Principios de análisis instrumental

})) 33B Análisis por inyección en flujo 837 orgánico mL!min Desecho de fase acuosa Líquido Al desecho Muestra acuosa Líquido orgánico D,;oJOO>ÓO __d ~ de muestra ; 1 t Desecho de fase orgánica a) b) Al sistema de detección (fase orgánica) e) FIGURA 33.6 a) Diagrama de flujo de un sistema por inyección en flujo con un módulo de extracción (ABC). b) Detalle del punto A, sistema inyector de la fase orgánica. e) Detalle del punto C, separador. (Adaptada de J. Ruzicka y E. H. Hansen, Flow Injection Analysis, 2a. ed., New York: Wiley, 1988. Con autorización de Wiley & Sons.) 338.2 Fundamentos del análisis por inyección en flujo En un equipo de inyección en flujo, inmediatamente después de inyectar la muestra mediante una válvula, la zona de la muestra tiene un perfil de concentración rectangular. Al ir circulando por el interior del tubo, tiene lugar un ensanchamiento de la zona o dispersión . La forma de la zona resultante depende de dos fenó– menos; uno es la convección que surge del flujo laminar en el cual el centro del fluido avanza con mayor rapidez que el líquido adyacente a las paredes, lo que origina un frente parabólico y un perfil de zona sesgado. También se produce ensanchamiento de zona por la difusión. En principio, ocurren dos tipos de difusión: radial, que es perpendicular a la dirección del flujo, y longitudi– nal, que es paralela al flujo. Se ha demostrado que la difusión lon– gitudinal es insignificante en un tubo estrecho y que la difusión radial es mucho más importante. En efecto, para tasas de flujo pequeñas, la difusión radial es la principal causa de dispersión. Cuando se dan estas circunstancias, el perfil se aproxima a una distribución simétrica de la figura 33.7d. De hecho, los análisis por inyección en flujo normalmente se desarrollan en condiciones en que la dispersión ocurre tanto por convección como por difusión radial generando un sesgado más ensanchado. En este caso, la dis– persión radial desde las paredes hacia el centro tiene una función importante, que es dejar las paredes sin analito, con lo cual casi se elimina la contaminación entre muestras. Dispersión La dispersión D se define mediante la ecuación D = e 0 /e en la que e 0 es la concentración de analito en la muestra inyectada y e es la concentración del pico obtenida en el detector (véanse las figuras 33.7a y e). La dispersión se mide al inyectar una disolu– ción de colorante de concentración conocida e 0 y a continuación se registra la absorbancia en la celda de flujo. Después de la cali– bración, se calcula e a partir de la ley de Beer. La dispersión está influida por tres variables interrelaciona– das y controlables: el volumen de muestra, la longitud del tubo y la velocidad de flujo. El efecto del volumen de la muestra en la dis– persión se muestra en la figura 33.7a, donde la longitud del tubo y el caudal son constantes. Observe que, para volúmenes de mues– tra grandes, la dispersión se vuelve unitaria. En estas circunstan– cias no se mezclan suficientemente la muestra y el portador, por lo que no hay dilución de la muestra. Sin embargo, la mayoría de los análisis por inyección en flujo involucran la interacción de la muestra con el portador o con el reactivo inyectado. En estos casos es necesario que la dispersión sea mayor que l. Por ejemplo, sería necesaria una dispersión de 2 si la muestra y el portador se mezclan en una proporción 1: l. El efecto tan dramático del volumen de muestra en la altura de pico que se observa en la figura 33.7a, subraya la necesidad de que los volúmenes de inyección sean perfectamente reproducibles cuando se trabaja con valores D de 2 o mayores. Para obtener una buena precisión, hay que controlar también las demás condicio– nes con sumo cuidado. La figura 33.7b pone de manifiesto el efecto de la longitud del tubo en la dispersión cuando se mantienen constantes el tamaño de la muestra y la velocidad de flujo. En este caso, el número sobre cada pico indica la longitud que recorrió la muestra en centímetros. 338.3 Aplicaciones del análisis por inyección en flujo Las aplicaciones de la inyección en flujo se clasifican en tres cate– gorías: dispersión baja, dispersión media y dispersión alta. Aplicaciones de la dispersión baja y media Las técnicas por inyección en flujo de dispersión baja (valores de 1 a 3) se usan para introducir la muestra a alta velocidad en sistemas de detección como los de emisión atómica de plasma de acopla– miento inductivo, los de absorción atómica de flama y los electro– dos para iones específicos. La justificación para usar métodos por