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Timestamp: 2017-02-26 01:33:04+00:00

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NavegarInteresesBiography & MemoirBusiness & LeadershipFiction & LiteraturePolitics & EconomyHealth & WellnessSociety & CultureHappiness & Self-HelpMystery, Thriller & CrimeHistoryYoung AdultNavegar porLibrosAudio librosNoticias & RevistasPartiturasExplorar todoSubirIniciar sesiónRegistrarseAnalisis InstrumentalANALISIS INSTRUMENTAL Instrumentos usados en análisis instrumental.
Las técnicas son de dos tipos:
Ópticas Electroanaliticas.
Ópticas: absorción, fluorescencia molecular, IR, absorción y emisión atómica, quimioluminiscentes. El instrumento, cualquiera sea la técnica , consta generalmente de cinco componentes:
Fuente de energía radiante (FER) Selector de banda (SB) Cubeta (donde se coloca la muestra) Detector (registra la señal) Registrador
Consideraciones generales de cada dispositivo: Fuente de energía radiante.
Para cualquier técnica la FER debe generar una radiación que sea lo suficientemente potente para ser detectada y medible fácilmente. Además esa FER debe ser estable y la potencia Po , potencia incidente, debe ser constante durante un determinado tiempo. Es decir , durante el tiempo de duración del análisis. Generalmente las FER están conectadas a una fuente reguladora de potencia. Dentro de las FER hay de dos clases: y Continuas y De línea Las FER continuas son aquellas que emiten radiación en forma continua en un todas las longitudes de onda de la región espectral. Es decir son aquellas que presentan un espectro de emisión que es una banda que va generalmente desde la zona del UV (aproximadamente 190 - 350 nm) hasta 800nm (visible). A mayor longitud de onda esta el IR. La emisión debe ser en un amplio rango de longitudes de onda. Suele n usarse en técnicas que involucran moléculas como absorción, fluorescencia y fosforescencia molecular.
Fuente de energía radiante continua usada en el UV En esta región el equipo viene con lámparas de Hidrogeno, de Deuterio, estas emiten radiación en la región del UV.
Conformación de estas lámparas. Constan de un tubo de vidrio al vacío que en su interior tiene H 2 o D2 a baja presión que cuando se produce una descarga eléctrica los electrones de esa 1
Analisis Instrumental descarga colisionan con las moléculas del gas y provocan la excitación hacia niveles energéticos superiores de los electrones del gas. Cuando esos electrones vuelven a su estado fundamental lo hacen emitiendo radiación continua en la zona del UV. Tiene n espectro continuo en la zona del UV Dentro de la zona del UV hay también lámparas de argon (Ar) , lámparas de xenón (Xe), lámparas de mercurio a alta y a baja presión. Estas también se usan en el UV pero son mas intensas que las anteriores. Particularmente la de Xe se utiliza en fluorescencia molecular. En la zona del visible se usa generalmente la lámpara de filamento de tungsteno o wolframio, este tipo de lámparas son como las que de los faros de auto. Es un tubo de vidrio al vacío con un filamento de tungsteno (wolframio) adentro. Cuando se hace una descarga eléctrica circula corriente que genera un calentamiento en el filamento de tu ngsteno y ese calentamiento provoca una emisión de radiación en la zona del visible en la zona del IR cercano. Alcanzan temperaturas de 3700K Hoy en día estas lámparas tienen en su interior una cierta cantidad de algún halógeno, generalmente I2 gaseoso, con el objeto de aumentar la vida útil de la lámparas, dado que las descargas pueden fundir o gastar el filamento . Esta aumenta porque el I 2 al ponerse en contacto con el tungsteno en estado gaseoso se une a este (I2W), y lo vuelve a unir al resto del filamento, por eso duran muchísimo más. Eso además hace que el máximo de emisión se desplace hacia la zona del visible . El IR se divide en tres regiones: cercano, medio y lejano. y En el cercano se puede usar la lámpara de Tg (Tungsteno) y En el medio y en el lejano las lámparas son de sólidos inertes que se calientan a temperaturas entre 1500 y 2000 K. Fuentes de línea Las FER de línea se caracterizan porque emiten un número limitado de bandas muy estrechas de radiación y cada una de esas bandas de radiación abarca un intervalo muy pequeño de longitudes de onda. Se dice que emiten líneas, un rango muy chiquito de longitudes de onda. En los gráficos se ven líneas (bandas muy estrechas). Este tipo de fuente se utiliza en las técnicas que involucran átomos (absorción atómica, en emisión atómica no se usa FER) La mas usada es la lámpara de cátodo hueco, otra es la lámpara de descarga sin electrodos.
LASER Hay un tercer tipo de fuente, ni continúa ni de líneas, que es el láser. El láser es una fuente de energía radiante muy intensa, que emite radiación en un ancho de banda muy estrecho pero en forma continua. Son fuentes que presentan una elevada resolución y suelen usarse mucho en la técnica Raman, absorción molecular e IR
Conformación de una fuente láser Medio activo, componente principal de la fuente, puede ser de un cristal sólido (generalmente rubí), un semiconductor (generalmente arseniato de galio), colorantes orgánicos o esta formado de un gas, general mente argon. El tubo es bombardeado por una fuente externa que excita a los electrones hacia niveles superiores, cuando vuelven hacia el estado fundamenta l emiten energía. Los espejos reflejan la radiación emitida , generando cascadas de electrones y esto hace que la intensidad de la radiación emitida sea mayor. El haz que emerge de esa fuente es una radiación muy potente. Cualquier tipo de las fuentes antes vistas forman parte del primer dispositivo de un instrumento , según la técnica se usan diferentes lámparas. Selector de banda Dentro de los SB tenemos los filtros y los monocromadores y y
Filtros: de absorción y de interferencia Monocromadores: los de redes y los de prismas
Función del SB: aislar un rango de longitudes de onda lo mas estrecho posible, es decir que esa radiación que emerge (Po) tiene que ser lo mas monocromática posible para que solamente emita un rango muy chiquito de longitud de onda (ley de Lambert-Beer, el rango es + ). La luz salida de la FER es policromática, se la hace lo menos ancha posible. Los instrumentos mas sencillos usan filtros Ancho de banda efectivo: esta relacionado con la resolución (por ejemplo 50nm es mucho). Hoy en día algunos instrumentos tienen un ancho de banda de 0,1 nm . Los filtros por lo general tienen anchos de banda relativamente grandes, sobre todo los filtros de absorción. El ancho de banda efectivo da una idea sobre la calidad del SB.
Hay dos clases de SB: filtros y monocromadores
Conformación de los filtros de absorción. Son dos vidrios coloreados que tienen la finalidad de absorber la radiación y un vidrio central, en un soporte plástico. La radiación que no fue seleccionada es transmitida generando el ancho de banda seleccionado, generalmente se usa en la región del visible. El ancho de banda de estos filtr os va de 20 a 250 nm Filtros de interferencia ( posteriores ): se usan tanto en la región del UV como en la región del visible, en algunos casos en la región del IR y proporcionan anchos de banda más estrechos que los anteriores. Tienen la característica de generar un ancho de banda efectivo en función de la interferencia óptica. Generalmente como material dieléctrico F2Ca o F2Mg
Una radiación incidente coincide con la radiación siguiente que incide en el material dieléctrico, se suman, se ponen en fase y así sucesivamente de tal manera que la emergente es estrecha y muy intensa. Interferencia óptica constructiva. Las restantes radiaciones pasan, se pierden. Hoy en día son los más usados.
