Vorrei sapere su cosa si basano l’assorbimento atomico e il plasma, in particolare per la determinazione quantitativa dei metalli (zinco). Grazie


Esaminando i nomi   delle due tecniche si possono già delineare
le caratteristiche  principali:

AAS
= atomic  absorption spettrometry

Il campione in fase
liquida viene aspirato  e immesso in una fiamma nella quale si origina un
vapore atomico. Le fiamme possono essere di due tipi :fiamma
aria(comburente) – acetilene(combustibile ) che raggiunge i 2300°C e
acetilene (combustibile)- protossido d’azoto(comburente)che raggiunge  i
2750°C  per metalli di più difficile atomizzazione quali  Al,Si,V.

Gli atomi dell’elemento
in esame che si  formano durante la combustione si trovano prevalentemente
allo stato atomico fondamentale e sono in grado  di assorbire luce di una
lunghezza d’onda caratteristica (lunghezza d’onda di risonanza o riga
analitica)  corrispondente alla transizione elettronica dallo stato
fondamentale al primo stato eccitato.

Come sorgente spettrale
per fornire la lunghezza d’onda caratteristica viene usata una lampada a
catodo cavo. Essa consiste di un catodo,costituito dallo stesso metallo
che si vuole analizzare circondato da un anodo di tugsteno.Applicando una
adatta tensione a questi elettrodi,il gas di riempimento della lampada (Ar)
viene ionizzato  e provoca un riscaldamento del catodo e conseguente
evaporazione degli atomi all’interno della lampada.Le collisioni tra gli
atomi del gas ed  gli atomi del metallo evaporato provocano l’eccitazione
di questi ultimi che ritornano allo stato fondamentale emettendo un
radiazione di lunghezza d’onda caratteristica.

Le eventuali
interferenze spettrali sono eliminate da un monocromatore che ha il
compito di separare la riga analitica .

Questa radiazione
,passando attraverso la fiamma nella quale è stato atomizzato il metallo
in esame

verrà assorbita dal
metallo e questo assorbimento sarà misurato.

Questa tecnica è
estremamente selettiva per l’elemento in esame.

Per lo Zn questa
lunghezza d’onda è 213,85 nm.

 

GFAAS =
Graphite
fornace atomic absorption spettrometry

La fiamma non è l’unico
modo di atomizzare in AAS .E’ stato anche sviluppato un metodo di
atomizzazione con fornetto di grafite :consiste di un tubetto portato ad
alta temperatura mediante corrente elettrica.Il campione (che in questo
caso può essere anche solido) subisce una serie di trasformazioni
(essiccamento ed incenerimento ) che lo porteranno  all’atomizzazzione.

Anche qui è presente
una lampada a catodo cavo che fornisce la riga analitica.

Il vantaggio
principale  è la maggiore sensibilità circa 1000 volte rispetto  alla
fiamma.

 

ICP

ICP-AES =ICP –OES

ICP = inductive
coupled plasma

AES=atomic emission
spettrometry

OES = optical emission
spettrometry

A differenza
dell’assorbimento atomico,questa tecnica è basata sull’emissione.

Il campione è portato a
temperature così alte (circa 10000° C )  da causare non soltanto la
dissociazione in atomi,ma  si va oltre con una notevole quantità di
collisioni  ( e conseguente eccitazione ) e ionizzazioni.Quando gli atomi
o ioni sono eccitati ,possono decadere ad uno stato più basso emettendo 
le energie di transizione .L’intensità della luce emessa ad una
determinata lunghezza d’onda è misurata e quantificata.

La formazione del
plasma,che è il vero protagonista di questa tecnica,può essere così
descritto: l’argon è mandato attraverso una torcia formata da tre tubi
concentrici di quarzo o altro materiale adatto .Attorno a questa torcia si
trova una spirale  di rame  collegata con un generatore di radiofrequenze
(RF).Quando un potenza di 700-1500 watts (RF Power) è applicata alla
spirale,si genera una corrente alternata dentro la spira che oscilla ad
una velocità corrispondente alla frequenza del generatore.Si formano campi
elettrici e magnetici alla cima della torcia.

Successivamente è
applicata una scintilla in questa zona e  gli elettroni del gas sono
strappati da rispettivi atomi.Questi elettroni sono accelerati dal campo
magnetico .Aggiungendo l’energia della spira ,si genera il fenomeno  detto
“induzione accoppiata “Questi elettroni ad alta energia, collidono con
altri atomi dell’argon ,in un reazione a catena che forma un plasma di
atomi di argon,elettroni e ioni.Il campione è introdotto nel
plasma,vaporizzato,atomizzato,eccitato e ionizzato.

Poiché la popolazione
che forma il plasma è composta da atomi ,a vari livelli ai
eccitazione,ioni,elettroni quando decadono a livelli energetici più bassi
emettono varie radiazioni a differenti lunghezze d’onda contemporaneamente
e quindi per uno stesso elemento si può far l’analisi considerando questo
fatto.

Lo Zinco non è un
elemento particolarmente difficile da determinare: anzi è molto sensibile
sia in AAS che in ICP. I limiti di rilevabilità con queste tecniche per lo
Zinco a 213,89 nm:

 

AAS

ICP

1ppb

0,1ppb

 

 

ppb = microgrammi/l

 


                            
Questo metallo è
ricercato in molti campi :nelle acque potabili e di scarico,negli oli
lubrificanti negli alimenti.Le due tecniche possono essere usate
indifferentemente ma attualmente l’ICP sta soppiantando  l’AAS per la sua
maggior velocità di analisi e la possibilità di determinare più elementi
contemporaneamente.