que la dirección del giro puede ser en la misma dirección que su movimiento orbital o en la dirección opuesta.Tanto el giro (espín) como el movimiento orbital crean campos magnéticos como resultado de la rotación