Son ricas en líneas de emisión características
Útiles para el análisis elemental, cualitativo y cuantitativo
Aportan datos analíticos cuantitativos mejores que otras fuentes de emisión, debido a:
su estabilidad,
bajo ruido,
poca radiación de fondo
ausencia de interferencias cuando se trabaja en condiciones adecuadas.
Límites de detección aceptables.
Características de las fuentes de plasma
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3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
Aerosol de muestra
Temperatura ºK
Soplete de plasma de Ar
Bobina de radiofrecuencia (Cu)
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Corriente de Ar
Fig. 1
Fig. 2
3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
Procesos que sufre la muestra en el plasma
A) Introducción de la muestra: Las muestras son introducidas en el tubo inyector situado en el interior del anillo de plasma, en la base de la bobina de carga de RF, en forma de aerosoles transportados por una corriente de Ar.
La temperatura del plasma a lo largo del eje, en la zona de la bobina de carga, varía entre 1000 y 3000 K.
B) Cuando el aerosol se introduce en el anillo del plasma, experimenta varios cambios.
1.- Desolvatación : el agua es evaporada de las gotitas de aerosol
MX)nH2O ? (MX)n (sólido) + H2O
2.- Vaporización: la muestra es convertida en un gas
(MX)n (sólido) ? (MX)n (gas)
3.- Atomización: se rompen todos los enlaces químicos y los compuestos son separados en átomos:
MXgas ? Mgas + Xgas
4.- Excitación: un electrón de valencia del analito se promociona desde el estado fundamental a un estado (excitado) de mayor energía debido a que la temperatura en la zona se extiende desde 1000 hasta los 5000 K, lo cual es suficiente producir átomos excitados.
M + energía ? M*
5.- Emisión de luz: Cuando los átomos del analito se relajan, de vuelta a un estado de menor energía, se emite luz a longitudes de onda discretas:
M* ? M +h?
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3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
Hay disponibles tres tipos básicos de instrumentos ICP-AES:
espectrómetro simultáneo con tubo fotomultiplicador (PMT)
espectrómetro secuencial con PMT
espectrómetros de dispositivo de inyección de carga (CID) o dispositivo de acoplamiento de carga (CCD).
Estos instrumentos son capaces, todos ellos, de determinar múltiples elementos en una misma muestra.
El espectrómetro simultáneo PMT analiza de forma simultánea un número reducido de elementos es una muestra
El espectrómetro secuencial PMT mide múltiple elementos de modo secuencial, en una rápida sucesión.
Los espectrómetros CID y CCD miden múltiples elementos simultáneamente y son capaces de detectar un número mucho mayor de elementos que los instrumentos equipados con un detector PMT.
INSTRUMENTACIÓN
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3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
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Menor interferencia entre elementos (altas temperaturas)
Buenos espectros de emisión para muchos elementos en las mismas condiciones de excitación
Registro simultáneo para una gran número de elementos (análisis multielemental)
Determinación de bajas concentraciones de elementos refractarios
(resistentes a la descomposición térmica)
Permite la determinación de no metales (Cl, Br, I, S)
Intervalos lineales de concentración que abarcan varios órdenes de magnitud.
Ventajas de la emisión de plasma (ICP) frente a llama (FAES)
3. Espectroscopía de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP)
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4. Aplicaciones al análisis de alimentos
Las espectroscopia de emisión atómica es ampliamente utilizada para la medida cuantitativa de los elementos inorgánicos contenidos en los alimentos.
En principio, cualquier alimento puede ser analizado con cualquiera de los métodos de espectroscopia atómica
Preparación de la muestra
En la mayor parte de los casos, es necesario calcinar el alimento, para destruir la materia orgánica, y disolver la ceniza en un disolvente adecuado (habitualmente, agua o un ácido diluido), con antelación al análisis.
Algunos productos líquidos pueden ser analizados sin necesidad de calcinación, tomando las precauciones apropiadas para evitar las interferencias.
Los aceites vegetales pueden ser analizados disolviendo el aceite en un disolvente orgánico, tal como acetona o etanol, y aspirando la disolución directamente.
Las muestras de leche pueden ser tratadas con ácido tricloroacético para precipitar las proteínas; el sobrenadante que así resulta es analizado directamente.
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Se pueden utilizar varias líneas significativas para la identificación y cuantificación.
La selección dependerá de los elementos presentes en la muestra y de la posibilidad de solapamiento de líneas.
Selección de la línea analítica
Curva de calibrado
Utilización de un patrón interno: Se añade una cantidad constante de itrio a los patrones ? la intensidad relativa de la línea del analito respecto a la línea del itrio a 242,2 nm sirve como parámetro analítico.
Es necesario introducir patrones periódicamente para comprobar la deriva
instrumental, si la hubiera.
De acuerdo con la ley de Beer, la Intensidad de emisión es directamente proporcional a la concentración.
Iemisión = K Canalito en la muestra
La representación gráfica de Ia Iemisión frente a la Canalito se desvía de la linealidad cuando la concentración excede un determinado nivel.
4. Aplicaciones al análisis de alimentos
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Causas de la falta de linealidad en AES
Fotometría de llama
La zona lineal del calibrado en fotometría de llama suele ser pequeña.
A concentraciones bajas se produce una curvatura hacia arriba, debido a la mayor capacidad de ionización de la llama
A concentraciones altas la curvatura es hacia abajo, debido a la autoabsorción, efecto que aumenta con la concentración de analito.
Cuando se utiliza ICP, los intervalos de linealidad son mayores
4. Aplicaciones al análisis de alimentos
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Es necesario siempre calibrar el instrumento.
Calibrado con patrones externos
Se preparan una serie de patrones apropiados y se representa gráficamente la intensidad de emisión frente a la concentración.
En el caso de los instrumentos modernos, se programa el instrumento para dar la lectura en unidades de concentración.
Calibrado por adición estándar de un solo punto o múltiple
Se añade a varias alícuotas de muestra, diferentes volúmenes de una disolución patrón de concentración conocida, se diluyen todas ellas al mismo volumen y se representa la intensidad de emisión frente a la concentración de patrón en cada una de ellas.
La calibración
4. Aplicaciones al análisis de alimentos
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Menores interferencias químicas y de matriz con el plasma que con otros atomizadores.
Utilizar el método de adición estándar si hay interferencia de la matriz
A concentraciones bajas de analito, la emisión de fondo puede ser intensa requiriendo correcciones.
Dado que los espectros de ICP son ricos en líneas, se producen interferencias espectrales debido al solapamiento de éstas.
Para evitarlo:
– Conocer los componentes que están presentes en la muestra
– Conocer líneas de emisión óptimas para el analito
Interferencias
Límite de detección
Comparables o mejores a los obtenidos por otros procedimientos espectrales atómicos.
4. Aplicaciones al análisis de alimentos
Ejemplo: DETERMINACIÓN DE POTASIO EN VINO POR FOTOMETRÍA DE LLAMA
El K es un componente fundamental del vino y puede constituir las tres cuartas partes de la concentración de cationes de esta muestra.
La determinación cuantitativa de potasio puede poner en evidencia la realización de un tratamiento no permitido al vino.
Procedimiento
Preparar disolución patrón de potasio a partir de KCl sólido
Preparar disoluciones patrón diluidas de potasio de concentraciones apropiadas
Medir la emisión de cada una de ellas a 768 nm.
Medir la emisión de la muestra de vino tinto o blanco previamente diluida con agua para que su señal esté incluida en el intervalo de Iemisión de los patrones
Prácticamente no se producen interferencias
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4. Aplicaciones al análisis de alimentos
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