Espectroscopia de Absorção e Emissão Atômica

A espectroscopia atômica determina concentrações elementares atomizando uma amostra e medindo a absorção ou emissão de luz por átomos gasosos livres.

Definition

A espectroscopia de absorção e emissão atômica são métodos espectroquímicos que quantificam elementos individuais a partir da absorção ou emissão de linha característica de átomos livres gerados em uma chama, forno ou plasma.

Scope

Este tópico abrange as principais técnicas de análise elementar: absorção atômica por chama e forno de grafite, emissão atômica por chama e plasma, incluindo emissão óptica por plasma acoplado indutivamente, e fluorescência atômica. Aborda fontes de atomização, fontes de linha como lâmpadas de cátodo oco, estratégias de correção de fundo e as interferências espectrais e químicas características dos métodos atômicos.

Core questions

• Como um atomizador converte uma amostra em átomos gasosos livres para medição?
• Quando a absorção é preferível à emissão, e como a temperatura altera as populações atômicas?
• Quais interferências espectrais, químicas e de ionização surgem e como são corrigidas?
• Como os limites de detecção se comparam entre as fontes de chama, forno e plasma?

Key theories

População de Boltzmann de estados atômicos

A razão de átomos em estados excitados para o estado fundamental segue a distribuição de Boltzmann e aumenta acentuadamente com a temperatura; como a maioria dos átomos permanece no estado fundamental em temperaturas de chama, os métodos de absorção são frequentemente mais sensíveis do que a emissão para muitos elementos, enquanto plasmas mais quentes favorecem a emissão.

Mechanisms

Uma amostra líquida é nebulizada e atomizada em uma chama, um forno de grafite aquecido eletricamente ou um plasma de argônio, produzindo uma população de átomos livres. Na absorção, a luz de uma fonte específica do elemento passa através da nuvem atômica e a atenuação em uma linha de ressonância mede a concentração. Na emissão, átomos excitados termicamente ou eletricamente relaxam e emitem em linhas características cuja intensidade é proporcional à concentração. A calibração contra padrões, com correção de fundo, converte o sinal em uma concentração elementar.

Clinical relevance

A espectroscopia atômica é fundamental para a determinação de metais-traço em monitoramento ambiental, conformidade de água potável, amostras de alimentos e clínicas, análise geológica e metalúrgica, e triagem de chumbo e outros elementos tóxicos.

History

A análise de emissão atômica remonta aos estudos espectrais de Bunsen e Kirchhoff em meados do século XIX. A proposta de Alan Walsh em 1955 da espectrometria de absorção atômica tornou a análise elementar rotineira, e o forno de grafite de Boris L'vov melhorou muito a sensibilidade. O plasma acoplado indutivamente, desenvolvido nas décadas de 1960-1970, possibilitou a determinação multielementar simultânea.

Key figures

• Alan Walsh
• Boris L'vov
• Robert Bunsen
• Gustav Kirchhoff

Seminal works

• walsh1955
• skoog2017
• ingle1988

Frequently asked questions

Por que a absorção atômica geralmente tem limites de detecção mais baixos do que a emissão por chama?

Em temperaturas típicas de chama, a maioria dos átomos permanece no estado fundamental, então há muito mais átomos disponíveis para absorver do que para emitir, conferindo à absorção uma vantagem de sensibilidade para elementos difíceis de excitar.

Que vantagem o plasma acoplado indutivamente oferece sobre uma chama?

O plasma atinge temperaturas muito mais altas, atomiza e excita elementos refratários de forma eficiente, reduz interferências químicas e permite que muitos elementos sejam medidos simultaneamente em uma ampla faixa de concentração.