Aula 6 emissão atômica CLESIO

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ESPECTROMETRIA DE EMISÃO 
ATÔMICA 
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Prof. Clésio S. Paim 
Fundamento da espectrometria atômica 
Emissão 
Absorção 
Energia: chama, plasma. 
Atomização (transforma em vapor): chama, forno de grafite. 
Energia - Absorção da luz: fonte primária (lâmpada); 
Na técnica de emissão, a chama ou o plasma servem para dois propósitos: (i) converter o aerossol 
da amostra em um vapor atômico (“estado fundamental”) e (ii) excitar, termicamente os átomos. 2 
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Fundamento da emissão atômica 
 Espectrometria de emissão atômica é o método que permite 
determinar a concentração de um elemento em uma amostra pela 
medida da intensidade de uma das linhas de emissão do elemento; 
 
 A determinação é feita no comprimento de onda correspondente 
as linhas de emissão dos elementos; 
 
 As fontes de emissão em espectrometria de emissão atômica 
devem possuir energia para gerar átomos neutros e para excitar os 
elementos de interesse; 
 Métodos: 
- Espectrometria de emissão de 
chama (Fotometria de chama); 
 -Espectrometria de emissão 
ótica com plasma indutivamente 
acoplado; 
Comprimentos de 
onda (λ) de 
emissão do 
elemento sódio em 
seus respectivos 
níveis de energia. 
Fundamento da emissão atômica 
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Fundamento da emissão atômica 
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Espectrometria de emissão de 
chama (Fotometria de chama) 
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Fundamento da emissão atômica 
 Medida da intensidade da radiação emitida por uma pequena 
fração de átomos no estado excitado; 
 EMISSÃO DE LUZ VERIFICADA: provocada pelo efeito térmico; 
 
 Apresenta boa sensibilidade sendo utilizada, principalmente, para 
a determinação de metais alcalinos; 
Fotometria de chama 
Para outros metais o calor da chama 
não é suficiente para excitar seus 
elétrons, permanecendo o átomo 
no estado fundamental. 
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Fundamento da emissão atômica 
 No geral, elementos cuja energia de excitação é baixa 
(emitem em λ > 400 nm, Na, Ca, K) são determinados com 
maior sensibilidade por espectroscopia de emissão atômica; 
 Exemplo: λ emissão do Na = 589 nm; 
 
