Principios de análisis instrumental

TABLA 11.2 Óxido e hidróxido de ca lcio y otros interferentes potenciales en la región de masa re lacionados con la determinación de Ni . 56 Fe (91.66) 40 Ar0, 4°Ca0 57 Fe (2.19) 40 ArOH, 4 °CaOH 58 Ni (67.77), Fe (0.33) 42 Ca0, NaCl 59 Co (100) 43 Ca0, 42 CaOH 60 Ni (26.16) 43 CaOH, 44 Ca0 61 Ni (1.25) 44 CaOH 62 Ni (3.66) 46 Ca0, Na 20, NaK 63 Cu (69.1) 46 CaOH, 40 ArNa 64 Ni (1.16), Zn (48.89) 32$02, 32S2, 4SCaO 65 Cu (30.9) 33s, 32s, 33so2, 4scaOH De M. A. Vaughan y D. M. Templeton, Appl. Spectrosc., 1990, 44, 1685, DO!: 10.1366/0003702904417634. Con permiso. ~ Porcentaje de abundancia natural en paréntesis. mación de los óxidos depende de variables experimentales como el caudal del inyector, la potencia de radiofrecuencia, el espacia– miento del separador de muestreo, el tamaño del orificio de la muestra, la composición de los gases del plasma, la eliminación del oxígeno y la eficacia para eliminar el disolvente. Todas estas variables se pueden ajustar para resolver problemas específicos de traslape de óxidos e hidróxidos. Algunas interferencias espec– troscópicas pueden reducirse o eliminarse utilizando espectróme– tros de masas de alta resolución, como los instrumentos de doble enfoque. Sin embargo, este tipo de sistemas son mucho más caros que los instrumentos basados en cuadrupolo. Efectos de la matriz En la espectrometría de masas con plasma acoplado inductiva– mente, los efectos de la matriz llegan a ser evidentes a concen – traciones concomitantes superiores a 500 a 1000 mg/mL. Estos efectos suelen reducir la señal del analito, aunque en ciertas con– diciones experimentales se observa un aumento de dicha señal. El efecto de la matriz es bastante general ya que una concentración elevada de casi cualquier elemento concomitante ocasiona dicho efecto. En general, se le puede reducir al mínimo utilizando diso– luciones más diluidas, alterando el procedimiento de introduc– ción de la muestra o separando las especies que lo provocan. Los efectos también se eliminan en gran medida mediante el uso de un patrón interno apropiado, es decir, con la introducción de un elemento patrón interno que tenga casi la misma masa y potencial de ionización que el analito. 11C.3 Aplicaciones de la espectrometria de masas con plasma acoplado inductivamente Dado que la espectrometría de masas con plasma acoplado induc– tivamente se adapta con facilidad a los análisis multielementales, ))} 11( Espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente 261 se adecua a la caracterización rápida y al análisis semicuantitativo de varios tipos de materiales complejos que aparecen en la natura– leza o que son fabricados. En general, los límites de detección son mejores que los del plasma acoplado inductivamente de emisión óptica y compite con los límites de detección de la espectroscopia de absorción atómica electrotérmica. Los espectros de masas atómicos son más sencillos y fáciles de interpretar que los espectros de emisión ópticos. Esta propie– dad es muy importante para muestras que contienen tierras raras y otros metales pesados, como el hierro, que producen espectros de emisión complejos. En la figura 11. 12b se ilustra esta ventaja. Esta sencillez en los espectros se observa también en la figura 11.13, que muestra el espectro de masas atómicas de una mezcla de 14 elementos de las tierras raras que tienen un intervalo de número de masa atómico de 139 a 175. El espectro de emisión óptico para esta mezcla sería tan complejo que su interpretación sería tediosa, requeriría mucho tiempo y tal vez fuera imposible. El análisis semicuantitativo de uno o más de los componen– tes en una mezcla como la de la figura 11 .1 3 es posible si se mide la corriente o la intensidad del pico del ion en una solución que tenga una concentración conocida del elemento en cuestión. La concentración del analito en la muestra se calcula entonces supo– niendo que la corriente del ion es proporcional a la concentración. Las concentraciones calculadas por medio de este procedimiento rudimentario pero sencillo llegan a exactitudes de hasta :±: 100% relativo. Límites de detección Uno de los principales atractivos de la espectrometría de masas con plasma acoplado induct ivamente radica en sus límites de detección más bajos que los de la detección óptica. En muchos casos dichos límites son iguales y, a veces, sobrepasan a los que se pueden obtener con los métodos de absorción atómica elec– trotérmica. La técn ica de la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente ofrece las grandes ventajas de la rapidez y de la capacidad de estudiar varios elementos. En la figura 11.14 se comparan los límites de detección para ciertos elementos con espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente contra los de la espectroscopia de emisión óptica con plasma aco– plado inductivamente y contra los de la espectroscopia de absor– ción atómica electrotérmica. Estos datos son característicos para la mayoría del resto de los elementos de la tabla periódica. En general, los límites para la detección espectrométrica de masas varían entre 0.02 y 0.7 ppmm (partes por mil millones), y la mayo– ría de los elementos están en el intervalo de 0.02 a 0. 1 ppmm. Análisis cuantitativos El método cuantitativo que más se utiliza con espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente contiene un conjunto de patrones para preparar una curva de calibración (véase la sec– ción 1D.2). Si las disoluciones incógnitas están lo suficientemente di luidas, menos de 2000 flg/mL de sólidos disueltos totales, por lo regular es adecuado usar patrones únicos en solución acuosa. Para concentraciones elevadas de elementos de la matriz, se intenta igualar los que están presentes en las muestras con los de los patrones. Para compensar la deriva del instrumento, las inesta– bilidades y los efectos de la matriz, se introduce un patrón interno