Principios de análisis instrumental

230 Capítulo 10 Espectrometría de emisión atómica «< Comúnmente, estas antorchas requieren un flujo total de argón de menos de 10 L/min y menos de 800 W de potencia de radio– frecuencia. Introducción de la muestra Las muestras se introducen en el plasma acoplado haciendo fluir argón a casi 1 L/min a través del tubo central de cuarzo. La mues– tra puede ser aerosol, vapor generado térmicamente o polvo fino. El medio más común para introducir la muestra es el nebulizador concéntrico de vidrio que se muestra en la figura 10.1. La mues– tra se transporta hasta la punta por medio del efecto de Bernoulli (aspiración). La alta velocidad del gas divide al líquido en gotitas finas de varios tamaños que son transportadas hacia el plasma. Otro tipo popular de nebulizador tiene un diseño de flujo cruzado (figura 8.11b). En este caso, un flujo de gas a alta velo– cidad atraviesa la punta de un capilar en ángulos rectos, lo que ocasiona el mismo efecto de Bernoulli. A menudo, en este tipo de nebulizador, el líquido se hace pasar a través del capilar mediante una bomba peristáltica. Hay muchos otros tipos de nebulizado– res de mayor rendimiento, para nebulización de muestras con alto contenido de sólidos y para producir neblinas ultrafinas. 6 Otro método para introducir muestras líquidas y sólidas en un plasma es la vaporización electrotérmica. En esta técnica la muestra se vaporiza en un horno similar a los que se describieron para la atomización electrotérmica en la sección SC.l. Sin embargo, para los métodos que utilizan plasma, el horno se utiliza sólo para intro– ducir la muestra y no para atomizar/a. La atomización de la muestra se lleva a cabo en el plasma. En la figura 10.2 se muestra un vapori– zador electrotérmico en el que la vaporización se produce sobre una barra de grafito abierta. El vapor pasa hacia una antorcha de plasma mediante un flujo de argón. La señal observada consiste en un pico fugaz semejante a los que se obtienen en la absorción atómica elec– trotérmica. La vaporización electrotérmica acoplada a una antor- 6 Véase J. Sneedon, Sample lntroduction in Atomic Spectroscopy, New York: Elsevier, 1990; J. L. Todili y J. M. Mermet, Liquid Sample Jntroduction in ICP Spectrometry: A Practica/ Cuide, Amsterdarn: Elsevier, 2008. Capilar ~ 1 r --==---- \ Entrada de líquido \- 1-- cha de plasma ofrece las ventajas de los hornos electrotérmicos de poder analizar micromuestras (-S flL) y bajos límites absolutos de detección (-1 ng) a la vez que conserva el amplio intervalo lineal de trabajo, precisión aceptable muestra a muestra (S a 10%), ausencia de interferencias y la aptitud para el análisis de múltiples elementos del plasma acoplado inductivamente? Los dispositivos de ablación para sólidos descritos en la sec– ción 8C.2 también están disponibles con fabricantes de instru– mentos de plasma acoplado inductivamente. Con estos sistemas de introducción de la muestra, la nube de vapor y las partículas sólidas producidas por la interacción de la muestra con un arco eléctrico, una chispa eléctrica o un haz de láser se transportan mediante un flujo de argón al interior de la antorcha, donde se producen después la atomización y la excitación. Aspecto del plasma y espectros Un plasma acoplado inductivamente típico tiene un núcleo opaco, blanco brillante y muy intenso, cubierto en la parte superior por una cola en forma de flama. El núcleo, que sobresale algunos milí– metros del tubo, produce el espectro atómico del argón que se sobrepone a un espectro continuo. El continuo es característico de las reacciones de recombinación de electrones y iones, y la bre– msstrahlung, pronunciado 'brem)p)- "shtrd-l<m, que es la radiación continua que se genera cuando las partículas cargadas se detienen · o bajan su velocidad. En la zona situada entre 10 y 30 mm por encima del núcleo, la emisión continua se desvanece y el plasma es ópticamente transparente. Por lo general, las observaciones espectrales se efectúan a una altura de 15 a 20 mm por encima de la bobina de inducción donde la temperatura es de 6000 a 6500 K. En esta zona la radiación de fondo carece de las líneas del argón y resulta adecuada para el análisis. Muchas de las líneas más sensi– bles del analito en esta zona del plasma provienen de iones como Ca+, Cd+, Cr+ y Mn+. En los espectrómetros de plasma acoplado inductivamente, la antorcha se puede ver radialmente, perpendicular a su eje, o axial- ' S. Kim et al., Microchim. /., 2004, 78, 127, DOI: 10.1016/j.microc.2004.03.003. Cubierta Boquilla ~ 1 " ~ ;::::::::' (muestra) 1-+------ Entrada de gas (brazo lateral) "--:--, _____ k---- 25 mm ---~~ 40 mm ---- - +-1 FIGURA 10.1 Nebulizador de Meinhard . El flujo de gas nebu lizado fluye por una abertura que rodea en forma co ncéntrica al capilar. Est a situación reduce la presión en la punta y la aspiración de la muestra. El gas a alta velocidad en la punta dispersa la solución en una neblina . (Cortesía de J. Meinhard Associates, Inc.)