absorcao atômica

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ESPECTROMETRIA ESPECTROMETRIA 
ATÔMICAATÔMICA
Marcos Y. Kamogawa
kamogawa@usp.br
Espectroscopia Atômica
Absorção Atômica
Fluorescência Atômica
Emissão Ótica
Espectrometria de Massas
Eletroanalítica
Potenciometria
Coulometria
Voltametria
Química AnalíticaQuímica Analítica
Métodos Térmicos
Análise Termogravimétrica
Análise Térmica Diferencial
Calorimetria Exploratória Diferencial
Métodos Clássicos
Volumetria
Gravimetria
Espectroscopia Molecular
Absorção Molecular UV-VIS
Absorção Molecular IR/NEAR-IR/FAR-IR/RAMAN
Fluorescência Molecular
Técnicas de Separação
Cromatografia Líquida
Cromatografia Gasosa
Fluído Supercrítico
Eletroforese
 “Área da Química Analítica que usa a energia e 
intensidade da radiação eletromagnética, e suas interações 
com a matéria, para fornecer informações qualitativas e 
quantitativas sobre a composição da amostra”
 Espectroscopia AtômicaEspectroscopia Atômica
• Modelo atômico de Bohr: átomo consiste de um núcleo composto por cargas neutras 
(nêutrons) e positivas (prótons), com cargas negativas girando ao seu redor em uma 
órbita definida (elétrons).
122
5
22
4
12
3
2p 2s 1s B
2s 1s Be
2s 1s Li
ionConfigurat 2p 2s 1s 



Orbital “s”
Orbital “p”
Orbital “d” Orbital “f”
• Espectrofotometria atômica: transições energéticas sofridas pelos elétrons do átomo 
do elemento de interesse. Quando o átomo e o(s) elétron(s) associados estão no 
estado de energia mais baixo (Eo), o átomo encontra-se no estado fundamental.
Átomo de Na
• Os níveis de energia de cada átomo são quantificados de acordo com sua distribuição 
eletrônica (número de prótons e elétrons). Cada elemento possui um grupo único de 
prótons e elétrons, portanto, cada elemento possuirá um grupo específico de níveis 
de energia.
• Os comprimentos de onda no qual estas variações de energia ocorrem são exatamente 
os mesmos para emissão e absorção.
Absorção atômica
Energia de um comprimento 
de onda específico emitido 
pela lâmpada de catodo oco
Emissão ótica
Transferência de energia 
(térmica/colisional) a partir 
de uma chama ou fonte de 
plasma
Espectrometria de Massas
Transferência de energia 
(térmica/colisional) a partir 
de uma fonte plasma
Comprimento de onda específico é 
absorvido promovendo um elétron a 
um nível de maior energia, Absorção é 
proporcional a concentração elementar
Transferência de energia promove um 
elétron a um nível de maior energia, O 
elétron retorna a seu estado 
fundamental emitindo energia luminosa 
em um determinado comprimento de 
onda, Emissão proporcional a 
concentração elementar
Transferência de energia promove a 
ionização a espécie gerando íons 
carregados positivamente, Os íons são 
extraídos e analisados em um 
espectrometro de massas,
Estado 
Fundamental
Estado
Excitado
--
--
Estado 
Fundamental
Estado
Excitado
--
--
Estado 
Fundamental
Estado
Excitado
--
--
--
 Espectrometria Espectrometria 
AtômicaAtômica
 Espectrometria Espectrometria 
AtômicaAtômica
Espectrometria
de absorção atômica
FAAS
GFAAS
HGAAS
CVAAS
ETAAS
HRCSAAS
Espectrometria de
Emissão ótica
FEA
ICPOES
MPAES
LIBS
Espectrometria
De massas
ICPMS
HRMS
Espectrometria de 
Fluorescência atômica
FAFS
GFLEAFS
HGAFS
CVAFS
Fotometria de Emissão Fotometria de Emissão 
AtômicaAtômica
Testes de chamas
Emissão da Radiação
Detector
https://www.youtube.com/watch?v=rtPgZfqT82U
33
Em
 d
ir
e
çã
o
 a
 c
h
am
a
M+(g)  M+*(g) (excitação do íon)
 -1e-
M(g)  M*(g) (excitação do aerossol)

