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Espectroscopia de Absorção Atômica | Conceitos básicos

Trouxemos para vocês os elementos essenciais da teoria por trás da técnica analítica de espectroscopia de absorção atômica (EAA). Eles estão descritos de forma simples e fácil de entender.

A espectroscopia de absorção atômica (EAA) está baseada na propriedade de absorção da luz por átomos livres. Todos os átomos podem absorver luz, mas só em comprimentos de onda correspondentes aos requerimentos de energia do átomo em particular. Em outras palavras, cada elemento absorve luz em comprimentos de ondas específicos e únicos e não absorve luz de forma alguma em outros comprimentos de onda. Por exemplo, em uma amostra multi-elementar (como cobre, chumbo, ferro e níquel), só o cobre irá absorver luz no comprimento de onda característico do cobre. Além disso, a quantidade de luz absorvida depende do número de átomos presentes no caminho que o feixe de luz percorrerá. Todos esses fatores irão permitir que a EAA possa ser usada como uma ferramenta útil na análise quantitativa.

Na prática, medir a quantidade de luz absorvida por diversos padrões conhecidos permite a construção de uma curva de calibração. Então, a concentração desconhecida da amostra pode ser facilmente determinada baseada na quantidade de luz que ela absorve.

LEI DE LAMBERT E DE BEER

A quantidade de energia luminosa que é absorvida nesse comprimento de onda depende da concentração de átomos no meio (conforme a lei de Lambert e a lei de Beer).

A lei de Lambert diz que a porção de luz absorvida por um meio transparente é independente da intensidade da luz incidente e cada camada sucessiva de meio absorve uma igual fração da luz que passa por ela.

A lei de Beer diz que a luz absorvida é proporcional ao número de átomos absorventes no meio.

Matematicamente, quando a luz de intensidade Io passa pelo meio de comprimento x com um átomo de concentração C, a intensidade I do feixe de luz emergindo do meio é dada pela equação:

                                    I = Io e-kCx

Onde o K é uma constante de proporcionalidade (coeficiente de absortividade). A absorção do meio A é definida como:

A = lg (Io/I) = kCx

Esta equação diz que a absorbância A do meio é linearmente proporcional a concentração dos átomos a serem absorvidos. O coeficiente de absortividade K (ou absortividade) pode ser determinado pela construção de uma curva de calibração (isto é, plotando-se a absorbância versus a concentração conhecida da amostra). A inclinação da curva de calibração é kx, e x pode ser facilmente medido ou já conhecido. Concentrações desconhecidas da amostra podem ser determinados pela curva de calibração baseada na absorbância medida.

PROCEDIMENTO PADRÃO

De qualquer jeito, todos os métodos de EAA podem ser quebrados no seguinte procedimento:

  1. Uma amostra tem uma quantidade desconhecida de um elemento conhecido (por exemplo, a amostra contém chumbo, mas não se sabe o quanto). A amostra pode ser transformada em uma solução homogênea e liquida.
  2. Um solução branco deve ser preparada, geralmente usando-se o solvente da amostra. Este branco não pode conter nenhum elemento de interesse.
  3. Uma série de soluções padrão devem ser preparadas. Estes padrões devem ter concentrações conhecidas e variadas do elemento de interesse. Estes padrões são usados para preparar a curva de calibração.
  4. O branco deve ser analisado para que o equipamento use sua leitura como o valor zero de absorbância. Este é o valor de absorbância para uma amostra com concentração zero do elemento de interesse.
  5. Todas as soluções padrão devem ser individualmente analisadas.
  6. Com essas leituras, a curva de calibração é construída. Para o branco e cada solução padrão, o valor da absorbância deve ser colocado no gráfico contra o valor da sua concentração.
  7. A amostra desconhecida deve agora ser analisada. A concentração de uma amostra desconhecida, baseada no seu valor de absorbância, pode ser determinada pela curva de calibração.

 

TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA

Existem três técnicas principais de EAA: EAA de chama, EAA de forno de grafite e EAA de geração de vapor. Cada uma dessas técnicas tem suas vantagens e desvantagens. Cada uma tem aplicações específicas para as quais ela é a melhor técnica de EAA.

Por exemplo, a EAA de chama é adequada para análises onde a amostra tem quantidades acima das consideradas “traço”, e onde um alto rendimento de amostra, facilidade de uso e investimento inicial baixo são requerimentos do usuário.

A EAA de forno de grafite é ideal para amostras em níveis de concentrações em ppb e onde o número de amostras é limitado.

A EAA de geração de vapor é útil para determinar elementos que formam hidretos voláteis em níveis de concentração muito baixas (sub-traço).

 

Em nosso próximo artigo vamos detalhar um pouco mais o uso de cada uma das técnicas de EAA, acompanhe!


Saiba mais sobre aplicações de espectrocoscopia nos artigos que fizemos sobre detecção e quantificação de metais:

 


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