Monocromadores: se tienen los de redes y los de prisma. Tienen diferentes resoluciones Los instrumentos que tiene monocromadores permiten hacer un barrido espectral, por lo tanto se puede hacer un curva espectrometrica. Conformación de los monocromadores Constan de una rendija de entrada por donde penetra un haz de radiación policromatica, es la encargada de selecciona r. Además tiene dos espejos o lentes colimadores que tienen la función de generar, producir, un haz de radiación paralelo, tiene además un sistema dispersivo que puede ser una red de reflexión o un prisma que tiene la función e dispersar a la radiación en sus longitudes de onda individuales. Hoy en dia la mayoría usan redes de difracción, los prismas son mas caros. Tiene tambien una venta na o rendija de salida que selecciona o aisla el ancho de banda deseado. Redes de Reflexion El haz incide en el espejo colimador, que genera haces paralelos que inciden en el sistema dispersivo (por ejemplo una red de reflexión. El Angulo de incidencia es distinto al Angulo inicial) cuando la radiación incide en la red se produce un fenómeno de difracción (fenómeno que genera la dispersión de la radiación) y esa radiación va contra el segundo espejo y sale por la rendija de salida, siendo lo mas estrecha posible. La cantidad de dientes de la red varia la aliad, van desde 300 a 2500 dientes. Prismas En los instrumentos que tiene prisma también hay una rendija de entrada, una lente colimadora , pero el fenómeno de dispersión ocurre por un proceso de refracción (desvío de la dirección). Luego pasa por una lente focalizadora (movil) hacia la ventana de salida. Hoy en día los instrumentos tienen redes. El material del prisma varia según el uso, l os prismas de cuarzo se usan en el UV y de vidrio se usan en el visible, lo cual constituye una limitación. Cubetas Hay de muchos tipos y formas, según la región de trabajo (redondas, cuadradas, de flujo, etc.) En el UV generalmente las cubetas son de cuarzo o sílice fundido, en la región del visible pueden ser de vidrio o plástico. En el IR son de un vidrio especial o cubetas que tienen una ventana de NaCl cristalino. Se seleccionan según región. Las cubetas no deben tener imperfecciones y deben estar limpias. Detectores Dispositivos que tienen la función de detectar la energía radiante que les llegue y traducirla en una señal que sea fácilmente medible, esta señal generalmente es eléctrica. Deben tener ciertas características: deben ser estables e un amplio intervalo de longitudes de onda, una elev ada sensibilidad en la región de trabajo, además deben presentar una elevada relación señal-ruido (R=señal/ruido). La señal eléctrica que se genera en el detector debe ser
Analisis Instrumental proporcional a la potencia de radiación que llega al detector. Tienen que dar una respuesta rápida. Dentro de los detectores hay dos grupos y Fotoeléctricos: de tipo A y B y Térmicos
Fotoeléctricos. Son los que se utilizan en el UV , en el visible y en el IR cercano Térmicos: se respuesta se basa en el poder calorífico que brinda la radiación (esto se vera mas adelante),se utilizan generalmente en la zona del IR.
Dentro de los fotoeléctricos se tienen dos tipos, en general los fotoeléctricos, el A y el B se basan en que tiene una superficie que tiene la capacidad de absorber la radiación electromagnetica, esta absorción genera la emisión de ey entonces da lugar a una fotocorriente En el primer grupo, llamado A la absorción de energía radiante provoca la emisión de electrones y genera una fotocorriente desd e la banda de conducción hasta la banda de valencia y eso también genera una fotocorriente. Grupo A ± tres tipos de detectores característicos. y Celda fotovoltaicas y Fototubos de vacío y Tubos fotomultiplicadores Grupo B y Fotodiodos y Fotodiodos dispuestos linealmente
Celda fotovoltaica: generalmente se utilizan en instrumentos muy sencillo s que se usan para mediciones directas (de campo), en la región del visible y esta formado por un tubo de vidrio que en su interior tiene un electrodo de Cu, sobre la superficie de ese electrodo se deposita un material semiconductor, generalmente selenio, y a su vez se lo recubre con un baño de Ag o Au. Cuando incide la radiación que proviene de la fuente de energía radiante, se produce una promoción, una excitación de los electrones del material semiconductor, se genera una corriente de e-, esta corriente es recolectada por el electrodo y es la que se mide, es proporcional a la cantidad de radiación que incidió. Fototubos de vacío: de los equipos más viejos. Ver fotocopia. Es un tubo de vidrio al que se le ha hecho vacío y que en su interior tiene un cátodo semicilíndrico y un alambre que actúa como ánodo, ese cátodo esta recubierto por un material fotosensible que cuando llega la radiación se genera una emisión de electrones que se dirigen al catodo generando una foto corriente y esa fotocorriente es proporcional a la radiación incidente. Esa fotocorriente es muy débil, estos instrumentos necesitan tener un amplificador. Tubos fotomultiplicadores: también se los llama PMT. Están formados por un tubo de vidrio al vacío que contiene un cátodo recubierto con un material fotosensible y un ánodo. La diferencia con el tubo al vacío es que entre el ánodo y el cátodo hay un conjunto de 9 o 10 plaquitas recubiertas por un
250 hasta 3000-3500 fotodiodos). En algunos casos se requiere amplificador. en aproximada mente 0. cualquiera de los dos tienen cuatro electrones en la capa de valencia . Este dispositivo esta colocado sobre una placa de vidrio o de cuarzo y todo el conjunto esta dentro de un recipiente al vacío. 1 segundos de distintas longitudes de onda. pueden ser analógicos. generando huecos positivos y e . Registrador Es uno dispositivo que decodifica la señal que llega y permite su lectura. Fotodiodos: están formados por unos dispositivos que esta recubierto por un material semiconductor. cuando se le agrega Galio es de tipo p. Cuando se le agrega (dopaje) As . Esquemas Existen diferentes tipos de instrumentos:
I-Simple haz II-doble haz (b) en el esp acio III doble haz temporal (c)
. se generan huecos positivos y negativos por aumento de temperatura. lo cual intensifica la señal haciendo innecesario el uso de amplificadores. incorporados o no. Es el único instrumento que la radicación policromatica incide sobre la muestra. digitales.Analisis Instrumental material fotosensible que se denominan dinodos que tienen la función de emitir o amplificar la emisión de electrones.más que los anteriores (nanosegundos). La respuesta es muy rápida .
Grupos B Los otros dos tipos de detectores se basan en que cuando absorben la radiación electromagnética provocan la promoción de electrones de la capa de conducción a la banda de valencia. Esos dinodos están colocados de manera tal que uno presenta potenciales men os negativos que el que precede. Generalmente como el material semiconductor se suele utilizar silicio o germanio . por tener este tipo de detector . estamos frente a un semiconductor tipo n. no usan SB de tipo monocromadores. colocan ese material semiconductor y a su vez le agregan como impurezas en algunos casos Galio y en otros casos Arsénico. el fotodiodo. Este tipo de detector se utiliza en instrumentos que se llaman ³arreglo de diodos´. Con este tipo de detector se puede hacer un barrido espectral muy rápidamente . sino que tiene espejos como sistema dispersivo. Este tipo de instrumentos. quiere decir que cuando se van a fabricar el detec tor . con el objeto de aumentar la capacidad conductora del material.que dan lugar a una fotocorriente.
Este tipo de material semiconductor tiene la característica de que cuando incide radiación electromagnética provoca la promoción de estos electrones que adquieren la energía suficiente como para romper el enlace que los mantiene en una estructura rígida y pasan a la banda de conducción.
Fotodiodos dispuestos linealmente: consiste en una serie de fotodiodos tipo n-p (200.
la radiación de la FER que pasa por la cubeta no perdería potencia. no para hacer curva espectrometricas Doble Haz: Se caracterizan en que cuando la radiación emergente del SB se divide en dos haces. Registra lecturas en todas las longitudes de onda. Se dice simple haz porque de la FER. de tal manera que una parte de la radiación pasa a través de una cubeta de referencia y la otra parte a la través de la muestra. No conviene usarlo para hacer barrido espectral porque no h ay forma de compensar las fluctuaciones de la FER. cada una llega a su detector. luego se pone la cubeta y se lleva a 100%T.Analisis Instrumental
Simple Haz: Es el mas sencillo. llega a la muestra solamente un haz de radiación. Cubeta.
. Este tipo de instrumento se calibra con blanco (de reactivo o agua destilada) El 0%T es automático.
Son instrumentos que tienen una conformación óptica muy sencilla pero tienen la característica de que pueden o permiten detectar en forma simultanea lectura en toda la región del espectro. Son instrumentos sencillos. Sino existiese la cuña. Hay dos cubetas (una de referencia do nde va el blanco y otra con la muestra)
Hay dos tipos Doble haz en el espacio: la radiación se divide en dos y de manera simultanea atraviesan la muestra y la cubeta de referencia . Estas fluctuaciones se deben mayoritariamente a cambios de voltaje en la FER y Permite hacer un barrido espectral Arreglo de diodos Hay un tercer grupo de instrumentos llamados instrumento multicanal o arreglo de diodos. permitiendo obtener mucha información rápidamente. cuyas señales convergen a un amplificador de l tal manera que se compensan para formar una sola señal que llega al registrador. es poco practico. se amplifica y registra. se usan para mediciones puntuales. Ventajas del instrumento de doble haz: y Las posibles fluctuaciones generadas por el ruido del instrumento pueden ser compensadas ya que existen dos haces. las señales van llegan a un único detector. Registrador. La cuña óptica disminuye la potencia de la radiación que pasa través de la cubeta de referencia para tener una intensidad semejante a la que proviene de la muestra. La conformación esa una FER. En cambio si disminuye la potencia e la muestra entonces la cuña achica la diferencia entre las intensidades de las señales.
