2014 E

Espectroscopía de Absorción y Emisión Atómica
Origen Test de la llama 1826 Talbot NaCl llama amarilla
Espectroscopía atómica estudia la absorción y emisión de
la radiación (transiciones electrónicas en los orbitales
más externos) por especies atómicas que deben estar
en el estado fundamental y gaseoso.
En los átomos no existen tránsiciones rotacionales
ni vibracionales, por tanto se obtienenespectros
de líneas (0,004 nm) a una determinada longitud
de onda característica de cada de cada elemento
lo cuál explica la sensibilidad y selectividad del
método.

En teoría se podrían analizar todos los elementos, pero en la
práctica es más sencillo el estudio de los elementos metálicos:
180 a 200 nm requiere vacío absorben el O2; N2 y la llama
850 a 1000 nm poca sensibilidad (detector)
No todaslas transiciones son posibles sólo aquellas en las que el
momento angular (l) cambia en +/- 1
valores de l orbital

s
0

p
1

d
2

f
3

Los espectros de emisión son más complejos que los de absorción
porque sólo son reabsorbidas las líneas que retornan a estado
fundamental (líneas de resonancia)

Espectro de
Emisión de Na

Espectro de Absorción de Na

Elementos, líneas de absorción más intensasy las llamas
recomendadas
Llama 1 aire-acetileno; 1+ a-a rica en combustible 2 aire-propano; 3 acetileno-óxido nitroso

Emisión y Absorción Atómica

Absorción

Emisión

Energía

Energía Luz

Luz/Calor

Atomo Estado Fundamental y
Gaseoso
Atomo Estado Excitado

EMISIÓN

SEÑAL  N° átomos que emiten

P = k .C

ABSORCIÓN

P0

P1

SEÑAL  N° átomos que absorben

A = log P0 = k . C
P1

N1 / N0 = P1/ P0 . exp (-E / k T)
• N1 y N0 número de átomos en estado excitado y
fundamental, respectivamente.
• k = 1.38 x 10-23 J / K
• P1 y P0 factores probabilísticos (número de estados de igual
energía en cada nivel cuántico)
• ΔE diferencia de energía entre estados excitados y
fundamental.
N1/N0 = 9,94 X 10-6 (2.000º K); 1,5 X 10-2 ( 5.000º K)
Ejemplo
Na° a T= 2500 K, N1 / N0 = 1,72 10-4 (0,2%). Si↑T 10 K, N1 / N0 ↑4%
Señal en EMISIÓN ATÓMICA depende de N1
Señal en ABSORCIÓN ATÓMICA depende de N0 (99.98 %)

Muestra absorbe 50 %

Muestra absorbe 50 %

100 %
50 %

Ancho banda 0,1 nm
100 U X 0,1  I0 = 10

Ancho banda 0,01 nm
100 U X 0,01  I0 = 1

Ancho banda 0,01

Ancho banda 0,01

Ia = 50 X 0,01 = 0,5

Ia = 50 X 0,01 = 0,5

A = - log IT/ I0

A = - log IT/ I0

A = - log 9,5/ 10 = 0,022

A = -log 0,5/ 1 = 0,301

Espectrofotómetro de Absorción Atómica y/o de Emisión
Atómica

Lámpara de Cátodo Hueco

Lámpara de cátodo hueco
ánodo de Tg o Ni

cátodo hueco del
analito/s

ventana de cuarzo
cubierta de vidrio

+

-

Ne o Ar a 1-5 torr

+ +
+

1 2 3 4

+
Me°

Me°

Me°

1

Absorción

2

Emisión

Me°

3

4

Lámpara de Descarga sin electrodos

Ioduro del elemento

As, Bi, Cd, Cs, Ge,Hg, K, P,
Pb, Rb, Sb, Se, Sn, Tl y Zn

Mechero Llama

Llama
combustible / comburente

Temperatura (°C)

metano-etano / aire

1.700

propano / aire

1.800

hidrógeno / aire

2.000

acetileno / aire

2.300

hidrógeno / oxígeno

2.650

acetileno / óxido nitroso

2.700

acetileno / oxígeno

3.200

Procesos en la llama
• evaporación del solvente
• fusión del soluto
• descomposición del soluto
•evaporación del soluto
• atomización del soluto

Cono externo
(oxidación)
Región interzonal
(atomización,
excitación)
Cono interno
(evaporación)
quemador

Quemador-Nebulizador de premezclado o de flujo laminar

Efecto Venturi

Quemador

Oxidante

Combustible

Tubo de
aspiración

Deflector de flujo

Desecho

Oxidante
nebulizador

PROCESOS EN LA LLAMA
EVAPORACIÓN DEL SOLVENTE
FUSIÓN DEL SOLUTOEVAPORACIÓN DEL SOLUTO
ATOMIZACIÓN DEL SOLUTO
Ejemplo:
MgCl2 (acuosa)

MgCl2 (sólido)

MgCl2 (líquido)

MgCl2 (líquido)

MgCl2 (gas)

Mg(gas) + 2 Cl(gas)

Mg(gas) + calor

Mg*(gas)

Mg(gas) + h

Proceso de la muestra en la llama

5 % muestra llega a la llama

Instrumento

chopper
atomizador

detector

sistema de lectura
0.375

fuente

lentes

selector de 

amplificador

Interferencias
A-No...