Principios de análisis instrumental

208 Capítulo 9 Espectrometría de absorción atómica y de fluorescencia atómica <« Excitación Iones atóm icos Ionización (reversible) Átomos Disociación (reversible) Moléculas gaseosas Volatili zación Desolvatación Spray ,~~;\ Nebulización Disolución del analito Iones excitados Átomos Moléc~J¡¡Js . excitadas hv iónica hv atómica hv molecular FIGURA 9.1 Procesos que ocurre n durante la atomización . Tipos de flamas En la tabla 9.1 se enlistán los combustibles y oxidantes más comu– nes que se utiliza n en la espectrometría de flama y el intervalo aproximado de temp eraturas que se logran con estas mezclas. Observe que cuando el aire es el oxidante, se logran temperatu– ras de 1700 a 2400 oc con varios combustibles. A estas temperaturas TABLA 9.1 Propiedades de las flamas. Gas natural Aire 1700-1900 39-43 Gas natural Oxígeno 2700-2800 370-390 Hidrógeno Aire 2000-2100 300-440 Hidrógeno Oxígeno 2550-2700 900-1400 Acetileno Aire 2100-2400 158-266 Acetileno Oxígeno 3050-3150 1100-2480 Acetileno Óxido 2600-2800 =285 nitroso Región interzona Mezc la combu sti ble-oxidan te FIGURA 9.2 Regiones en una flama . Zona de combustión secundaria Zona de combustión primaria solo se atomizan las muestras que se descompon en con facilidad, así que se debe usar oxígeno u óxido nitroso como oxidante para muestras más refractarias. Estos oxidantes producen temperatu– ras de 2500 a 3100 °C con los combustibles comunes. Las velocidades de combustión que se enlistan en la cuarta columna de la tabla 9.1 son importantes porque las flamas son estables solo en ciertos intervalos de flujo s de gas. Si el flujo de gas no excede la velocidad de combustión, la flama se propaga de regreso hacia el quemador y produce un retroceso de la flama . Cuando se incrementa el fluj o, la flama sube hasta que alcanza un punto arriba del quemador donde la velocidad del flujo y la velo– cidad de combustión son iguales; es en esta región donde la flama es estable. A velocidades más altas, la flama sube y alcanza con el tiempo un punto en el que se desprende del quemador y lo apaga. Con estos hechos en mente, es fácil ve r por qué es tan relevante controlar la velocidad de fluj o de la mezcla combustible-oxidante. Esta velocidad de flujo depende mucho de los tipos de combusti– ble y oxidante que se utilicen. Estructura de la flama Como se ilustra en la figura 9.2, las regiones relevantes de una flama incluyen la zona de combustión primaria, la región interzo– nas y la zona de combustión secundaria. La apariencia y tamaño relativo de estas regiones varía en forma considerable en relación con el combustible y oxidante, así como con la naturaleza de cada un o de ellos. La zona de combustión primaria en una flama de hidrocarburo es reconocible por la luminiscencia azul que surge de la emisión de banda de C 2 , CH, y otros radicales. El equilibrio térmico no se alcanza por lo general en esta región y, por tanto, rara vez se usa en la espectrometría de flama. El área interzonas, que es relativamente estrecha en las flamas estequiométricas de hidrocarburo, puede alcanzar varios centíme– tros de altura en fuentes de acetileno-oxígeno o de acetileno-óxido nitroso ricas en combustible. Debido a que en la región interzo– nas predominan átomos libres, es la parte de la flama que más se emplea para la espectroscopia. En la zona de reacción secundaria