Doble haz temporal: a la salida de la FER hay una espejo rotatorio que hace que la radiación pase a través de la cubeta de referencia y de la muestra alternativamente. Detector. Cuando se calibra habría que hacerlo con el blanco para cada longitud de onda. SB.
Es lo que se mide No radiante: generalmente se da por pérdida.Analisis Instrumental Esta formad por una FER seguida por la cubeta de la muestra. Son tecnicas mas selectivas. En la quimiluminicencia las moléculas son excitadas a través de una reacción química. Son técnicas donde las moléculas son excitadas por la acción de una fuente de energía radiante. En ambos casos la excitación genera la señal analitica. Esta energía en exceso se puede perder en diferentes procesos: y
Radiantes: se pierden o absorben en forma de foton . Este proceso que se debe a choques entre moléculas excitadas y el solvente. Los electrones tratan siempre de deshacerse de ese exceso de energía volviendo al estado fundamental. ya que no todas las moleculas tiene propiedades luminiscentes. h . Es tan rápido el proceso que la radiación policromatica no alcanza a destruir la muestra (en caso de que la muestra sea plausible de ser destruida por la radiación). Las primeras dos también se conocen como tecnicas fotoluminiscentes. luego un SB fijo y el detector que en este caso son diodos supuestos linealmente (muchos diodos n-p soportados por un chip) La radiación que incide sobre la muestra es policromatica. que le permite a los electrones absorber energía. una vez que la atraviesa el SB dispersa la radiación en sus diferentes longitudes de onda que llegan a los diodos. vibran juntos y se va perdiendo parte de esa energía hasta llegar a un nivel menor de energía
. transferencia o disipación de calor al medio
Procesos no radiantes Relajación vibracional.
Procesos luminiscentes
Fluorescencia molecular Fosforescencia molecular Quimioluminiscencia
Son técnicas de emisión. Conversión interna: es un proceso intramolecular.
Fundamento de la tecnica Al aplicar radiación se excita a las moléculas de tal forma que los electrones saltan a estados de energía superiores Cuando una molécula es excitada absorbe energía . es decir. ocurre entre estados vibracionales de un mismo nivel electrónico. ocurre cuando dos niveles electrónicos están muy próximos y generan un sola pamiento de los niveles vibracionales.
La molecula se excita en el UV y emite en el visible. La fluorescencia es un proceso también muy rápido (10 -6 a 10-10 segundos) Una de las características de la fluorescencia molecular. no siguen el principio de Pauli. que es la que produce la absorción depende de los factores anteriores . Se rompen enla ces y esa molécula original ya no es la misma. que se forma con energía transitoria. A longitud de onda bajas (UV) puede ocurrir que las molécu las sufran un proceso de disociación molecular. inestab le.
Fosforescencia molecular
Existe otro proceso no radiante que se llama cruce entre sistemas
Cruce entre sistemas: este proceso no radiante suele darse cuando por algún motivo (por ejemplo un solapamiento entre diferentes niveles vibracionales de estados electrónicos excitados singulete -triplete) los electrones pasan de un estado excitado .
En caso de producirse relajación vibracional y conversión interna. es porque hay per dida de energia por estos procesos no radiantes. de la ecuación E:h / se deduce que a menor longitud de onda mayor energia y viceversa. es que la fluorescencia ocurre entre niveles electrónico s de igual multiplicidad (singu lete. por el principio de Pauli . en algunos casos. provocar una predisociación de la molecular. Entonces si la molecula absorbe en el UV y emite en el visible. vuelven a su estado fundamental emitiendo energía (fotones) .
. Se puede definir fluorescencia molecular como la diferencia de energía desde el nivel vibracional mas bajo del estado excitado hacia cualquier nivel vibracional del estado fundamental.
Estos procesos ocurren muy rápido (de 10 -5 a 10-9 segundos) La longitud de onda aplicada en estas tecnicas. una vez que todos los electrones están en el nivel vibracional mas bajo del nivel electrónico excitado. electrones con spines apareados). A este proceso radiante se lo llama fluorescencia molecular. Pero aun en este estado triplete puede haber un exceso de energía que se pierde por relajación vibracional de manera que los electrones queden en el nivel vibracional mas bajo de ese estado triplete y de allí vuelvan al fundamental emitiendo energía . desde el punto de vista del proceso. Disociacion: ocurre cuando la energía es muy alta y rompe los enlaces de la molecula. a un estado excitado. Romper algún enlace y entonces el analito pasa a ser otro compuesto. con lo cual no tiene lugar el proce so de absorción. donde los electrones tienen los spines desapareados.Analisis Instrumental
Pre-disociacion : se debe a que la energía involucrada en el proceso de conversión interna puede . singulete. triplete.
y Kf= velocidad relativa de fluorescencia y Krv: relajación vibracional y Kces= cruce entre sistemas y Kce=conversión externa y Kci=conversión interna y Kpd= pre disociación y Kd= disociación Una molecular tiene características de ser fluorescente si Kces es mínimo o nula y Kci también. Ese proceso involucra la transferencia de energ ía entre las moléculas que son excitadas y las moléculas del solvente. Kpd y Kd deben ser nulas. Esta relacionada con medio y estructura.Analisis Instrumental Este proceso se denomina fosforescencia y en general toma un poco mas de tiempo que la fluorescencia (de 10 -4 a 10 segundos) La principal diferencia con la fluorescencia es que la fosforescencia ocurre entre niveles electrónicos de diferente multiplicidad (triplete) Conversion externa Puede darse otro proceso no radiante que es el proceso de conversión externa. Este parámetro relaciona las distintas velocidades relativas de los distintos procesos radiantes y no radiantes. Ese proceso provoca una disminución en la intensidad de fluorescencia y se conoce con el nombre de QUENCHING La disminución en la intesidad tambien puede deberse a la disociación y predisociación. para estimar o determinar esto existe un parametro ³rendimiento cuantico´ que esta presente en ambas técnicas 0E=hR ! h
Kf K f -K CES +K IE +K CI +K PD +K D
Este parámetro nos da una idea cualitativa para poder interpretar como pueden influir factores estructurales y el entorno químico en la intensidad de fluorescencia o fosforescencia. handbooks. cualitativamente)
. Es decir. Por eso se puede estimar las fluorescencias (si son fuertes o no. que la longitud de onda de emisió n sea mayor que la de absorción. es decir.
c(luz) .a mayor longitud de onda menor E P Teoricamente toda molecula que absorbe energia puede ser luminiscente. .). Ambas técnicas requieren una longitud de onda de excitación y necesitan una longitud de onda de emisión. Las longitudes de onda tienen la relacion exciatacion < emision . se necesitan dos selectores de banda. etc. pH. Esta en manuales. f es un valor entre 0 y 1. etc. Kpd y Kd están relacionadas con la estructura mientras que Ices y Kci dependen del medio (solvente.
Los hidrocarburos aromáticos. generalmente tienen características fluorescentes. ya que esto disminuye la intensidad de fluorescencia
. el grupo ±CH2. por ejemplo el benceno. S donde predominan las transposiciones n * y esto hace que la molécula tenga características fosforescentes.
