Parámetros de una curva de calibrado en espectroscopia de absorción atómica

Calibración Instrumental y Métodos

• Calibración instrumental: Proceso que asegura que un sistema es apropiado; asegurarse que el instrumento funciona correctamente

Tipos de métodos de calibración

• Estándar externo: Se prepara por separado de la muestra, se utiliza solo para calibrar instrumentos ya que no contiene los componentes de la matriz que acompañan al analito

  S = f (C) analito

  S

  correcta,

  S.

  debe

  pasar

  por

  0

  o

  tender a 0. Si

  el R

  es

  ( C ) analito

  C2

  C1

  estándar

  estándar

  cercano a 1,

  mejor

• Agregado de patrón o estándar: Es agregado a las muestras a analizar, se relaciona la señal obtenida en muestras con patrón con las que no.

Utilidad de los métodos de calibración

• Matriz S desconocida de una muestra
• Técnica o proceso sea concentración complejo o Concentración de la muestra variable
• Medida depende de condiciones instrumentales precisas y difíciles de controlar.
• Estándar interno: Utilizo como estándar sustancia distinta del analito y que en el método analítico genere señales que puedan correlacionarse con la concentración del analito

  Debe adicionarse a la muestra y a la disolución blanco. Útil en análisis cromatográfico

Parámetros de una Curva de Calibrado

• Sensibilidad (Pendiente): Respuesta a la señal analítica a cantidades distintas de analito, a mayor cambio de señal en pequeños cambios de concentración, más sensible es la técnica (LD y LQ).
• Rango lineal: Rango que presenta una correlación lineal entre la concentración del analito y la señal obtenida
• Límite de detección: Es la cantidad de analito que la técnica puede detectar desde la matriz (lo que puede distinguirse en el blanco)
• Limite de cuantificación: Cantidad mínima de analito que la técnica me permite cuantificar, se considera el límite inferior del rango lineal

Características de Desempeño de un Método

• Especificidad-selectividad: Para medir inequívocamente al analito en presencia de otros componentes. Para estimarla se puede recurrir al análisis de blancos.
• Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado de una determinación y el valor verdadero de la muestra.
• Precisión: Grado de concordancia entre grupos de resultados obtenidos al reiterar un método; se materializa en errores aleatorios.
  • Precisión de un resultado individual: Diferencia entre resultado y media
  • Precisión de un conjunto de resultados: Desviación estándar y varianza. Se deben considerar condiciones experimentales.

Linealidad: Capacidad del método de reproducir resultados que son D.P a la concentración del analito en la muestra

Rango dinámico lineal:

Intervalo entre concentraciones max. Y mín. para las que se

C

muestra

Para que la

curva

sea

52demuestra que el método tiene niveles aceptables de precisión, exactitud y linealidad.

Robustez: Medida de confiabilidad del método; mide que no sea afectado por pequeños cambios. Precisión obtenida dentro del laboratorio por diferentes analistas, equipos, días, pero con la misma muestra homogénea

Repetibilidad: Precisión obtenida en las mismas condiciones (lo contrario a la robustez)

Tipos de Errores

• Sistemáticos: Instrumentales, personales, o de procedimiento
• Indeterminados: Frecuentes en la determinación de trazas en las que se trabaja al límite de sensibilidad del instrumento

Proceso Analítico General

1. Planteamiento del problema
2. Seleccionar procedimientos analíticos
   • Buscar bibliografía
   • Poner a punto procedimientos originales
3. Muestreo
   • Obtener muestra representativa
   • Extraer muestra homogénea
4. Preparación de la muestra: Convertir la muestra en el laboratorio en una forma adecuada para el análisis mediante distintos procedimientos.
   • Enmascarar o eliminar interferentes en el análisis