 Metais com alta energia de excitação (absorvem radiação 
mais energética, pequeno λ: Zn, Ni, Fe) são determinados por 
espectroscopia de absorção atômica ou emissão com 
plasma; 
 Exemplo: λ absorção do Zn = 214 nm. 
Fotometria de chama 
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Equipamento de emissão atômica 
Fotômetro de chama 
 Equipamento consiste de 
uma chama normalmente 
produzida por mistura ar – 
GLP (1700 a 1900 °C), um 
monocromador e um 
detector; 
 PROTEÇÃO: 
desligamento automático 
falta de gás. 
 Faixa linear: 1 – 100 µg/ml; 
 Repetibilidade: aprox. DPR 1%; 
Volume de amostra: 3 a 5 ml; 
Tempo de leitura: 6 a 8 seg. 
chaminé 
nebulizador 
Local de 
aspiração 
Válvula de 
ajuste do gás 
teclado 
Liga/desliga 
Visor da chama 
Fundamento da emissão atômica 
Fotometria de chama 
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Equipamento de emissão atômica 
Fotômetro de chama 
Equipamento de duplo canal: análise simultânea de sódio e potássio 
com filtros opcionais para cálcio e lítio. 
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Fundamento da emissão atômica 
Interferências: 
 Semelhantes às observadas na Espectrometria de absorção atômica; 
 Interferências espectrais causadas pela emissão de bandas de 
rotação-vibração molecular, tais como OH (310-330 nm), NH (em torno 
de 340 nm), N2
+ (em torno de 390 nm), etc. 
 Interferências químicas: formação de sais estáveis de cálcio (fosfato, 
sulfato); 
 Interferências físicas: viscosidade. 
Fotometria de chama 
COMO MINIMIZAR 
- Utilizar, se necessário, o método de adição do padrão 
- Otimizar temperatura da chama 
- Preparar padrão no meio mais semelhante ao da solução 
amostra 
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Procedimento de operação: 
 Ajustar o zero com o solvente no comprimento de onda de 
análise; 
 Injetar a solução de referência mais concentrada e ajustar a 
sensibilidade desejada; 
 Determinações realizadas por comparação com soluções de 
referência contendo concentrações conhecidas do analito; 
Fundamento da emissão atômica 
Fotometria de chama 
 Métodos para determinação: Método de padrão externo (curva) 
direta, método de adição padrão ou método de padrão interno (Li); 
 Vantagens: custo, uso rotineiro, desempenho analítico (boa 
exatidão, precisão e limite de detecção); 
 Desvantagem: análise de poucos elementos - substituído por 
eletrodos seletivos. 
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Fundamento da emissão atômica 
Aplicações 
-Análises clínicas: determinação de sódio, potássio, lítio e cálcio 
em líquidos biológicos (saliva, plasma, urina); 
-Análise farmacêutica: determinação de sódio e potássio em 
soluções fisiológicas (cloreto de sódio, Ringer lactato), lítio em 
comprimidos; 
- Laboratório de alimentos: determinação em isotônicos, sódio 
em alimentos; sódio, potássio e cálcio em sucos de frutas; 
- Água mineral: determinação de sódio e potássio; 
- Produtos agrícolas: potássio em fertilizantes e disponibilidade 
no sol. 
Espectrometria de emissão ótica com 
plasma indutivamente acoplado 
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 Fonte espectroscópica de emissão mais utilizada, muito 
abrangente, elevada sensibilidade e multielementar; 
 
 Utiliza o plasma com fonte de atomização e excitação dos 
elementos; 
 
 Ampla faixa linear para construção de curvas padrão; 
 
Menor interferência; 
 
 VANTAGENS: elevada sensibilidade e alguns modelos permitem a 
determinação simultânea de vários elementos. 
 