La emisión siempre ocurre en la región del visible Factores que afectan las intensidades
Tipo de transiciones Uno de los factores fundamentales para que una molécu la sea fluor o fosforescente es el tipo de transiciones que presenta. que tiene trancisiones * . Es decir en la región del UV. por si solo tiene características fluorescentes. con dobles enlaces. Como a veces esto es impredecible (si tiene o no características de fosfo o fluorescente) se hacen siempre determinadas consideraciones. Generalmente las molecular que presentan fluorescencia son moléculas que presentan transiciones * y las que presentan fosforescencia son moléculas con transiciones n *. Rigidez Es importante la estructura en el sentido de la rigidez. en el UV lejano. El entorno químico también es importante Temperatura .en el fluoreno le brinda mayor rigidez haciendo que tenga mayor eficiencia que aquellas que no son rígidas (se mueven). la energía es tan alta q ue puede darse el proceso de la disociación de la molécula. También hay moléculas que tiene grupos C=O o algún heteroatomo como N. lo cual disminuye la intensidad. Se sabe que generalmente para las moléculas que tengan este tipo de transiciones se parte de que la energía de excitación ocurre a longitudes de onda partir de 250nm hasta aproximadamente 380nm. En los aromáticos halogenados se produce conversión externa y eso disminuye la intensidad . Debe ser óptima de tal manera que se eviten choques entre moléculas y se vean favorecidas la conversión externa. en este caso son moléculas que tienen transferencia *
Es importante conocer la estructura de las moléculas.Analisis Instrumental
cercanos a 1 = mucha fluorescencia o fosforescencia f cercanos a 0 = poca fluorescencia o fosforescencia. Determinadas moléculas como por ejemplo los hidrocarburos no aromáticos. A menores longitudes de onda. por ejemplo. fundamentalmente cuando los sustituyentes son halógenos. Si se mueven están favorecidos los choques entre moléculas y por lo tanto la conversión interna. Entre fluoreno y bifenilo.
Susituyentes La presencia de sustituyentes pueden variar la intensidad de fluorescencia.
Las FER que se utilizan en la técnica de fluorescencia y fosforescencia molecular son fuentes continuas. Son aquellas que emiten en un amplio rango de longitudes de onda. Uno puede obtener con este instrumento ex y em. de simple haz. Tiene una FER . pero uno fija las longitudes de onda con las que va a trabajar ( ex y em) Hay otros instrumentos que tienen monocromadores de red.
El fluorimetro es un instrumento sencillo. un dispositivo (selector de banda). O2 y atomos pesados Otro factor a tener en cuanta es la presencia de átomos pesados. un lugar donde se pone la muestra (cubeta) y a 90º respecto de la radiación incidente tiene colocado otro selector de banda y luego viene el detector Hay dos selectores de banda porque se necesita una longitud de onda de excitación y de emisión La mayoría de los equipos que se utilizan en el laboratorio son fluorimetros . esta puede provocar una re orientación de las moléculas de l solvente alrededor de las moléculas que uno quiera excitar y esto puede provocar elevación de la señal de flor o fosforescencia pH: siempre es importante controlarlo. es decir se hacen dos curvas espectrometricas. Se debe elegir el solvente adecuado para e vitar que estos átomos pesados favorezca la conversión externa y disminuya la fluorescencia (por ejemplo cuando se usa como solvente bromuro de isopropilo) . el espectro que se obtiene es una banda. se llaman espectrofluorimetros y permiten hacer espectros (barridos de longitudes de onda). Hay especies que son fluorescentes a cierto pH y a otro no. También es importante conocer la polaridad del solvente .
.Analisis Instrumental
Solvente: debe ser el adecuado: si se usa un solvente muy viscoso las colisiones disminuyen lo que puede favorecer la fluorescencia .
INSTRUMENTACION EN TECNICAS FLUORESCENTE Y FOSFORESCENTES. en algunos casos la presencia de O 2 puede generar una oxidación de las moléculas y esto hace que cambie la estructura de las moléculas y disminuya la intensidad de fluorescencia
Todas estas variables y la estructura molecular se deben conocer y tener en cuenta al hacer una determinación cuantitativa.
FER Siempre hay una FER que provoca la excitación de las moléculas. es decir que tienen como selectores de banda filtros. Otro factor es la presencia de O 2 disuelto. o en algunos casos monocromadores.
Esto es porque la fosforescencia tarda un poco mas en ocurrir que la fluorescencia. La lampara de Hg a alta presion emite lineas intensas de radiación en forma continua. lámpara de Hg a baja presión y la lámpara de Hg a alta presión.
La FER también es continua . va irradiando la muestra en forma alternada. no la relación P/Po. Colocando el detector en cualquier otro ángulo se asegura que lo q ue llega al detector es solo la señal de fluorescencia y no hay perdida por absorción. En los primeros fluorimetros se utilizaba la lámpara de Hg a baja presión. Instrumento en fosforescencia En fosforescencia molecular el instrumento tiene muy pocas dif erencias. Hoy en día la mayoría de los equipos tiene lámpara de Xe. esta tenia la característica que emitía a longitudes de onda definidas. De tal manera que después de un determinado tiempo uno pude medir la intensidad de fosforescencia Como selectores de banda tienen exactamente los mismo y las cubetas también son las mismas.Esto se debe a que lo que vamos a medir es un señal de fluorescencia y esta se emite en toda dirección y sentido. Cualquiera de las tres son tubos de vidrio donde adentro hay gas a baja presion (salvo de la Hg a alta presion) y tienen filamentos de los distintos componentes. esto hacia que esas lámparas fueran inestables. Se necesita otro selector de banda para que al detector solo llegue la em. PMT. Cuando se genera la descarga electrica emiten radiación.Analisis Instrumental En las lámparas usadas en estas técnicas la potencia que emiten tiene que ser de mayor intensidad que en absorción molecular. Con dos diferencias Que esa lámpara actúa en forma de flash. Detectores Los detectores pueden ser de cualquiera de los vistos de tipo fotoelectrico. Los equipos mas caros usan láser como FER
Selector de banda Los selectores de banda que puede tener los fluorimetr os son filtro de interferencia. por l o que el espectro es mas continúo y mas uniforme. Hay algunas que combinan la de Xe y la de alta presión. etc. El detector esta colocado a 90º respecto de la radiación incidente porque solo se necesita la señal de fluorescencia. generalmente lámpara de Xe. Este es estable. Cubetas Las cubetas son de cuarzo o de vidrio. Los detectores también son los mismo s
. diodos dispuestos linealmente. pero la característica que tienen que presentar es que todas las caras sean transparentes (a diferencia de las de absorción molecular). el espectrofluorimetro tiene monocromadores de red. Dentro de las FER mas comunes utilizadas están: lámparas de Xe. si bien era continúa tenia determinadas longitud de onda de a las que emitía con mayo intensidad.
pero en este caso se debe trabajar con medeos organizados. La fosforescencia es muy sensible y selectiva. Si recordamos la ley de Beer:
¨P¸ P ® © ¹ =10 . F=K´(Po -P) Donde K es una constante que depende de la eficiencia cuantica de la molecula. La intensidad de fluo rescencia es proporcional a la intensidad de radiación incidente.303 bc .bc Po ª Po º Si reemplazo y saco factor común Po y luego desarrollando la serie de Taylor: A=-log
´ o (1-10. Efecto de la concentración en la intensidad de fluorescencia Relación entre la señal de fluorescencia con respecto a la concentración. Podemos plantear.bc )
« 2.Analisis Instrumental Los equipos de fosforescencia vienen provisto de un dispositivo que permite trabajar a temperaturas muy bajas (T de N 2 liquido. Cualquiera de la tres técnicas son sensibles selectivas y permiten o tienen limites de detección muy bajos . se aplica burbujeando ). En otro casos se trabaja a T ambiente para hacer determinadas fosforescencias . es decir que podemos determinar pequeñas cantidades de muestras. Suele utilizarse como medeos organizados las y de xtrinas. Esto es para evitar que en algunos casos la señal de fluorescencia sufra alguna disminución o degradación.
Esta tecnica es mas sensible que la absorción molecular ya que se trabaja en rangos de A muy chicos. inorgánicos (en este caso se los debe quelar primero.05 (soluciones diluidas) los términos elevados al cuadrado y al cubo y demás se hacen despreciables. solos no son luminiscentes).303 bc
3 » ´ o¬ + ¼ 1! 2! 3! ¬ ¼ ­ ½
Si la A es menor que 0.303 b c 1 4o 2 4 4 4 3
La fluorescencia molécula r es mas sensible que la absorción molecular por lo que se pueden medir valores muy chicos de señales dado que a bajas concentraciones la relación es lineal. Si eso ocurre podemos decir que:
´ 2. Esto o curre cuando trabajamos con soluciones diluidas y permite hacer determinaciones cuantitativas. 2. La fluorescencia molecular se aplica para compuestos organicos. lo que conduce a pendientes mas elevadas.