MX(g) (vaporização do líquido) 

MX(l) (fusão do cristal)

MX(s) (vaporização do solvente)

MX(l) (formação aerossol)

MX(l) (solução contendo analito)
● Chama com baixa energia – Temperatura máxima 
da 1925 ºC
● Aplicável a determinação de elementos da família 
1 da tabela periódica
● Sódio e potássio são as aplicações mais comuns. 
Preparo da 
amostra
Solução 
Estoque
Padrão de 
calibração
Amostra com o 
analito a ser 
quantificado
0 20 mgl L-1
Soluções com 
concentração conhecida
Visão Macro – Procedimento comumente usado
Espectrofotometria de Espectrofotometria de 
Absorção AtômicaAbsorção Atômica
“A espectrometria de absorção atômica (AAS) 
é um técnica espectro-analítica para determinações 
quantitativas de elementos baseada na absorção da 
radiação por átomos livres no estado gasoso”. 
Atomic Absorption Spectrometry
B. Welz and M. Speling, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 1999 
• Princípios básicos da espectrofotometria de absorção 
atômica:
§ Todos os átomos absorvem luz.
§ O comprimento de onda no qual a luz é absorvida, 
é específico para cada elemento.
§ A quantidade de luz absorvida neste comprimento 
de onda será incrementada proporcionalmente 
ao número de átomos do elemento selecionado 
em um caminho ótico, e é proporcional à 
concentração de absorção deste átomos. 
§ Diferenciar sinal de absorção atômica de sinal de 
absorção de fundo (absorção molecular e 
espalhamento de radiação)
•
I0
It
T = It / I0 
A = -log T 
T = It/I0 A = - log T
A = k b c
41
Percurso ótico (b)
42
Fonte de radiação Atomizador Monocromador
Introdução 
amostra
Detector
Interface/PC
hν hνM
M*
hν + 
Como gerar nuvem de átomos?
• Chama química: ar-C2H2; N2O-C2H2
• Descarga elétrica: Centelha, faisca (M+*)
• Vapor frio (Hg)
• Hidretos (As, Sb, Bi, Pb, etc.) + Chama
• Tubo de grafite
• Atomizadores metálicos (tubo, tira, filamento, etc)
Espectrofotometria de Absorção Atômica
• Classificação – Tipo de atomizador
– FAAS – chama química
– GFAAS – superfície eletrotérmica (tubo de 
grafite) 
– ETAAS – superfície eletrotérmica (filamento 
de tungstênio)
– HGAAS – geração de hidretos + chama
– CVAAS – vapor frio (Hg)
detector
Solução (branco, padrão ou 
amostra)
Registrador
Fonte de radiação
MonocromadorAtomizador
Principais Componentes 
do Espectrofotômetro
47
• Uma fonte de luz usada para gerar radiação no comprimento de onda 
característico de cada elemento. A mais comum é a lâmpada de cátodo 
oco.
Fonte de Radiação
48
C
u
tr
A
A
La
ec
m
p
Sp
Base
Janela de
 quartzo
Invólucro de pyrex
Anodo
Catodo
Pino de alinhamento
Contato elétrico
Pinos de identificação
49
Catodo oco
Anodo
M 
Descarga elétrica
Ne+
EmissãoExcitação
Relaxação
Fóton específico
Do átomo excitado
En
Eo
En
Eo
e-
e-
M* 
50
O monocromador isola um comprimento de onda analítico específico emitidos 
por uma lâmpada de catodo oco, excluindo linhas não analíticas.
Monocromador
51
Grade
Fenda
Saída
Fenda
Entrada
Espelho
esférico
Espelho 
esférico
Largura da 
Fenda
Angulo da grade 
determina o comprimento 
de onda da fenda de saída
52
blaze angle
Angulo de incidência
angle of attack
53
54
 Resonance Line Resonance Line Resonance Line
Slit Width Slit Width Slit Width
Calibration 
Curvature
55
Um detector foto-sensível (usualmente um tubo fotomultiplicador - PMT) converte a energia 
luminosa em um sinal elétrico.
Detector tubo fotomultiplicador
56
Energia
luminosa
Fotocatodo
Anodo
Dinodos
(9-13)
Janela de
quartzo
Isolante
*Aplificação do sinal em um fator de 100 milhões
e-
e-
e-e-
e-e
- e-
e-
e-e-
e-
e-
e-
Corretor de fundo
57
§ Usado para medir absorção Usado para medir absorção 
molecularmolecular
§ Faixa de trabalho 190 - 425nmFaixa de trabalho 190 - 425nm
§ Gás de enchimento DGás de enchimento D22
§ Descarga de corrente excita o gás DDescarga de corrente excita o gás D22
§ Emissão contínua através da janela Emissão contínua através da janela 
de quartzode quartzo
Anodo
Abertura
Janela de
quartzo
Catodo
termoiônico
58
Deuterium Lamp Intensity vs Wavelength
00,2
0,4
0,6
0,8
1
190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490
Wavelength
I
n
t
e
n
s
i
t
y
Deuterium Lamp Intensity vs Wavelength
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490
Wavelength
I
n
t
e
n
s
i
t
y
Normal RangeNormal Range
 190-300 nm190-300 nm Lower HCL mA’sLower HCL mA’s
 300-425 nm 300-425 nm 
 No DNo D2 2 
425-900 nm425-900 nm
Absorção 
Atômica
Absorção 
Atômica +
Fundo
Fundo
FUNDAMENTOS
Chama Química
60
61
Regiões da Chama
 Cone externo: recombinação
 Região interconal: parte da 
chama mais utilizada
Cone primário: emissão de bandas de C2, 
CH, e outros radicais
Chamas ar-acetileno (2250 oC)
C2H2 + O2 + 4N2  2CO + H2 + 4N2
C2H2 + 5/2O2 + 10N2  2CO2 + H2O + 10N2
Emissão de bandas (maiores intensidades)
CH (431,4 nm)
C2 (473,7 e 516,5 nm)
OH (306,4 nm)
Chamas óxido nitroso-acetileno (2850 oC)
C2H2 + 2N2O  2CO + H2 + 2N2
 C2H2 + 5N2O  2CO2 + H2O + 5N2
Emissão de bandas
CN (590,6 nm)
NH (336,0 nm)
65
66
• ar/C2H2 ~ 30 elementos
• N2O/C2H2 ~ 68 elementos
•
67
Em
 d
ir
e
çã
o
 a
 c
h
am
a
M+(g)  M+*(g) (excitação do íon)
 -1e-
M(g)  M*(g) (excitação do aerossol)