 DESVANTAGEM: relativamente caro para aquisição ($50.000 a 
$300.000) e manutenção, 1 m3 de argônio para cada hora de operação. 
Fundamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
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 Aerossol da amostra introduzido em uma fonte de plasma, onde é 
evaporado e dissociado em átomos e íons livres que são excitados; 
Fundamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
 Alta temperatura: geração de radiação 
policromática a partir da emissão de 
vários elementos da amostra; 
 Plasma: 2 vezes mais quente que a 
chama. 
 Temperatura mais elevada, a 
estabilidade e o ambiente quimicamente 
inerte da atmosfera de argônio eliminam 
a maioria dos interferentes químicos 
encontradas usando chamas. 
 Plasma: gás parcialmente ionizado de elevada temperatura 
(6000 a 10.000 °C); 
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 Necessário o uso de um monocromador ou policromador com 
elevada capacidade de resolução para separação dos comprimentos 
de onda característicos para cada elemento; 
Fundamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Xxxxxxx
xxxxxxxx
xxxx 
 Intensidade da emissão em 
determinado comprimento de onda: 
análise quantitativa. 
 Detecção de comprimentos de 
onda específicos: análise 
qualitativa; 
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Equipamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
XXXXXXXX 
EMISSÃO 
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Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Câmara de nebulização 
xxxxxxxxx
xxxxxxxx 
Antes da câmara 
Após a câmara 
Equipamento 
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Equipamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Nebulizador ultrassônico 
• Amostra enviada para um cristal piezolétrico 
(nebulizada e arrastado por Argônio) 
• Tubo aquecido: solvente evaporado 
• Região resfriada: solvente condensado e 
eliminado 
• Câmara aquecida, onde o solvente residual é 
removido por uma membrana microporosa 
• Partículas sólida do analito atingem o plasma 
• A energia do plasma não é gasta para 
evaporar o solvente, melhorando eficiência do 
processo de atomização 
• Além disso, uma fração maior da amostra 
alcança o plasma) LD Ni
+ = 10 x menor 
↑conc. do analito 
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 
Equipamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Formação do plasma 
na tocha 
Formação do plasma - início da 
ionização do 
Argônio (Ar) – centelha de uma 
bobina de Tesla; 
Ar0 Ar+ + e- 
A bobina de indução é 
alimentada por um gerador de 
radiofrequência (campo 
magnético oscilatório) capaz 
de produzir cerca de 2 kW de 
energia. 
(Ar+) + (e-) interagem com o 
campo magnético oscilante 
provocando colisões entre 
(Ar0 e Ar+) e (Ar0 e e-) gerando 
mais Ar+ + e- sustentado a 
temperatura do plasma 
Bobina de tesla: transformador 
ressonante que é capaz de 
produzir, sob altas frequências, 
tensões acima de um milhão de 
volts. 22 
6.000 °C 
8.000 °C – 10.000 °C : região de análise 
Tempo de residência de 2 ms. 
Plasma: núcleo brilhante, branco e opaco 
com uma cauda na forma de chama 
Alta temperatura: menos interferentes que a chama 
(completa dessolvatação, vaporização e atomização). 
Equipamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Formação do plasma na tocha 
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Equipamento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Sistema de detecção - Análise multielementar 
sequencial 
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Análise multielementar simultânea - um detector para cada elemento 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
policromador 
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Análise multielementar simultânea - um único 
detector (dispositivo de injeção de carga) 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
 Detector sensível em λ de 165 a 1000 nm, 
que permite a obtenção de todas as 
informações da amostra; 
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Permite selecionar o λ ótimo para cada 
elemento em qualquer tipo de amostra. 
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Interferência da matriz 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
Interferência espectral: sinais 
indesejados que se sobrepõem ao sinal 
do analito 
Método de adição de padrão: 
determinação de estrôncio na 
água de aquário 
Interferência química: pequena devido a alta temperatura 
Como escolher o melhor λ ? 
Espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado 
 Necessidade de sensibilidade e de evitar interferentes a partir 
de outras linhas de emissão de outros constituintes na amostra; 
 Como selecionar o 
melhor λ ? Sinal intenso e bem resolvido de outros sinais de emissão 
 Espectro de emissão atômica 
apresenta abundância de linhas 
de emissão, é inevitável que 
algumas linhas de emissão de 
diferentes compostos se 
sobreponham; 
Xxxxxxxxxx
xxxxxxxxx 
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COMPARAÇÃO COM OUTROS MÉTODOS 
Número de elementos analisados 
Custos: 
Fotômetro de chama: R$ 5.000 a 15.000 
Absorção atômica chama: $10.000 – 50.000 
ICP: $ 80.000 – 200.000 
Grafite 
chama 
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COMPARAÇÃO COM OUTROS MÉTODOS 
LIMITE DE DETECÇÃO 
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 Determinação de constituintes majoritários e traços de 
metais em amostras de águas e efluentes; 
 
 Determinação de constituintes inorgânicos em produtos 
de petróleo, alimentos, amostras geológicas, 
biológicas e no controle de qualidade industrial. 
COMPARAÇÃO COM OUTROS MÉTODOS 
APLICAÇÕES 
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HOLLER, J. F.; SKOOG, D. A.; CROUCH, S. R. Princípios em Análise 
Instrumental. 6. ed., Editora Bookman, Porto Alegre, 2009. 
 
HARRIS, D. Análise Química Quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC 
Editora, 2001. 
 
Brasil. Farmacopeia Brasileira, volume 1 e 2. Agência Nacional de 
Vigilância Sanitária. Brasília: Anvisa, 2010. 
 
MENDHAM, J.; DENNEY, R.C.; BARNES, J.D.; THOMAS, M.J.K. VOGEL 
Análise Química Quantitativa. 6. ed., LTC, Rio de Janeiro, 2002. 
 
SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J.; CROUCH, S.R. Fundamentos de 
Química Analítica. 8. ed., Editora: Cengage Learning, São Paulo, 2006. 
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REFERÊNCIAS