. Se la define como emision de radiación electromagnética generada a traves de una reaccion quimica. la emision ocurre en el visible y en el IR Puede ser directa o indirecta Directa: un precurso reacciona con un oxidante fuerte.  np   p * n 
 P* np P hR  Son dos caminos para legar a la emision. luego vuelve emitiendo hv
Indirecta: otro camino. reacc ion en medio adecuado (con oxidante fuerte y catalizador) o transferencia d energia A +B reaccionan. pero es mas seleciva aun que la fluorescencia. 2) Preparación y medicion de testigos y muestra 3) Procesamiento por minimos cuadrados 4) Expresión del resultado como intervalo de confianza . 95% C = X tS x0 p porque es una curva de calibr ado g. se lo ayuda agregando un fluoroforo que recibe la energia del producto intermedio y cuando vuelve al fundamental emite fotones. Se necesita un recipiente donde se coloca la muestra y un detector (solo detectar emisión de radiación que se genera). p Luminometro Solo consiste en tener un recipiente donde . me dan una especie excitada (los electrones de C* están en un nivel excitado) cuando vuelven lo hacen emitiendo radiación H puede ser transferida a otra e specie (P) provocar la excitación y cuando vuelve al estado inicial lo hace emitiendo. Generalmente es un PMT
 p P n P* 
. la curva queda entonces como Intensidad vs concentración. La fosforescencia tiene aplicaciones similares. etc. mas usado. es en forma indirecta.
PMQ para una tecnica luminiscente: 1) Fijar las condiciones operacionales Seleccionar mediante una curva espectrometrica las longitudes de onda de excitación y emisión y calibrado: el instrumento se calibra a 0 intensidad con el blanco de reactivo y al 100 con el testigo de máxima concentración.Analisis Instrumental muestras ambientales.l = n-2 Quimioluminiscencia (reacción química)
Es una técnica muy selectiva. Esa radiación puede ser transmitida o transportada a otra especie que luego emite radiación. El precursor mas el oxidante dan el producto el ectronico excitado. Ocurre cuando una reacción química genera una especie. muy sensible y tiene la ventaja de que es una técnica simple. esa especie esta excitada y cuando vuelve a su estado fundamental lo hace emitiendo radiación. pero este no alcanza para emitir. el precurso genera un producto transitorio excitado p ->p*. Se produce la reacción y se mide directamente la señal que emite.
inorgánicos. Esta intensidad de radiación a esta longitud de onda se ve modificada por la presencia de algunos metales . El ensanchamiento que se ve puede deberse a tres fenómenos o procesos y Efecto de incertidumbre y Efecto por presión y Efecto ³ensanchamiento dopple r´
Efecto de incertidumbre o ensanchamiento natural: esta relacionado con el tiempo que tardan los electrones cuando pasan del estado fundamen tal al estado excitado y volver al estado fundamental. V. Para hacer la determinación cuantitativa . ya que disminuye n la intensidad de la señal. Hay determinado s componentes o reactivos que tienen características luminiscentes (siempre se usan). Se d ebe realizar previamente un grafico de señal función del tiempo. en un tiempo muy limitado. Co. por ejemplo Cu. Al volver se provoca el ensanchamiento Efecto por presión (efecto Lorentz): se debe a choques que se generan entre las especies que absorben energía o emiten y los otros iones o atomos presentes en el medio. porque cuando se va a hacer una curva de calibrado. Los espectros son más sencillos. Uno puede determinar pequeñas cantidades de metales con estas técnicas. El tiempo es un parámetro muy importante (tiempo donde se produce la máxima señal). se preparan testigos con distintas concentraciones se hace la curva de calibrado y se da un resultado como intervalo de confianza. si se toma el tiempo incorrecto la intesidad es menor y la curva ya no es tan buena. tiene la característica de formar un componente que es el 3 -aminoftlalato y emitir radiación característica a 420-425 nm. tiene la característica de provocar componentes luminiscentes. Esos átomos generan absorción o emisión que da origen a espectros de bandas estrechas. Fe. eso hace a la sensibilidad del metodo. Eso provoca una disipación o cambios en lo niveles
. El que más se usa es luminol (a) y luciferina . que son aproximadamente de 10 -5 a 10-2 nanómetros. Uno tiene que buscar el TM. El + es mucho mas chico que en emision o absorción molecular Esto es porque se ven involucrados los niveles electrónicos (ni lo rotacionales ni los vibracionales). en pequeñas cant idades ya que son muy sensibles y selectivas
Se basa en la absorción o emisión de energi radiante por parte de átomos. Hay que controlar las variables experimentales u operacionales . Con cualquiera de las tres técnicas se pueden hacer determinación de compuestos orgánicos. este en medio alcalino en presencia de O 2.Analisis Instrumental Lo que hay que tener en cuenta es que la reacción ocurre muy rápidamente y hay que medir en el momento que se logro la máxima intensidad de quimioluminiscencia.
Condiciones operacionales Se debe trabajar con soluciones testigos.
Pueden ocurrir reacciones secundarias. difusa. En cambio en los atomizadores discretos se coloca en su interior un determinado volumen (cantidad de muestra) y allí se produce la atomización de la especie.Analisis Instrumental energéticos y como consecuencia trae que haya una dispersión con respecto a la longitud de onda de absorción. Son reacciones rápidas que no alcanzan a llegar al equilibrio En esta zona todavía no se alcanza la temperatura óptima Zona de combustión intermedia: en esta zona las reacciones de combustión están en equilibrio termodinámico. Uno de los parámetros fundamentales es la temperatura Zonas de la llama Zona de combustión primaria: es el cono interno es la zona donde recién comienza a generarse y producirse las reacciones de combustión entre el combustible y el oxidante. Se usan atomizadores. es la externa. es la zona que esta en contacto con la atmósfera. Los átomos de la especie en estudio por efecto térmico chocan debido al movimiento en el interior de la llama da provocan el ensanchamiento en la banda
Transformación del analito en átomos. Llama: se puede utilizar tanto en emisión como en absorción atómica. hay de dos tipos:
I l s ® ± t iz r s¯ ± ° iscr t s _ l ctr t r ic s
c is l
l i l lctric
Atomizadores continúos: Son aquellos donde la muestra se introduce en forma de solución y se convierte en una niebla de gotitas muy chiquitas mediante un nebulizador que luego es transportado por un gas hacia la zona donde se produce la atomización. Es importante conocer la temperatura a la cual toda la muestra entra en estado atómico gaseoso. Una llama esta compuesta por una mezcla de un combustible y un comburente (mezcla C/C). la temperatura deseada se logra y es constante y homogénea.
Para seleccionar la T optima se debe tener en cuenta que la mezcla C/C genera un fondo de llamada Otros factores de dependencia además de la mezcla C/C y La velocidad con que fluyen los gases para tomar la llama y De la relación molar C/ C y Del diseño del quemador 17
. Es la zona de trabajo En la tercera zona: zona secundaria. Efecto doppler: ocurre cuando usamos como atomizador a la llama. no conviene trabajar allí. se logra la misma temperatura. La más fría.
L a velocidad con que ingresa la muestra y los testigos debe mantenerse siempre igual y debe ser reproducible (preparados de igual manera). se evapora el solvente y quedan las partículas de la sal. generalmente Argon Cuando se genera una descarga eléctrica que proviene de la bobina de inducción ese argon se ioniza. de tamaño homogéneo muy chiquitas. el propio nebulizador . Una vez que el spray homogeneo llega a la llama (optima) ocurren tres procesos. Llama: puede usarse tanto en emision como en absorción atomica Como atomizador la llama es mas económica. rodeados por una bobina de inducció n que esta conectada a un generador de radio frecuencia. pero debe tenerse cuidado con la temperatura de a llama. 1) Evaporación del solvente ocurre cuando el aerosol llega a la llama. Si estas condiciones no son buenas. logrando un aumento de temperatura del gas que llega a alcanzar en el extremo superior de la
De la altura de la llama
También es importante la velocidad de ingreso de la muestra o de los testigos a la llama
Proceso de atomizacion Transporte de la muestra: en solución. de tal manera que antes de que llegan a la llama. Generalmente como plasma se utiliza Argon Antorcha: esta formada por un tubo de cuarzo. Depende del tamaño de gotas. a traves del spoiler. dentro d e otro. tiempo de contacto con la llama y tipo de solvente. es aspirada a través de un capilar y transportada a traves de un tubo plastico de diametro pequeños hacia el interior del nebulizador. que sea optima y suficiente para lograr la atomización completa de la muestra y además debe tenerse cuidado que cuando se selecciona la mezcla C/C para trabajar el espectro de emisión de esa muestra no interfiera en la señal del analito. las de mayor tamaño. velocidad de ingreso. ICP= plasma de acoplamiento inducido
Este atomizador se utiliza en la técnica de emisión atómica. Por el interior de esos tubos circula un gas inerte. es el encargado de desechar aquellas gotas que no son homogéneas . quedando disponibles para absorber o emitir energia. Una vez que llegan al nebulizador este transforma la soluci ón en finas gotas (spray). no en absorción atomica Plasma: un gas calentado y parcialmente ionizado que tiene la característica de conducción la electricidad. Esta etapa depende de la capacidad de volatilizacion de la muestra y de la temperatura. 3)Atomización: la sal se disocia y se forman los átomos neutros al estado gaseoso. la muestra estaría contaminada 2) Volatilización: las partículas sólidas pasan al estado de vapor y una vez que ocurrió esta etapa ocurre la etapa final . generando en el medio iones argon y una corriente eléctrica de electrones que genera el plasma.
