ICP OES ALGUNS ASPECTOS Espectroscopia Atômica Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS) Espectrometria de absorção atômica com vaporização eletrotérmica (ET AAS) Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) Espectrometria de Absorção Atômica Fonte Io Atomizador It Detector Monocromador Tubo Quartzo Chama Forno de Grafite Espectrometria de Emissão Atômica Plasma Atomizador Fonte Monocromador Detector Espectroscopia Atômica Conjunto de técnicas fundamentadas na interação entre a radiação e os átomos no estado livre Os comprimentos de onda no qual estas variações de energia ocorrem são exatamente os mesmos para emissão e absorção Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado ICPOES Emissão de radiação eletromagnética nas regiões UV e VIS do espectro por átomos e íons, após excitação eletrônica em um gás a alta temperatura 1964 - Greenfield, Fassel: uso do plasma como fonte de excitação 1974 - primeiro ICP OES comercial O QUE É PLASMA? O Plasma é um gás altamente ionizado contendo igual número de elétrons e íons positivos O Plasma é eletricamente condutivo O Plasma é afetado pelo campo magnético O Plasma é uma fonte de emissão ideal e adequada para análises rápidas e multielementares CARACTERÍSTICAS DO ICP OES Baixo nível de radiação de fundo Baixo limite de detecção Análise multielementar/rápida Ampla faixa de calibração Apresenta poucas interferências ICP OES - INSTRUMENTAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO Gerador de RF Tocha Espectrômetro Computador Introdução da amostra Detetor Impressora Geração do plasma Tocha três tubos concêntricos de quartzo (15 a 30 mm de diâmetro), com entradas independentes para cada seção anular posicionada concentricamente à bobina de indução, que está acoplada a um gerador de rádio-frequência Geração Do Plasma Bobina de Indução construída com tubo de cobre resfriada com fluxo de água refrigerada Gerador de Rádio-freqüência opera com frequências que variam de 4 a 50 MHz (27 e 41 MHz) e potências de 1,0-2,0 kW Geração do Plasma Para Se Transformar Um Gás Em Plasma Arrancar Elétrons E Produzir Íons Para Gerar O Plasma Descarga Elétrica Centelha (Bobina Tesla) Para Manter O Plasma Campo Magnético Cargas fluindo em um campo magnético tem alta energia cinética Geração do Plasma - O Acoplamento Indutivo Geração do Plasma - O Acoplamento Indutivo Uma bobina tesla é usada para semear os primeiros elétrons e gerar íons na região da bobina de indução Íons e elétrons resultantes alcançam a região na altura da bobina de indução, o plasma é gerado e mantido pelo movimento caótico das partículas carregadas em um campo eletromagnético que oscila em alta freqüência. Geração do Plasma Gás Refrigerante ou Plasma Gás fluxo de argônio tangencialmente entre o tubo externo e intermediário isolamento térmico do tubo externo da tocha centraliza radialmente o plasma 12 – 18 L/min Geração do Plasma GÁS AUXILIAR fluxo de argônio no tubo intermediário estabilizar o plasma 0,7 – 1,0 L/ min Geração do Plasma GÁS DE ARRASTE fluxo de argônio no tubo central conduzir a amostra na forma de aerossol para o plasma 0,7 – 1,5 L/min Geração do Plasma ARGÔNIO elevado potencial de ionização, superior à maioria dos elementos químicos (15,8 eV) requer menos que 500 Kcal/mol para dissociar-se e ionizar-se custo Distribuição de Temperatura do ICP OES Vantagens átomos da amostra permanecem cerca de 2 ms em temperaturas entre 4000 e 8000 K atomização é mais interferências químicas completa, menos problemas efeitos de interferência por ionização são pequenos, devido concentração muito grande de elétrons de Vantagens Atomização ocorre em meio quimicamente inerte Temperatura da seção transversal do plasma é relativamente uniforme efeitos de auto-absorção e auto-reversão não são encontrados curvas de calibração lineares em muitas ordens de grandeza de concentração Visualização da Tocha do Plasma Plasma: das gotas de amostra às linhas de emissão íons M+ M+ * átomos M M* moléculas MX vaporização sólido dessolvatação gota h h Introducão de amostras Introducão de amostra líquida (a) Bomba Peristáltica (b) Nebulizadores (c) Camâras de nebulização Introdução de amostra sólida - Inserção direta de amostra sólida Vaporização Eletrotérmica Ablação por Laser Nebulização de Suspensão Introdução de Amostras Nebulizadores Nebulizadores Pneumáticos Nebulizadores Ultrasônicos (a)Concêntrico (b)fluxo cruzado (c) disco poroso (d) Babington. Câmaras de Nebulização Aerossóis gerados por fluxos cruzados ou por nebulização