Espectrometria de absorção atômica. Parte 2 – Instrumentação

o Olá meu nome é Cassiana docente no instituto de química da Universidade de São Paulo pesquisadora na área de química analítica e uma das coordenadoras do grupo de análise pesquisa infecção metria o Gabi não a passada discutimos os fundamentos da espectrometria de absorção atômica e concluímos que o atomizador e a fonte de radiação são os componentes chave de um instrumento de absorção atômica hoje vamos apresentar a instrumentação completa de um espectrômetro de absorção atômica detalhando em especial a fonte de radiação e a parte Ótica o final seremos capazes de entender como sinal de absorção é

formato se você ainda não assistiu à aula de fundamentos corre lá o link estará nas inscrições esse vídeo nós sabemos quem absorção atômica precisamos formar átomos gasosos no estado fundamental e por isso um dos componentes da instrumentação é o atomizador é sobre ele que é exigida a radiação que é proveniente de uma fonte de radiação específica parte da radiação é absorvida pelos átomos e o restante segue para o detector porém o detector nada mais é do que um dispositivo que converte faltam ou dos em sinal elétrico e ele não é capaz de distinguir os diferentes

comprimentos de onda por conta disso precisamos usar um seletor de comprimento de onda tal qual um conjunto monocromador eu fiz um esboço de um espectrômetro de absorção atômica idealizado por aula percebe que ele sugere o uso de um chama como atomizador e aqui o primeiro instrumento comercial fabricada pela antiga empresa Vânia que também usava ao chama como uma camisa dor bom então agora vamos detalhar os componentes a começar pela fonte de radiação a fonte de radiação nada mais é do que dispositivo que gera espectro de emissão do elemento de interesse ela deve ser estável Afinal

medida da absorvância será feita com base na medida da radiação incidente e transmitida portanto não pode haver oscilação é preciso que seja intenso o suficiente para poder ser detectada mesmo quando boa parte da radiação é atenuada especialmente no caso de absorção atômica é interessante que seja monocromática devido ao fato de as linhas de absorção serem muito estreitas e vamos entender melhor e faxina aqui essa é uma janela espectral com uma certa largura Delta lambida se usássemos uma fonte de radiação policromática vou passar por essa janela a luz ocuparia todo esse espaço e toda essa radiação

seria a nossa P zero a radiação incidente Vamos colocar números para facilitar o entendimento toda essa radiação será P zero E terá o valor que vou definir como 100% uma vez que a absorção atômica tem uma linha de absorção muito Estreita atenuação da radiação frente à radiação incidente Total será muito pequena de modo que a radiação transmitida PT será muito alta como consequência o detector pode não conseguir reconhecer essa atenuação e portanto não conseguir fornecer o valor de absorbância se substituíram os valores da radiação incidente a vida da equação teremos que absorbância será praticamente zero

e vamos agora para radiação monocromática temos a mesma janela e central a diferença agora é que sobre ela é impedida a uma radiação específica monocromática e essa radiação agora é a incidente P zero com valor inicial de 100 porcento quando houver absorção atômica por mais que o sinal de absorção atômica continue sendo fino e Estreito haverá variação na intensidade da radiação Inicial Pois é se é mais restrita nesse exemplo temos absorção de 10 porcento da radiação incidente e portanto noventa porcento da radiação será transmitida ao substituirmos os valores na equação de absorbância teremos um valor

mensurável de absorbância em resumo os dez porcentos absorvidos quando a radiação monocromática é usada seria quase que imperceptível se a radiação policromática é usada E aí é mas onde vem a radiação monocromática do próprio elemento de interesse vou explicar fonte monocromática de radiação mais comumente utilizada EA chamada lâmpada de cátodo oco representada nesta figura essa lâmpada é formada por um cátodo confeccionado por uma liga do elemento cuja a radiação é de interesse por exemplo subjetiva obter a radiação monocromática do cobre o cátodo será confeccionado com liga de cobre sobre jetivo é o ouro a liga

será a base de ouro e assim sucessivamente o cátodo junto com o ânodo é envolto por um vidro não ambiente e purgado com gás inerte em geral argônio como a radiação emitida segue nessa direção é importante que o tampo seja de quartzo um material totalmente transparente a radiação na região do visível e no ultra-violeta E aí missão da radiação ocorre seguindo algumas etapas inicialmente ocorre a ionização do argônio formando o argônio + gasoso e Sião argônio Em algum momento pode colidir com um cátodo formado pela Liga do elemento de interesse e quando isso acontece ele

transfere a energia cinética suficiente para promover a ablação desse material dessa forma temos no ambiente interno da lâmpada de cátodo oco e o argônio e o átomo gasoso do Metal que em algum momento se colidem nessa colisão o argônio transfere energia cinética ao átomo gasoso promovendo ao estado excitado mas como todos sabemos o estado excitado é instável e rapidamente tende a retornar do estado fundamental e nesse retorno observamos a emissão de radiação nós sabemos que cada elemento emite um conjunto de comprimento de onda a depender da probabilidade quântica da transmissão eletrônica aquelas mais prováveis eram