regular la generacion de la radiofrecuencia. refigerando el tubo ). Si es muy baja o no es la optima el plasma que se genera es un plasma con forma de lagrima y hay perdida de muestra. hasta que se logra la atomizacion completa. La temperatura se controla . Una de las ventajas frente a la llama es que se logra mayor temperatura sin que haya combustión. haciendo fluir Argon en forma tangencial (contr acorriente. el tiempo de contacto entre la muestra y la antorcha es menor. volatilizacion y atomizacion y Los limites de detección son mucho mas bajos que si se utiliza la llama.
Atomizadores discretos-> electrotérmicos-> horno de grafito Se utiliza en absorción atómica. Es un cilindro de grafito recubierto por un material piroelectrico. también
. se la mantiene estable y constante. se forma el spray y de allí es introduci da por la parte inferior de la antorcha de plasma hacia el cono superior que es donde se producen los tres procesos ya vistos.
Horno de grafito: Se utiliza en absorción atomica. Es una llama muy luminosa pero sin combustión. Esta abierto en los dos extremos y tiene un orificio en la parte frontal por donde se introduce la muestra. Se les llama así porque se coloca determinado volumen o cantidad de muestra. Dentro del cilindro se encuentra una plataforma llamada ³plataforma de l´vov´ . y Otra ventaja es que el efecto matriz o las interferencias generadas por el efecto matriz es menor que utilizando la llama y eso se debe a que estamos en un medio químicamente inerte que favorece el tiempo de vida de los átomos neutros en estado gaseoso donde no hay combustión. no en emisión.Analisis Instrumental antorcha entre 9000 y 10000 grados Kelvin. Ventajas del ICP frente a la llama: y Temperatura: es muchísimo mayor . Condiciones operacionales Una de las variables que uno debe contr olar es como generar ese plasma. esta llega al nebulizador. De esta manera llega mayor cantidad de muestra. y Otra ventaja es que con el ICP como atomizador hay una elevada densidad electrónica en el medio y esa densidad electrónica evita que existan interferencias debido a especies que se ionizan fácilmente. no llega toda la zona de combustión maxima La forma adecuada del plasma es como lo indica el dibujo B donde esa antorcha tiene como una inflexión de tal manera que no deja que se escapen las gotitas. Es ahí donde se logra la atomización de la muestra. La longitud es aproximadamente de 5 cms y tiene n diámetro interno de 3 a 8 mm. Ese cilindro abierto permite que este conectado a un par de conectores eléctricos y alrededor del tubo circula un gas inerte (Argon) que tiene la función de desalojar vapores que pueden quedar en el interior del tubo. lo que optimiza los procesos de evaporación. El equipo tiene una entrada para el capilar donde se introduce la muestra. No hay espectro de fondo porque no hay combustión
Introducccion de la muestra.
Cualitativa porque esos átomos emiten a una longitud de onda característica. La muestra se coloca en el atomizador.
. En la técnica de emisión atómica no hay FER. propia de cada elemento y cuantitativa porque relaciona la emisión con la concentración.
Se basa en medir la emisión de energía radiante generada por parte de átomos neutros en estado gaseoso. Luego tiene selectores de banda o filtros de interferencia o monocromadores. de 1500 hasta 3000ºC. Dentro de ese horno ocurren los tres procesos ya vistos (evaporación del solvente. Este ciclo se va programando según el tipo de muestra que se tiene. luego hay una etapa de calcinación que comprende entre 350 y 1500ºC. etc
y Desventajas: y Es un método muy caro y Si por algún motivo el ciclo no es completo (no se logra la atomización completa) y dentro del horno quedan moléculas que pueden absorber la radiación o pueden dispersarla. Hoy en día los equipos tardan entre 3 o 4 segundos en lograr la atomización completa. La técnica de emisión atómica es una técnica analítica cualitativa y cuantitativa porque relaciona la emisión con la concentración. donde se logra la atomización completa de la muestra.Analisis Instrumental recubierta del material piroelectr ico y sobre ella se deposita la muestra de tal manera que queda toda concentrada sobre esa plataforma. volatilización o calcinación y atomización) La evaporación del solvente ocurre a temperaturas alrededor de los 100ºC. la energía la proveen la llama y el ICP (funciona como atomizador y como FER). Ventajas Trabajar con hornos de grafito tiene algunas ventajas en comparación con la llama: y Se puede trabajar con pequeñas cantidades de muestra (micro o nano gramos o litros) y Los limites de detección son mucho mas bajos que la llama y La muestra no sufre ningún proceso de dilución en el horno. debe ser aspirada (se puede perder) luego llega a la mezcla C/C donde también se puede perder. en la ultima fase. si se ponen por ejemplo 5 gr entran al ciclo 5 gr. La variable más importante a controlar es la temperatura. Luego de que fueron excitados térmicamente. Llega todo a la llama o al ICP. La radiación llega al detector. las temperaturas son mayores . que generalmente son PMT y luego al registrador . Si se usa la llama la muestra debe estar diluida. la atomización. conduciendo a errores. Como ese horno esta conectado a esos contactos eléctricos la muestra sufre un proceso de atomización debido a un calentamiento provocado por resistencias eléctricas (electrotérmico).
Las técnicas son absorción y emisión atómica. si necesita agua. Se debe controlar bien que tipo de reactivo se utiliza.
Lámpara de cátodo hueco: tubo cilíndrico hueco con ventana de cuarzo o vidrio. La lámpara que más se utiliza en absorción atómica es la lámpara de cátodo hueco. Hoy en día hay lámparas multielemento.Analisis Instrumental Generalmente la técnica de emisión se usa para detectar metales monovalentes o bivalentes: Li. lo que permite preparar curvas de calibrado. Dos aplicaciones de la técnica de absorción atómica para trazas y Generación de hidruros y Técnica de vapor frío. Otra lámpara que suele utilizarse es la lámpara de descarga sin electrodos. puede ser arrastrado por un gas y llevado directamente hacia un atomizador. Excepcionalmente en la práctica no se puede controlar la presión de gas (porque es de línea). Detector: los mas comunes tiene PMT y luego el registrador.
Se basa en medir la absorción de energía radiante por parte de los átomos neutros en estado gaseoso luego de haber sido excitados por una fuente de energía radiante.+ 3H+ + 4H3 AsO 3 p H3BO 3 + 9H 3As + 3H 2O
. La técnica es cuantitativa porque la IE (intensidad de emisión)=kC. En el atomizador se descompone el hidruro y se originan los átomos neutros en estado gaseoso de ese elemento. Bismuto. El resultado se expresa bajo las condiciones usuales y la expresión V i Vii. de tal manera que se forme un hidruro y ese hidruro tiene la característica de s er volátil. antimonio. Na. ya que la longitud de onda de emisión es característica de cada elemento. es hace a la técnica mas selectiva. Tanto en forma cuantitativa como cualitativa. Así que no se hace curva de calibrado. entra radiación en un número limitado de l ongitudes de onda características. Selenio. a soluciones diluidas la relación es lineal. También existen elementos simples y de doble haz. Luego de la FER viene el Atomizador que en este caso es la llama o el horno de grafito. Se aplica el método del factor. Las variables. Dispositivo que actúa como selector de banda: filtros o monocromadores. trazas de Arsénico. se deben controlar. en su interior tiene Argon a baja presión y tiene como ánodo s un alambre de Tungsteno y como cátodo tiene una lamina cilíndrica que esta recubierta con la sal del elemento a determinar. 3BH4 . plomo y con la técnica de absorción atómica propiamente dicha no se puede cuantificar. en el caso de al presión del gas. Emite radiación característica del analito en estudio. Lo que se hace es tratar a la muestra con NaBH 4 en medio acido.
