Rodrigo Ricardo

Espectroscopía de absorción atómica: definición y usos

Publicado el 18 septiembre, 2020

Arsénico

Cuando ve o escucha la palabra arsénico, ¿qué pensamientos le vienen a la mente? Debido a la cultura popular, probablemente piense en un veneno o una sustancia química peligrosa. Sería correcto pensar esto. El arsénico es un elemento que se encuentra en muchos productos diferentes con diversos usos. Es de origen natural y bastante abundante. Desafortunadamente, el arsénico a veces se encuentra en el agua subterránea y, posteriormente, los cultivos están expuestos al arsénico. Esto plantea posibles efectos negativos para la salud de quienes consumen los cultivos o el agua contaminados.

Consumido en grandes dosis, el envenenamiento por arsénico eventualmente conduce a la muerte. Sin embargo, existen efectos negativos por consumir arsénico en pequeñas dosis. El arsénico es cancerígeno, una sustancia química que causa cáncer y está relacionado con muchos efectos negativos para la salud, como las enfermedades cardíacas. Para ayudar a mitigar algunos de estos efectos negativos, el agua y los alimentos no deben exceder los niveles recomendados de arsénico. Los niveles recomendados son muy pequeños, del orden de 10 partes por mil millones. Entonces, ¿cómo podemos medir concentraciones tan pequeñas de arsénico y otros metales traza potencialmente dañinos?

Espectroscopía atómica

La espectroscopia atómica es capaz de medir elementos, como el arsénico, en concentraciones muy pequeñas. Esta capacidad ha llevado a muchas observaciones importantes, principalmente cómo los metales traza pueden afectar negativamente nuestra salud. Veremos un ejemplo de espectroscopia atómica, espectroscopia de absorción atómica ( AA o AAS ), para ver cómo es capaz de detectar pequeñas concentraciones de elementos, o más específicamente, metales.

Espectroscopia

La espectroscopia es la rama de la ciencia que examina cómo la materia interactúa con la radiación electromagnética. En el caso de la espectroscopia atómica , la radiación electromagnética o la luz se utilizan para medir las transiciones electrónicas. Estas transiciones electrónicas son específicas del elemento que se mide.


El proceso de absorción y emisión.
En este caso delta E = E2 – E1 = hv = E fotón.
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El esquema es una representación visual de absorción y emisión . Los electrones en los átomos pueden excitarse a niveles de energía más altos, u orbitales electrónicos de energía más alta, por radiación electromagnética. Los fotones son esencialmente paquetes de luz con una cantidad definida de energía (hv). Si un fotón de luz con energía que corresponde a la diferencia entre dos niveles de energía golpea el átomo, excitará un electrón a un nivel de energía más alto. Este proceso se llama absorción. Asimismo, una vez que un electrón está en un estado excitado, puede regresar a su estado fundamental emitiendo un fotón de luz que corresponde a la diferencia de energía entre los niveles de energía superior e inferior. Este proceso se llama emisión. Un espectroson las longitudes de onda de la luz absorbidas o emitidas por un átomo o una molécula. El espectro, que corresponde a las transiciones entre los niveles de energía electrónica, es único. Esto nos permite identificar los átomos en función de su espectro.

Espectroscopía de absorción atómica

La espectroscopia de absorción atómica utiliza el proceso de absorción para medir la concentración de metales. La absorción de radiación electromagnética se define cuantitativamente en la Fig.1.


Figura 1
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Esto se conoce como la ley de Beer-Lambert .

  • A es absorbancia
  • épsilon es el coeficiente de extinción molar (una constante que es específica para la identificación de la muestra en una longitud de onda particular)
  • b es la longitud del camino (la distancia que recorre la luz a través de la muestra)
  • c es concentración.

La ley de Beer-Lambert es significativa porque relaciona la absorbancia de una especie química con su concentración. Muestra que existe una relación directa entre concentración y absorbancia. Esto significa que a medida que aumenta la concentración de la especie química (o en este caso el metal) también aumenta la absorbancia, y viceversa.

En un espectrómetro de absorción atómica , la radiación electromagnética se produce a partir de una lámpara y se enfoca mediante una lente sobre la muestra atomizada. Se utiliza un filtro para seleccionar las longitudes de onda deseadas, particularmente una longitud de onda que será absorbida por la muestra. La luz atraviesa la muestra golpeando un prisma. El prisma, o rejilla, se utiliza para seleccionar la longitud de onda de luz adecuada, que luego se dirige hacia el detector.


Esquema de un espectrómetro de emisión atómica.
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La luz producida por la lámpara es específica del elemento que se está probando. Por ejemplo, si quisiéramos determinar la concentración de arsénico en el agua, usaríamos una lámpara construida con arsénico. Esa lámpara producirá luz por emisión, que es específica del arsénico. Si hay arsénico presente en la muestra, parte de la luz producida por la lámpara será absorbida por la muestra atomizada. El valor de esta absorbancia puede entonces relacionarse con la concentración de arsénico en la muestra.

Importancia de la espectroscopia de aborto atómico

Para detectar pequeñas concentraciones de metales, la sensibilidad de la espectroscopía de absorción atómica supera con creces los métodos utilizados antes de 1950. Hasta su llegada, las fuentes de agua y alimentos con concentraciones de metales traza lo suficientemente altas como para causar efectos negativos en la salud pasaron desapercibidas. Sin la capacidad de detectar estos metales traza en el agua y los alimentos, es posible que los científicos no hubieran podido conectar con éxito algunos efectos negativos para la salud con la presencia de estos metales. Como resultado, se han establecido los niveles recomendados de metales en los alimentos y el agua para mantener a la población segura.

Resumen

La espectroscopía atómica se utiliza para identificar y cuantificar las composiciones de metales traza. La espectroscopia de absorción atómica utiliza el proceso de absorción para medir la concentración de metales presentes en una muestra. La absorción es el proceso en el que la radiación electromagnética es absorbida por una especie química, excitándola a un nivel de energía más alto.

La ley de Beer-Lambert muestra que la absorbancia está directamente relacionada con la concentración. Con esta técnica, los científicos pueden medir concentraciones muy pequeñas de metales. La introducción de esta técnica condujo a nuevos avances en la comprensión de cómo la composición de metales traza puede afectar negativamente a la salud humana.

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