sinais de maior intensidade portanto mais sensíveis veja o exemplo do cobre a linha mais sensível e a radiação em 342, oito nanômetros por isso em medidas instrumentais por absorção atômica esse comprimento de onda é um normalmente mais utilizado e continuando nos componentes de um espectrômetro de absorção atômica vão seguir para o conjunto monocromador e detector é e o conjunto monocromador se faz necessário anteriormente ao detector pois esse último tem a única função de converter faltam sinais elétricos não sendo capaz de distinguir os diferentes comprimentos de onda da radiação nesse sentido quem faz esse papel de

isolar o comprimento de onda é um monocromador que é formado por um elemento dispersor podendo ser um prisma ou rede de difração também chamado de grade de difração associado a duas fendas estreitas que servem para a entrada e saída da radiação a radiação passa pela fenda de entrada e é coordenada por um espelho para um elemento dispersor a rede de difração essa radiação é dispersa em vários comprimentos de onda e pela movimentação da rede podemos selecionar qual radiação deve ser direcionada a fenda de saída onde alcançar ao detector assim sendo conclui-se que a base da

Separação é a rede de difração EA seleção da radiação ocorre por meio da movimentação dessa rede o senhor são atômica normalmente emprega-se uma rede de difração normal que possui entre 1.200 e 2 mil riscos for milímetros é uma rede de média resolução É apenas para lembrar resolução é o poder do monocromador de distinguir bandas ou Picos adjacentes e absorção ou duas linhas espectrais muito próximas Ela depende da abertura da fenda e da dispersão angular da radiação outro elemento dispersor menos usual em absorção atômica é o prisma cuja resolução depende do comprimento da base do Prisma

do índice de refração do material e do comprimento de onda da radiação e técnicas que empregam a radiação UV vis utiliza-se quartzo que atua na região entre 170 e 2.500 nanômetros e essa figura apresenta a forma de atuação de monocromadores de média resolução e absorção atômica em alguns casos Como o ferro uso de largura de fenda de 0,5 nanômetros pode não ser suficiente para isolar o comprimento de onda nesse caso pode-se fechar a janela espectral ou escolher um osso o comprimento de onda livre de interferência mas na maioria dos casos esse tipo de monocromador é

suficiente como observado que o espectro do cobre e finalmente Chegamos nos detectores são dispositivos capazes de transformar a energia de um facão e um sinal elétrico um dos detectores mais simples é o custo multiplicador cujo funcionamento é baseado no efeito fotoelétrico tubos fotomultiplicadores são formados por conjuntos de dinodos revestidos com camadas de elemento facilmente ionizáveis como esses listados aqui e quando faltam chega no denodo ele transfere energia potencial suficiente para ironizar o elemento que o reveste o elétron lá então direcionado para o Dinaldo o seguinte é importante salientar que os elétrons seguem sempre na mesma

direção pois os dinossauros são positivamente carregados para atrair a cascata de elétrons que são formados o elétron que chega no de dondo portanto possui energia potencial suficiente para promover a ionização dos elementos da camada de revestimento os elétrons seguem em direção ao denota o seguinte sempre com maior energia potencial de modo a promover um efeito cascata e no processo de ionização o sinal é amplificado em até 10 a nona vezes é com esse tipo de instrumentação fica claro que os instrumentos de absorção atômica são mono elementares ou seja são capazes de detectar apenas um elemento

por análise essa característica tem sido o calcanhar de Aquiles da técnica tornando-a menos competitiva quando comparada a outras com mais CPU se por exemplo pensando nisso fabricantes de instrumentos tem tentado desenvolver instrumentos de absorção atômica com capacidade multielementar o resultado desse esforço está nesse instrumento o chamado fast sequência o patenteado pela antiga empresa várias que é um instrumento mude alimentar sequencial Esse instrumento pode se medir até quatro elementos por análise de forma sequencial basicamente quatro lâmpadas de cátodo oco são carregadas e eles são ligados um uma por vez de forma sequencial simultaneamente a grade de

difração tô tentando para selecionar a radiação referente ao elemento que está sendo medido o Whats da técnica de absorção atômica em termos de instrumentação e que está em fase de pesquisa no mundo todo é a exploração da capacidade multielementar simultânea da técnica nesse caso é proposto o uso de uma fonte de radiação continuar ao invés da tradicional fonte de linha como a lâmpada de cátodo oco Em contrapartida o sistema ótico empregado deve ser mais sofisticado e de melhor resolução ao invés do monocromador normal usa-se uma rede duplo e Shelly capaz de promover a separação dos

comprimentos de onda em três dimensões e portanto com muito mais resolução esse método analítico por essas características recebe o nome de espectrometria de absorção atômica com chama ou com forma de grafite dependendo do atomizador com fonte contínua e alta resolução nos trabalhos da literatura esse método tem sido usado para determinação simultânea de até 3 é mas ainda há muitos desafios a serem vencidos bem apresentado o estado da arte em termos de instrumentação da absorção atômica finalizo a aula mas peço que continuem ligado conosco pois na próxima iniciarei os estudos sobre atomizadores tanto chama como forno

de grafite mostrando como os átomos gasosas no estado fundamental são gerados caso não tenham qualquer dúvida ou sugestão deixe sua mensagem ou contate-nos pelo Facebook além de conhecer um pouco mais sobre a pesquisa desenvolvida pelo grupo podemos manter contato um super abraço a todos vocês e até a próxima