Principios de análisis instrumental

202 Capítulo 8 Introducción a la espectrometría óptica atómica «< Muestra Flama o plasma en disolución FIGURA 8.9 Métodos continuos de introducción de muestra. Las muestras se introducen con frecuencia en plasmas o flamas por medio de un nebulizador, el cual produce una niebla o dispersión. Las muestras se pueden introducir directamente al nebulizador o por medio de análisis de inyección de flujo (FIA, capítulo 33) o croma– tografía líquida de alto rendimiento (HPLC, capítulo 28). En algunos casos la s muestras son convertidas en vapor por separado mediante un generador de vapor, como un generador híbrido o un vaporizador electrotérmico. estable. Cuando se usa la cromatografía de inyección de flujo o líquida se nebuliza un tapón de muestra que varía con el tiempo y se produce una población de vapor que depende del tiempo. Los procesos complejos que deben ocurrir para producir átomos libres o iones elementales se ilustran en la figura 8.10. Muestra en disolución Nebulización Desolvatación Las muestras en disolución discretas se introducen transfi– riendo una alícuota de la muestra al atomizador. La nube de vapor que producen los atomizadores electrotérmicos es transitoria debido a la cantidad limitada de muestra disponible. Las muestras sólidas pueden ser introducidas en plasmas vaporizándolas con una chispa eléctrica o con un haz láser. Las disoluciones se intro– ducen, por lo general, en el atomizador mediante uno de los tres métodos que se enlistan en la tabla 8.2 Nebulizadores neumáticos La clase más común de nebulizador es el tipo neumático de tubo concéntrico que se observa en la figura 8.11a, en el que la mues– tra líquida se extrae por un tubo capilar mediante una corriente de gas de alta presión que fluye alrededor de la punta del tubo (el efecto Bernoulli). Este proceso de transporte de líquido se llama aspiración. El gas de alta velocidad descompone al líquido en gotitas de varios tamaños que son llevadas después al atomiza– dar. Los nebulizadores de flujo cruzado, en los que el gas de alta presión fluye por una punta capilar en ángulo recto, se ilustran en la figura 8.11 b. La figura 8.1 1c es un esquema de un nebuli– zador de disco sinterizado en el que la disolución de la muestra se bombea sobre una superficie sinterizada por la que fluye un gas portador. Este tipo de nebulizador produce un aerosol mucho más fino que los dos primeros. En la figura 8.1ld se muestra un nebulizador Babington que consta de una esfera hueca en la que se bombea un gas de alta presión que sale a través de un pequeño orificio en la superficie de la esfera. El chorro de gas en expan– sión nebuliza la muestra líquida que fluye en una delgada película sobre la superficie de la esfera. Este tipo de nebulizador está menos sujeto a taponamiento que otros dispositivos y, por tanto, es útil para muestras que tienen un alto contenido de sales o para lodos con un contenido significativo de partículas. Nebulizadores ultrasónicos Varios fabricantes de instrumentos ofrecen también nebulizado– res ultrasónicos en los que la muestra se bombea sobre la super– ficie de un cristal piezoeléctrico que vibra a una frecuencia que varía de 20 kHz a varios megahertz. Los nebulizadores ultrasó– nicos producen aerosoles más densos y más homogéneos que los nebulizadores neumáticos. Sin embargo, estos dispositivos tienen bajas eficiencias con disoluciones viscosas y con las que contienen partículas. y,l .l. · ·' o at1 ¡zac!On ~mJ Aerosol t.. Aerosol t.. seco FIGURA 8.10 Procesos que proporcionan átomos, moléculas y iones con introducción continua de muestra en un plasma o flama. La muestra en disolución se convierte en una dispersión mediante el nebulizador. La alta temperatura de la flama o el plasma ocasiona que el disolvente se evapore quedando partículas de aerosol secas. El calentamiento adicio– nal volatiliza las partículas y se producen especies atómicas, moleculares e iónicas. Estas partículas con frecuencia están en equilibrio, por lo menos en regiones localizadas.