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Análisis Instrumental (Ingeniería Química, 2do. Curso) 1
Práctica 3
Determinación de plomo en la atmósfera por Espectrofotometría de Absorción
Atómica.
Fundamento
La Espectrofotometría de Absorción Atómica se basa en la absorción de radiación
electromagnética por las partículas atómicas. Para ello, es necesario atomizar la muestra, es
decir, convertir las moléculas constituyentes de la muestra en partículas gaseosas elementales.
El espectro de absorción de un elemento atomizado está constituido por una cantidad limitada
de líneas discretas a longitudes de onda características para cada elemento.
En la espectroscopia atómica, las muestras se vaporizan a temperaturas muy altas y la
concentración de los átomos del elemento de interés se determina midiendo la absorción a sus
longitudes de onda características.
Su alta sensibilidad y la facilidad con la cual se pueden analizar muchas muestras ha
hecho de la Absorción Atómica una de las principales herramientas de la Química Analítica.
La sensibilidad del método se define como la concentración necesaria de un elemento
para producir el 99% de transmitancia, lo que corresponde al 0.0044 de absorbancia.
Directamente relacionado con la sensibilidad se encuentra el límite de detección, que
corresponde a la concentración necesaria de un elemento para producir una señal con una
intensidad triple del ruido de fondo. Por ruido de fondo se entiende toda señal observable
cuando el elemento a analizar se encuentra ausente de la llama y es debido a la absorción
molecular y a la dispersión de las partículas en la llama.
Instrumentación
Espectrofotómetro de Absorción Atómica UNICAM 929.
Los componentes básicos de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica son
fundamentalmente:
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1. Una fuente de radiación, generalmente una lámpara de cátodo hueco, que
emite las líneas atómicas características del elemento a analizar. También se requiere que
la radiación de la fuente sea modulada (encendido y apagado rápido de la misma) para
suministrar una forma de amplificar selectivamente la luz de la lámpara e ignorar la
emisión de la llama
2. Un sistema de vaporización y atomización de la muestra, la llama,
generalmente producida en un mechero de premezcla en el cual se aspira la disolución de
la muestra a través de un nebulizador que genera un aerosol fino dentro de una cámara de
mezcla. Aquí, el aerosol de la muestra se mezcla con los gases combustibles (acetileno) y
oxidantes (aire) y luego es llevado al cabezal del mechero, es decir, a la llama, en donde
ocurre la combustión y la atomización de la muestra, a una temperatura de 2400 a 2700 K.
3. Un monocromador que dispersa las distintas longitudes de onda de la
radiación emitida por la fuente seleccionando la línea particular que se desea medir.
4. Un detector (tubo fotomultiplicador) que transforma la radiación en
corriente eléctrica.
5. Un sistema amplificador y de medida de la corriente eléctrica generada en el
detector.
Según el esquema básico, la radiación proveniente de la lámpara de cátodo hueco del
elemento a analizar se hace pasar a través de la llama del mechero y se mide su intensidad. A
continuación, se vaporiza la muestra con el elemento a analizar en la llama, el vapor atómico
del elemento absorbe parte de la radiación emitida por la lámpara de modo que lo que se mide
ahora es la reducción en la intensidad de la radiación producida por dicho vapor atómico, esto
es, la absorción atómica.
Cuando una radiación monocromática atraviesa una muestra que contiene especies
absorbentes, la intensidad de la energía radiante disminuye progresivamente a medida que las
partículas de aquellas especies absorben esta energía. La transmitancia de la muestra se
define como la fracción de radiación incidente transmitida por la misma (T=P/P0). La
disminución de la potencia de radiación depende de la concentración de absorbente y de la
longitud del camino recorrido por el haz. Estas relaciones se recogen en la Ley de Beer:
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Transmitancia: T=P/P0 ; Absorbancia: A=log P0/P= -log T = .b.C
en donde, es una constante característica entre otros factores de la naturaleza de la especie
absorbente a una longitud de onda determinada; b es el paso óptico y C es la concentración de
la especie absorbente.
Así pues, la absorbancia medida presenta una dependencia lineal con el número de
átomos de la especie absorbente presentes en la llama y, como consecuencia, con la
concentración de dicha especie en la disolución aspirada.