Generación de hidruros Se usa cuando se quiere determinar pequeñas cantidades. K etc. La característica es que la fuente es discontinua.
La cuantificación se hace por testigos y curva de calibrado. De esta manera esto se agita y el ion mercurio se convierte en vapor metálico (vapor de Hg) y es arrastrado por un gas inerte hacia la cubeta de absorción y de allí se mide directamente a la longitud de onda característica del Hg que es 264nm
Se puede determinar cuantitativamente en ambos casos Tanto en absorción como en emisión atómica puede haber dos tipos de interferencia: espectrales y químicas.Ti) que a determinada temperatura forman óxidos con las paredes de los hornos refractarios y esos óxidos emitan en la zona donde emite el analito y que tamb ién enmascaren la señal a cuantificar.
Espectrales: se dan cuando la absorción o emisión de una especie genera un solapamiento de las bandas características. El equipo es semejante al anterior pero se mezcla la solución de mercurio con una solución de cloruro estañoso Cl 2Sn en presencia de algún oxidante fuerte (H2SO4 o HNO3). Se soluciona aumentando la temperatura. como es usual. 3) Otra interferencia posible es que la atomización no sea completa y quede moléculas que generan un espectro (por ejemplo el Ca 2+). es decir por los otros componentes presentes. Este tipo de interferencia se trata de eliminar aumentando la temperatura hasta que los óxidos sean inestables y no interfieran en la medición. sobre todo en el horno de grafito. en la leche hay otros componentes. Este caso se presenta cuando debido a la presencia de compuestos en la matriz interfieren con la muestra. 2) Otra que puede ocurrir es. Vapor frío Se utiliza para determinar pequeñas cantidades de Hg en solución.
Ventajas: El analito es arrastrado de la matriz y esto hace que disminuyan las posibles interferencias por la matriz. 4) Otra interferencia es que en la muestra haya dos sustancias que emitan o absorban a longitudes de onda cerca. se debe separa al Ca 2+ y atomizarlo todo. de otra manera el resto de los constituyentes interfiere.
. Solución: cambiar la mezcla C/C. 1) La mas común es aquella que se origina cuando el atomizador es la llama y la mezcla C/C proporción aun espectro de fondo de absorción o emisión. solapando las señale s Efecto matriz En absorción o emision atómica es importante controlar la interferencia provocada por la matriz del compuesto. que quede algún metal (St. provocando dispersión de la señal o disminuyendo la intensidad. Por ejemplo el Ca 2+ en leche.
Este instrumento es un horno de grafito rodeado por un electroimán que desdobla los niveles energéticos correspondientes a los átomos libres neutros al estado gaseoso. Esta interferencia es mas frecuente en absorción atómica y puede corregirse de dos formas:
Método de corrección con una fuente continua : los equipos ya viene equipados así (con una lámpara continua y otra de cátodo hueco). Esto lleva a que haya menos ANLg . tienen la característica de que a determinada T reaccionan y forman compuesto poco volátiles con el analito en estudio. SO4. Cuando la luz pasa en forma normal absorben los ANLg y las moléculas. En este caso también hay una compensación de señales de tal manera que al detector solo llega la señal correspondiente al analito.
. cuando pasa en forma polarizada y el nivel electrónico se desdobla. Se soluciona agregando a la solución del analito un compuesto llamado agentes liberadores. evitar o disminuir el efecto matriz es a través de la corrección por efecto Zeeman. ya que son matrices complejas Se soluciona trabajando con instrumentos que presentan determinadas características. Quimicas Las interferencias químicas generalmente ocurren cuando no se tuvo en cuenta o no se controlaron correctamente las condiciones operacionales 1)La presencia o formación de compuestos poco volátiles (algunos aniones. Mediante un dispositivo el detector solo registra la señal de los ANLg. solo absorben los ALNg. interfiriendo asi con la cantidad a determinar. PO4. por ejemplo con Mg o Ca). así la radiación que proviene de la lámpara de cátodo hueco es absorbida por los átomos neutros al estado gaseoso y por las moléculas que generan ese efecto matriz mientras que la radiación que provino de la lámpara continua es absorbida por las moléculas de tal manea que al detector llega solamente la compensación de ambas señales y esa es la señal que se registra LC q atomos moleculas « atomos » p detectores LCH p ¬ + ¼ p LCH LC ­ moleculas ½ Corrección por efecto Zeeman Otra forma de corregir. De tal manera que ambas radiaciones pasan en forma alternada a través del atomizador. que tienen la característica de reaccionar con el anion antes de que este lo haga con el analito.Analisis Instrumental El efecto matriz es particularmente importante en el análisis de alimentos. de tal forma que c uando llega la radiación de la LCH absorben de manera alternada los ANLg y las posible moléculas que interfieren. Se usa Litio o Silic io como agentes liberadores.
Esta situación lógicamente no sucede en el ICP. solo alcanza para generar cambios en las energías rotacionales y vibracionales. es decir. Los espectros dan picos o bandas característicos a distintos grupos funcionales. y visible). Espectrometría de absorción en IR
Esta técnica de absorción de energía radiante co mprende la zona que va desde 700 nm hasta aproximadamente 1300/1500 nm . En el medio habrá electrones que desplazan el equilibrio a favor de la no ionizació n del analito. medio y lejano Generalmente desde el punto de vista analítico las determinaciones cualicuantitativas se trabajan en ir cercano y medio La técnica se usa mucho para la determinación de compuestos orgánicos. por ejemplo. dado que el plasma es gas parcialmente ionizado. Equilibrio de ionización: se debe elegir la T adecuada del atomizador de tal manera que no provoque la ionizaci ón de la muestra. Las moléculas no son rígidas. (Hay dos espectros de ejemplos en fotococopia1): son dos alcanos que presentan similitud en algunos picos. La absorción cambia cuando el momento bipolar de la molecula es distinto de cero. Es una tecnica cualitativa y puede usarse para hacer cuantificaciones. hay una banda típica de unión C-H. Esa radiación no alcanza para producir transiciones electrónicas.
Caracteristicas de los espectros Los espectros se grafican en porcentaje de transmitancia en función del numero de onda (1/ ). Generación de un IR La radiación proviene de zona del IR cercano -1500nm [E:hc/v] cuanto mayor es la longitud de onda menor es la energía: la radiación qu e proviene de esa zona no es muy intensa (como si lo es la UV. Algunos compuestos tienen la característica de afectar y modificar el equilibrio de disociación de algunas sales. estas ultimas se ven condicionadas por el estructura del compuesto. luego en 1600-1400 cm-1 hay otra banda característica de la unión C -C ). pero si hay HCl en el medio en determinadas condiciones los átomos de Cl provenientes del HCl hacen efecto de masa y desplazan el equilibrio. La región puede dividirse en cer cano.Analisis Instrumental
2)Otra posible interferencia es el equilibrio de disociación. porque para que se produzca esta absorción de energía las moléculas deben tener un momento dipolar distinto de 0. por eso decimos que es una técnica que permite identificar compuestos. Eso genera un cambio en cada molécula que esta relacionado con la densidad
. De no ser posible cambiar la T de ionización se agrega al medio supre sores de ionización cuya función es ionizarse mas rápidamente que el analito en estudio. por ejemplo en zona de 2800-3000 cm-1. Las moleculas polinucleares. son difíciles de determinar cuantitativamente porque las bandas se superponen. Es decir que la absorció n a partir de moléculas en esta zona es bastante selectiva: no todas las moléculas son capaces de absorber radiación a esta longitud de onda. Por ejemplo: si se tiene ClNA a determinada T se f orman los ALNg. sino que tienen un movimiento alrededor de un eje imaginario (movimientos vibracionales de tensión o deformación).
