ICP OES

1. ICP OES ALGUNS ASPECTOS

2. Espectroscopia Atômica • Espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS) • Espectrometria de absorção atômica com vaporização eletrotérmica (ET AAS) • Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado(ICP OES)

3. Io It Detector Detector Fonte Atomizador Monocromador Monocromador Tubo Quartzo Chama Forno de Grafite Plasma Espectrometria de Absorção Atômica Espectrometria de Emissão Atômica Atomizador Fonte

4. Espectroscopia Atômica Conjunto de técnicas fundamentadas na interação entre a radiação e os átomos no estado livre Os comprimentos de onda no qual estas variações de energia ocorrem são exatamente os mesmos para emissão e absorção

5. Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acopladoICPOES • Emissão de radiação eletromagnética nas regiões UV e VIS do espectro por átomos e íons, após excitação eletrônica em um gás a alta temperatura • 1964 - Greenfield, Fassel: uso do plasma como fonte de excitação • 1974 - primeiro ICP OES comercial

6. O QUE É PLASMA?  O Plasma é um gás altamente ionizado contendo igual número de elétrons e íons positivos  O Plasma é eletricamente condutivo  O Plasma é afetado pelo campo magnético  O Plasma é uma fonte de emissão ideal e adequada para análises rápidas e multielementares

7. CARACTERÍSTICAS DO ICP OES • Baixo nível de radiação de fundo • Baixo limite de detecção • Análise multielementar/rápida • Ampla faixa de calibração • Apresenta poucas interferências

8. ICP OES - INSTRUMENTAÇÃO

9. INSTRUMENTAÇÃO Espectrômetro Gerador de RF Tocha Computador Introdução da amostra Detetor Impressora

10. Geração do plasma Tocha • três tubos concêntricos de quartzo (15 a 30 mm de diâmetro), com entradas independentes para cada seção anular • posicionada concentricamente à bobina de indução, que está acoplada a um gerador de rádio-frequência

11. Geração Do Plasma Bobina de Indução • construída com tubo de cobre • resfriada com fluxo de água refrigerada Gerador de Rádio-freqüência • opera com frequências que variam de 4 a 50 MHz (27 e 41 MHz) e potências de 1,0-2,0 kW

12. Geração do Plasma • Para Se Transformar Um Gás Em Plasma Arrancar Elétrons E Produzir Íons • Para Gerar O Plasma  Descarga Elétrica  Centelha (Bobina Tesla) • Para Manter O Plasma  Campo Magnético  Cargas fluindo em um campo magnético tem alta energia cinética

13. Geração do Plasma - O Acoplamento Indutivo

14. Geração do Plasma - O Acoplamento Indutivo • Uma bobina tesla é usada para semear os primeiros elétrons e gerar íons na região da bobina de indução • Íons e elétrons resultantes alcançam a região na altura da bobina de indução, o plasma é gerado e mantido pelo movimento caótico das partículas carregadas em um campo eletromagnético que oscila em alta freqüência.

15. Geração do Plasma Gás Refrigerante ou Plasma Gás • fluxo de argônio tangencialmente entre o tubo externo e intermediário • isolamento térmico do tubo externo da tocha • centraliza radialmente o plasma • 12 – 18 L/min

16. Geração do Plasma GÁS AUXILIAR • fluxo de argônio no tubo intermediário • estabilizar o plasma • 0,7 – 1,0 L/ min

17. Geração do Plasma • GÁS DE ARRASTE • fluxo de argônio no tubo central • conduzir a amostra na forma de aerossol para o plasma • 0,7 – 1,5 L/min

18. Geração do Plasma ARGÔNIO • elevado potencial de ionização, superior à maioria dos elementos químicos (15,8 eV) • requer menos que 500 Kcal/mol para dissociar-se e ionizar-se • custo

19. Distribuição de Temperatura do ICP OES

20. Vantagens • átomos da amostra permanecem cerca de 2 ms em temperaturas entre 4000 e 8000 K • atomização é mais completa, menos problemas de interferências químicas • efeitos de interferência por ionização são pequenos, devido concentração muito grande de elétrons

21. Vantagens • Atomização ocorre em meio quimicamente inerte • Temperatura da seção transversal do plasma é relativamente uniforme  efeitos de auto-absorção e auto-reversão não são encontrados  curvas de calibração lineares em muitas ordens de grandeza de concentração

22. Visualização da Tocha do Plasma

23. Plasma: das gotas de amostra às linhas de emissão

24. Introducão de amostras Introducão de amostra líquida (a) Bomba Peristáltica (b) Nebulizadores (c) Camâras de nebulização Introdução de amostra sólida • Inserção direta de amostra sólida • Vaporização Eletrotérmica • Ablação por Laser • Nebulização de Suspensão