Tamaño de

muestra

Tipo de

análisis

Cantidad de

Analito

Tipo de

Componente

100% a 0.1%

Principal

0.010 a

0.1g

Semimicro

0.0001 a

0.01 g

Micro

1ppm a 1 ppb

Traza

< 10-

Ultramicro

< 1 ppb

ultratraza

*Sensibilidad es D.P a precisión*

Métodos espectroscópicos de análisis

Miden la radiación que emiten o absorben las especies de interés. Se pueden clasificar según la región del espectro utilizado (UV, gamma, IR ... )

Medidas Espectroscópicas

Emplean la interacción con la radiación para obtener información sobre las muestras

La energía emitida desde el estado excitado al estado fundamental aporta información sobre la identidad y concentración de un determinado analito presente en la muestra

Espectroscopia de absorción: Cuando parte de la radiación incidente se puede absorber y por tanto estimular una parte del analito a un edo excitado. Proporciona información cuanti y cualitativa.

2

1

0

0

1.

(3)

(c)

Cuando la molécula absorbe un fotón, la energía se incrementa y pasa a un estado excitado

Ley de Lambert Beer

La concentración es D.P a la absorbancia

Indica cuantitativamente cómo el grado de atenuación depende de la concentración de moléculas absorbente y de la longitud del trayecto en que ocurre la absorción

• La cubeta debe ser de vidrio, cuarzo o plástico para evitar la dispersión, reflexión y transmisión.
• La potencia del haz transmitido por la disolución se compara con la del haz transmitido por una cubeta que solo contiene el disolvente para compensar los efectos de reflexiones.

>0.1 g

Macro

0.1% a 0.01%

(1 ppm)

MenorLimitaciones de la ley de Beer

• Desviaciones propias:

  Concentraciones>0.01M

  Concentraciones muy bajas de analito

• Desviaciones químicas:

  Cuando un analito se disocia o rx con un disolvente, el producto tiene distinta absorción

• Desviaciones instrumentales:
  • Radiación policromática (Solo puede ser mono porque si no, la relación A y c deja de ser lineal)
  • Radiación parásita (radiación debida al instrumento y está fuera de la longitud de onda seleccionada para la medida; puede provenir de la dispersión y reflexión de la superficie de las rejillas, lentes o espejos, filtros y ventanas)

Absorción de Luz

Proviene de la ex-c. de los e- enlazantes, depende de los enlaces y de los grupos absorbentes.

• Excitación electrónica:

  M (absorción) + Hv > M*

• Relajación:

  M* - >M* + calor

  M* >M* + emisión radiación

Electrones sigma, pi y n

Todo lo orgánico y los aniones inorgánicos absorben radiación EM (sus e-v pueden ser exc)

Enlaces sencillos se restringen a lambda<185 nm

Absorción de UV/vis de lambda se restringe a cromóforos que tienen e-v con energías bajas

Electrones d, f:

Complejos inorgánicos/ orgánicos; iones metales de transición, lantánidos y actínidos.

Tipos de e- absorbentes en moléculas:

Los que participan directamente en la formación de enlaces entre átomos y los que no (O, S, N, X)

Las & paran > n* son bajas (10 a 100 L cm-1mol-1)

Las & para ît > " * son mas altas (1000 a 10000 L cm-1mol-1)

Ambas transiciones requieren de un grupo funcional no saturado que aporte los pi (carbonilos, aromáticos, alquenos, alquinos)

antienlazante

antienlazante

*

Energía

no enlazante

n

enlazante

T

O

enlazante

Para medir un sólido y saber si está puro, se mide el punto de fusión

Para saber si un solvente está puro se hace con el índice de refracción

Mientras más alto el coef. De extinción molar, necesito menos analito para verlo en el equipo

Efecto del Grupo Sustituyente

Puede generar

Desplazamiento batocrómico: Hacia menor energía (desplazamiento hacia el rojo)

Desplazamiento Hipsocrómico: Hacia mayor energía (Desplazamiento hacia el azul)

La mayoría de los iones de los metales de transición absorben en la región UV o visible del espectro