MX(g) (vaporização do líquido) 

MX(l) (fusão do cristal)

MX(s) (vaporização do solvente)

MX(l) (formação aerossol)

MX(l) (solução contendo analito)
68
Chama estequiométrica Chama redutora
69
Chamas Redutoras: 
Excesso de gás combustível (C2H2)
*Utilizadas na determinação de elementos com tendências a formar
 óxidos refratários (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mo, Cr, Sn)
-limitações: alta emissão devido aos carbonos não queimados
Chamas Oxidantes:
Pouco gás combustível (C2H2)
*Utilizadas na determinação de elementos com características mais
 voláteis e metais nobres (Au, Ir, Pd, Pt, Rh, etc)
Preparo da 
amostra
Solução 
Estoque
Padrão de 
calibração
Diluições
Amostra com o 
analito a ser 
quantificado
0 1 2 3
Soluções com 
concentração conhecida
Visão Macro – Procedimento comumente usado
4 mg L-1
	Slide1
	Slide16
	Slide3
	Slide4
	Slide6
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	Slide5
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	Slide 28
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	Slide 35
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	Slide280
	Slide293
	Slide28
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	Slide294
	Slide20
	Slide300
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	Slide34
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	Slide40
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	Slide43
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	Slide50
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	Slide52
	Slide295
	Slide296
	Slide297
	Slide53
	Slide54
	Slide55
	Slide59
	Slide60
	Slide 70