25. Introdução de Amostras Nebulizadores Nebulizadores Pneumáticos Nebulizadores Ultrasônicos

26. Concêntrico • fluxo cruzado • disco poroso • Babington.

27. Câmaras de Nebulização  Aerossóis gerados por fluxos cruzados ou por nebulização em V não podem ser introduzidos diretamente porque eles resfriam o plasma e podem até extingui-lo.  Para evitar interferências da matriz, adiciona-se uma câmara atomizadora antes do plasma cuja função é reduzir o diâmetro das partículas até a faixa ideal (10 µm).

28. Câmaras de Nebulização  Câmara com Elemento de Impacto  Câmara de Duplo Passo  Câmara Ciclônica

29. Transdutores • Fotomultiplicadores • Detectores de estado sólido

30. Tipos de Instrumentos ICP OES • SEQUENCIAL • Flexível (qualquer elemento, qualquer ) • Custo baixo • Um elemento por vez • Mais lento • Menos precisão • SIMULTANEO • Flexível (qualquer elemento, qualquer ) • Custo alto • Rápido, vários elementos por vez • Melhor precisão

31. ICP OES X FAAS • Custo alto – gás - monocromador • Multielementar • Rapidez • Melhor precisão • ótimas condições para todos os elementos • Ampla faixa linear • aplicável a muitos elementos

32. Universidade Federal da Bahia INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM QUÍMICA GRUPO DE PESQUISA EM QUÍMICA ANALÍTICA Avaliação de procedimentos de extração parcial de metais traço em sedimentos estuarinos visando determinação por espectrometria atômica. Mestranda: Maribel Costa Silva Orientadora: Profª Drª Maria das Graças Korn Co-Orientadora: Profª Drª Vanessa Hatje

33. Metais Traço Investigados

34. OBJETIVO Avaliar a eficiência de procedimentos de extração parcial, em uma única etapa, de metais traço em sedimentos estuarinos.

35. AGITAÇÃO MECÂNICA : Massa 0,50g de amostra Tubo de teflon Tempo de agitação Soluções Extratoras Agitação Mecânica HOAC 0,43 mol L-1 e 0,11 mol L-1 16horas 12horas HCl 1 mol L-1 1hora EDTA 0,05mol L-1 Centrifugação 10min Sobrenadante ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn

36. Sonicação: Massa 0,50g de amostra Soluções Extratoras / Tempos Estudados: Erlenmayer • HCl 1 mol L-1:5, 10 ,15,20, 30, 45, 60 e 75 min • HOAC 0,43 L-1:15,30,45,60 e 75 min • HOAC 0,11 mol L-1:15,30,45,60 e 75 min • EDTA 0,05mol L-1 :10,15,25 e 30 min Sonicação Centrifugação 10min ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn Sobrenadante

37. Centrifugação Massa 0,50g de amostra Tubo de teflon Tempos Estudados : 30,45, 60, 120min para todas as soluções extratoras Agitação Mecânica Sobrenadante ICP OES Co,Pb, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn Centrifugação 10min

38. Comparação entre procedimentos. HCl 1mol L -1 Mn Pb Ni Zn

39. Comparação entre procedimentos HOAC 0,43 mol L -1 Mn Ni

40. Comparação entre procedimentos HOAC 0,11 mol L -1 Zn Ni Mn

41. Comparação entre procedimentos 30 EDTA 0,05 mol L -1

42. Considerações finais: • A solução de HCl 1 mol L-1 foi a melhor extratora nos três procedimentos investigados (agitação mecânica, ultra-som e centrifugação) quando comparada a solução de EDTA 0,05mol l-1 e ás soluções em meio acético(HOAC 0,43 mol L-1, e HOAC 0,11 mol l – 1). • A solução de ácido acético 0,43 mol L– 1 propiciou um meio extrator mais ácido e gerou maiores percentuais de recuperação quando comparados com os obtidos utilizando á solução 0,11 mol L– 1 deste mesmo ácido. • Percentuais de recuperação equivalentes ao método convencional foram obtidos para os analitos investigados utilizando um menor tempo de preparo de amostra em relação ao método convencional.Contudo, necessita de maior controle das variáveis . • A centrifugação sem prévio aquecimento, apresentou-se como um procedimento eficaz para extração de metais fracamente ligados propiciando diminuição das etapas de preparo de amostra comparada método convencional de agitação mecânica.Porém necessita de maiores estudos afim de proporcionar melhores resultados.