Material y reactivos
1 micropipeta de 1000 L (compartida)
6 matraces aforados de 25 mL
1 matraz aforado de 100 mL
1 matraz aforado de 500 mL
1 vaso de 400 mL
2 vasos de 100 mL
1 probeta
pipetas Pasteur
Frasco lavador con agua destilada
Disolución patrón de Pb de 1000 mg/L
Acido nítrico concentrado
Procedimiento operatorio:
1. Línea de calibrado para el Pb
A partir de la disolución de plomo de 1000 mg/L se preparan, en matraces de 25 mL,
por dilución con HNO3 0,5 M, las siguientes disoluciones diluidas de: 5, 10, 15, 20 y 25
mg/L, que se aspiran sucesivamente en la llama, previo ajuste del cero de absorbancia
volatilizando una disolución “blanco” (HNO3 0,5M). Se registran por triplicado las
absorbancias producidas por cada disolución patrón (aspirando entre ellas la disolución blanco
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para limpiar) y con ellas se construye la línea de calibrado representando los valores medios
frente a las concentaciones.
2. Análisis de una muestra problema.
Siguiendo las instrucciones del profesor, se procede a poner en disolución un filtro por
el que se ha hecho pasar un volumen de aire atmosférico y en el que se han retenido las
partículas en suspensión en dicho aire. La disolución final de la muestra, preparada en las
mismas condiciones que los patrones (HNO3 0,5M) se aspira en la llama y se registra por
triplicado su absorbancia.
A continuación se procede a realizar el análisis de la misma muestra a partir de un
procedimiento de adiciones estándar. Para ello se depositarán 12,5 mL de muestra en 5
matraces de 25 mL a los que se les añade respectivamente 0, 100, 200, 300 y 400 L de la
disolución patrón de 1000 mg/L de Pb. Se lleva a volumen con HNO3 0,5 M y se aspiran en la
llama, registrando por triplicado su absorbancia.
3. Cálculo del Límite de detección.
Realizar 10 lecturas consecutivas de la absorbancia de la disolución del blanco.
Resultados
a) Representar gráficamente la absorbancia de los patrones frente a las concentraciones de
Pb (II), expresadas en mg/L. Calcular la ecuación de la línea de calibrado por el método
de los mínimos cuadrados y su coeficiente de correlación. A partir de estos datos, calcular
la concentración de Pb(II) en la muestra.
b) Representar gráficamente la absorbancia de las adiciones frente a los g.ml-1 de Pb (II)
añadidos y ajustar la recta por mínimos cuadrados, calculando su coeficiente de
correlación. A partir de la curva de adiciones estándar calcular la concentración de Pb(II)
en la muestra comparando los datos obtenidos con los obtenidos en el apartado anterior
siguiendo el método de la curva de calibrado.
c) Calcular la desviación estándar de las medidas realizadas de la absorbancia del blanco. El
límite de detección será la concentración de Pb(II) que corresponde a una señal de
absorbancia triple del valor de la desviación estándar de los blancos, de acuerdo con la
línea de calibrado.
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Práctica 3: Determinación de Plomo en la atmósfera por Espectrofotometría de Absorción
Atómica.
Grupo: …………… …………………………………………………………...
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…………………………………………………………...
…………………………………………………………...
Resultados:
Determinación de Pb (curva de calibrado):
Muestra Problema:……….
Ajuste por mínimos cuadrados:
……..…. = …..……. g/ml … ……..….
n = ………. n = ……….
d.e. pendiente = …………
d.e. o. Origen = …………
d.e. y/x = …………
Muestra Problema …… : ……………. …………. g Pb
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mg/L de Pb absorbancia
Medidamuestra
absorbancia mg/L Pb g Pb
1
2
3
6
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Determinación de Pb (adiciones estándar):
Muestra :
Ajuste por mínimos cuadrados:
………. U.A. = ………. g/ml Al … ……….
n = ………. n = ……….
d.e. pendiente = …………
d.e. o. Origen = …………
d.e. y/x = …………
Muestra: ……………. g Pb
Límite de detección:
n-1= ............................
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g/ml Pb añadidos
Absorbancia
Medida Absorbancia
7
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Límite de detección … : ……………. g/ml Pb
Nota: Incluir todas las representaciones gráficas
Observaciones:
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