Absorción por Transferencia de Carga

Estas especies tienen absortividad molar >10.000 (muy altas) por lo que estos complejos proporcionan medios de elevada sensibilidad.Muchos elementos inorgánicos la tienen

1MLCT

absorción

3MLCT

emisión

Intensidad

(25 000 cm=1)

(20 000 cm~1)

(17 000 cm-1)

400

500

600

21 nm

*La absorbancia de una disolución a una longitud de onda dada, es la suma de las absorbancias de cada especie a esta lambda. *

Componentes de Instrumentos para Espectroscopia Óptica

1. Fuente
2. Cubeta de muestra
3. Dispositivo para aislar rango de longitudes de onda
4. Detector de radiación
5. Sistema de tratamiento y lectura de señal

Tipos de Medidas

Medidas de absorción

Medidas de fluorescencia: Se requieren dos selectores de lambda para la excitación y la emisión

Medidas de emisión: La misma muestra es el emisor y no se necesita una fuente externa de radiación. La muestra suele ser introducida en un plasma o una llama

Materiales ópticos:

En un instrumento de espectroscopía óptica, las celdas, ventanas y elementos de selección de lambda, deben transmitir radiación en la región de las longitudes de onda que se empleen

Fuentes Espectroscópicas

Una fuente apropiada para estudios espectroscópicos debe generar un haz de radiación suficientemente energético para que su detección y medida sean fáciles de realizar.

El voltaje de salida debe ser estable durante un buen período de tiempo

Tipos de Fuentes

• Fuentes continuas: Emiten una radiación cuya intensidad varía de manera gradual en función de la longitud de onda. Emite radiación en una aplia gama de longitudes de onda.

log(Relative intensity)

seria Loideal

-

C

-> lo real.

-7

1

Wavelength ( longitud de onda)

• Toda lámpara tiene longitudes con máximos y mínimos
• Espectro de emisión de una fuente continua típica

*Las lámparas están al vacío, o sino explotan*

Lámpara de tungsteno: Visible -IR La intensidad de la fuente suele ser muy baja a longitudes menores de 350 nm. Alcanza un máximo de IR a 1200 nm.

Varilla Carburo de silicio

Intensidad ->

500

1000 1500 2000

Longitud de onda, nmLámpara de deuterio: La máxima intensidad se produce a 225 nm. Normalmente los instrumentos cambian del deuterio al tungsteno a 350 nm.

10-1

E2, W em-2 . nm -!

10-2

10-3

200

300

400

Longitud de onda, nm

Fuentes lineales: Para absorción atómica, entrega longitud de ondas monocromaticas. Emiten un número limitado de líneas espectrales, cada una de las cuales abarca un rango de longitudes de onda muy limitado.

Intensity

Wavelength

(a)

Intensidad

A (b)

Longitud de onda

*A: Fuente continua (policromática)

B: Fuente lineal (monocromatica)*Para hacer la curva de calibrado debe ser mono.

Selectores de Longitudes de Onda

• Los instrumentos espectroscópicos para las regiones UV y visible suelen estar provistos de uno o varios dispositivos para que la radiación medida quede restringida a una estrecha banda absorbida o emitida por el analito
• Este tipo de dispositivos, hacen al instrumento más sensible y selectivo
• En el caso de la absorción, una banda de radiación estrecha reducen en alto grado la posibilidad de la desviación de la ley de Beer por radiación policromática
• Uno de los dispositivos utilizados son los monocromadores o filtros para aislar la banda de longitud de onda deseada

Monocromadores

Monocromadores. Tienen generalmente una rejilla de difracción para dispersar la radiación longitudes de onda

• Cuando se hace girar la rendija de reflexión, se logra que diferentes longitudes de onda pasen a través de la rendija de salida
• El intervalo de longitudes de onda que pasan por el monocromador, denominada ancho de banda efectiva, puede variar entre 1nm a 20 nm (según el costo del instrumento).
• El ancho de banda efectiva del monocromador depende del tamaño y calidad del elemento en sus