em V não podem ser introduzidos diretamente porque eles resfriam o plasma e podem até extingui-lo. Para evitar interferências da matriz, adiciona-se uma câmara atomizadora antes do plasma cuja função é reduzir o diâmetro das partículas até a faixa ideal (10 µm). Câmaras de Nebulização Câmara com Elemento de Impacto Câmara de Duplo Passo Câmara Ciclônica Transdutores Fotomultiplicadores Detectores de estado sólido Tipos de Instrumentos ICP OES SEQUENCIAL • Flexível (qualquer elemento, qualquer ) • Custo baixo • Um elemento por vez • Mais lento • Menos precisão SIMULTANEO • Flexível (qualquer elemento, qualquer ) • Custo alto • Rápido, vários elementos por vez • Melhor precisão ICP OES X FAAS • Custo alto – gás - monocromador • Multielementar • Rapidez • Melhor precisão • ótimas condições para todos os elementos • Ampla faixa linear • aplicável a muitos elementos Universidade Federal da Bahia INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM QUÍMICA GRUPO DE PESQUISA EM QUÍMICA ANALÍTICA Avaliação de procedimentos de extração parcial de metais traço em sedimentos estuarinos visando determinação por espectrometria atômica. Mestranda: Maribel Costa Silva Orientadora: Profª Drª Maria das Graças Korn Co-Orientadora: Profª Drª Vanessa Hatje Metais Traço Investigados Cr Pb Cu Metais Traço Zn Ni Mn Co OBJETIVO Avaliar a eficiência de procedimentos de extração parcial, em uma única etapa, de metais traço em sedimentos estuarinos. AGITAÇÃO MECÂNICA : Massa 0,50g de amostra Tubo de teflon Agitação Mecânica Tempo de agitação 16horas Soluções Extratoras HOAC 0,43 mol L-1 e 0,11 mol L-1 12horas HCl 1 mol L-1 1hora EDTA 0,05mol L-1 Centrifugação 10min Sobrenadante ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn Sonicação: Massa 0,50g de amostra Soluções Extratoras / Erlenmayer Sonicação Tempos Estudados: HCl 1 mol L-1:5, 10 ,15,20, 30, 45, 60 e 75 min HOAC 0,43 L-1:15,30,45,60 e 75 min HOAC 0,11 mol L-1:15,30,45,60 e 75 min Centrifugação 10min Sobrenadante EDTA 0,05mol L-1 :10,15,25 e 30 min ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn Centrifugação Massa 0,50g de amostra Tubo de teflon Tempos Estudados : Agitação Mecânica 30,45, 60, 120min para todas as soluções extratoras Sobrenadante Centrifugação 10min ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn Comparação entre procedimentos. -1 centrifugação 140 centrifugação 108 106 Ultra-som 120 Ultra-som 104 102 100 98 96 % Recuperação 110 100 30 45 80 60 40 Mn 20 Pb 94 0 30 60 45 60 Tempo ( min) Tempo ( min) Ultra-som 100 80 60 40 Zn 20 % Recuperação centrifugação 120 % Recuperação % Recuperação HCl 1mol L 140 centrifugação 120 Ultra-som 100 80 60 40 Ni 20 0 0 30 45 Tempo ( min) 60 30 45 60 Tempo ( min) 38 Comparação entre procedimentos centrifugação 200 HOAC 0,43 mol L 150 Mn -1 100 50 0 30 45 60 Tempo ( min) centrifugação 250 Ultra-som % Recuperação % Recuperação Ultra-som 200 150 100 50 Ni 0 30 45 Tempo ( min) 60 39 Comparação entre procedimentos -1 centrifugação 80 centrifugação 120 Ultra-som 70 Ultra-som % Recuperação 140 100 80 60 Ni 40 60 50 40 30 10 0 0 30 45 Zn 20 20 30 60 45 60 Tempo ( min) Tempo ( min) centrifugação 120 % Recuperação % Recuperação HOAC 0,11 mol L Ultra-som 100 80 60 Mn 40 20 0 30 45 Tempo ( min) 60 40 Comparação entre procedimentos ULTRA-SOM CENTRIFUGAÇÃO 150 Cu 100 Co Mn 75 Ni Cr 50 Pb 25 Zn 0 30 Tempo(min) % Recuperação % Recuperação 150 125 125 Cu 100 Co 75 Mn 50 Ni Pb 25 0 Zn 30 Tempo (min) EDTA 0,05 mol L -1 41 Considerações finais: • A solução de HCl 1 mol L-1 foi a melhor extratora nos três procedimentos investigados (agitação mecânica, ultra-som e centrifugação) quando comparada a solução de EDTA 0,05mol l-1 e ás soluções em meio acético(HOAC 0,43 mol L-1, e HOAC 0,11 mol l – 1). • A solução de ácido acético 0,43 mol L– 1 propiciou um meio extrator mais ácido e gerou maiores percentuais de recuperação quando comparados com os obtidos utilizando á solução 0,11 mol L– 1 deste mesmo ácido. • Percentuais de recuperação equivalentes ao método convencional foram obtidos para os analitos investigados utilizando um menor tempo de preparo de amostra em relação ao método convencional.Contudo, necessita de maior controle das variáveis . • A centrifugação sem prévio aquecimento, apresentou-se como um procedimento eficaz para extração de metais fracamente ligados propiciando diminuição das etapas de preparo de amostra comparada método convencional de agitação mecânica.Porém necessita de maiores estudos afim de proporcionar melhores 42 resultados.