1. El cambio de momento bipolar en est as tecnicas es irreversible.
Los espectros de moléculas sencillas son simples (con pocos picos) mientras que en las moléculas mas complejas hay muchas bandas.Instrumental dispersivo (simple y doble haz) 2. Mientras que las moléculas homopolares (O 2. entonces al momento de ser irradiada la molécula ese momento cambie (se perturbe).Analisis Instrumental de carga que hay alrededor de cada átomo y la distancia que hay entre ambos centro de cargas. porque la radiación IR no es tan potente y no modifica a la muestra). Ejemplo HCL H -CI ó+ óCuando la radiación que proviene de una fuente de energía incide sobre una molécula y la frecuencia de esa radiación coincide con al frecuencia vibracional y rotacional propias de la molécula. Funciona de igual manera que cualqui er insterumento de doble haz. que pueden superponerse haciendo mas difícil la determinación. La condición para que.Instrumental dispersivo.
Instrumentos Lo que existen actualmente son Dispersivos y no dispersivos. se origina un cambio en el momento dipolar de la molécula yeso produce la absorción de energía radiante. Entonces ese cambio de momento es lo que va a medir.Instrumental no dispersivo (simple haz)
1.. (doble haz) En general se usan para hacer determinaciones cualitativas. N2) tienen un momento dipolar igual a cero: esas no absorben en el IR. producen una interferencia constructiva y así llegan al detector.. Tanto la FER como los detectores tiene características térmicas: responden (sobre todo los detectores) a cambios de temperatura. la molécu la absorba en al región IR es tener un momento diferente de cero.. luego se unen esas dos radiaciones. lueg o la radiación que viene de la cubeta de referencia se atenúa con un atenuador. El monocromador esta después de la muestra (para esta técnica no es necesario ponerlo antes.
. Se llaman así porque tiene un sistema de monocromadores qu e dispersan la radiación que llega a la red de reflexión y emerge por la hendija de salida (ver fotocopia 1) Hay una FER.
Condiciones Esa característica la tienen las moléculas formadas por heteratomos (en general). un espejo a la salida de ella que divide la radiación en dos. Esa radiación pasa a través de dos cubetas (muestra y referencia).
otra parte de la radiación atraviesa el cortador del haz y llega al espejo fijo. compartimiento de muestra. No tienen sistema dispersivo sino que cuentan con un interferometro.
Inteferómetro El interferómetro es que el reemplaza al monocromador y la diferencia que tiene con este es que solo permite que pase una rango estrecho de longitudes de onda pero no ocurre el proceso de dispersión sino que aca hay movimientos de espejos que permiten que llegue radiación a la muestra a diferentes longitudes de onda
El interferómetro esta compuesto por una combinación de espejos: fijos y móviles que redirigen la radiación hacia la cubeta de la muestra. Este tipo de instrumentos se conocen como instrumentos de IR con transformada de Fourier. por movimientos mecánicos. Estos equipos son de ultima generación.Instrumentos no dispersivos Permiten hacer determinaciones cuali y cuantitativas.. ambas radiaciones (las de los dos espejos) quedan en fase y se produce interferencia co nstructiva que aumenta la intensidad de esa radiación que luego pasa por la muestra a una determinada longitud de onda. Entonces cuando. El cortador del haz esta recubierto por un material que permite que parte de radiación se refleje y otra se transmita. la radiación no esta más en fase y al detector le van llegan diferentes señales en función de la distancia entre los espejos. pasa por el espejo colimador (para que vayan en forma paralela). detector.Analisis Instrumental
Tiene un algoritmo matemático cuya función es decodificar la señal que se registra y transformarla en un espectro fácilmente identificable o que se pueda interpretar bien Los componentes de estos instrumentos (que en general son de simple haz) son: FER. cuya funcion es modelar y modular la radiación proveniente de la Fer. El funcionamiento del cortador es similar al del filtro de interferencia Mientras que si las distancias de ambos espejos son diferentes. y en el medio de ellos hay otro dispositivo llamado cortador del haz o de la radiación cuya función es dividir el haz de radiación que le llega.
Funcionamiento Llega radiación de la FER . se va moviendo el espejo móvil de tal manla que ambos espejos quedan a igual distancia del divisor del haz. en vez de tener un sistema óptico de monocromadores tienen un inteferometro con espejos que selecciona una longitud de onda por medio del espejo móvil. interferómetro.
Lo que se registra en el detector es un interferograma que a través de la transformada de Fourier se decodifica y se obtiene un espectro convencional. los rayos llegan al cortador del haz y parte de ellos se reflejan y esa radiación que se refleja incide en el espejo móvil.
Formada por un cilindro formado por una mezcla de oxido de Circonio y otros óxidos de diferentes metales. Esa varilla de es carburo de silicio y esta rodeada de una resistencia que hace que se alcanzen temperaturas que van desde 1300 a 1800 K emitiendo asi en forma continua en el IR 3) Filamento incandescente Es un alambre en forma de espiral de Ni y Cr.
2) Globar Es una varilla cilíndrica de aproximadamente 50mm de longitud y 5 mm de diámetro.
Hay varios tipos de FER con las características anteriormente descriptas. Es una lámpara que utilizan los instrumentos que permiten trabajar en la región del IR lejano. Ver figura 4.Analisis Instrumental
Inteferograma Es la señal en función de la distancia de los espejos. Cuando pasa la electricidad (cuando se conecta) ese vapor de mercurio se ioniza originando un plasma y ese plasma emite una radiación continua en la región del IR lejano. benceno) Esta serie de lámparas son comunes. Son sólidos inertes que se calientan eléctricamente y alcanzan temperaturas de alrededor de 1500 -2200 K. Validas para instrumentos radiantes y no radiantes. La inten sidad de radiación varía en función de la temperatura.
. Como el barrido es muy amplio. FER. Alcanza temperaturas de hasta 1000K. Se usa en IR cercano. Este tipo de fuente generalmente se usa cuando se esta haciendo un control medioambiental para determinar contaminantes atmosféricos (NH3. es decir que el espectro de emisión de la lámpara debe ser una banda que abarque un amplio rango de longitudes de onda. 1) Lámpara incandescente de Nernst Es la más común. 6) Láser de CO2 (para instrumentos no dispersivos con transformada de Fourier) Actualmente hay instrumentos que tiene como FER un láser de CO2. Ese cilindro tiene un diámetro de 1-2 mm y una longitud de aproximadamente 50mm. 5) Lámpara de Tung steno Es la misma que vimos en absorción molecular. La característica fundamental es que son sólidos inertes que se calientan y emiten radiación . Consiste e n un tubo de cuarzo que tiene vapor de mercurio a baja presión. Sonn fuentes continuas. el algoritmo desarma eso y lo transforma en una señal que se puede leer como el (a) (fotocopia 2). La mayor intensidad de emisión depende de la temperatura que alcance la lámpara. el interferograma es como en b. Esta rodeado por una cubierta de un material protector que tiene la función de evitar que ese cilindro se sobrecaliente y se queme. 4) Arco de mercurio. En los e xtremos del cilindro se ha conectado cables de platino cuya función es transmitir la electricidad y alcanzar temperaturas entre 1200 y 2200 aproximadamente.
1. Generalmente esa señal es muy chica y requiere amplificador. NaBr. generando una señal termica T y ese aumento de temperatura es la senal que se mide. KBr. Cuando llega la radiación. Neumatico de golay: Es una cámara que en su interior tiene gas a baja presion y en un extremo tiene una membrana4cuando la radiación incide en el detector. Esas ventanas pueden ser de NaCI. Detectores La característica principal de los detectores de IR es que su respuesta depende del poder calorífico de la radiación Hay tres tipos de detectores
Los dos primeros (térmicos) generalmente se usan en instrumentos con sistemas dispersivos mientras que los fotoconductores y piroelectricos se usan en equipos no dispersivos. Se genera un aumento de temperatura. Hay de varios tipos:    Neumático de golay Termocuplas Bolometros
Los tres funcionan bajo el mismo principio . el gas se calienta. cuando llega la radiaci ón se produce un calentamiento y ese aumento de temperatura es lo que se registra (hay una variación de temperatura).Analisis Instrumental
Cubetas o celdas Son recipientes que presentan ventanas que son transparentes a la radiación IR.. todo eso soportado o colocado sobre un soporte conductor yeso colocado dentro de una cámara donde se ha hecho vacío.
. Termocuplas: La unión de un alambre con una esfera en la punta de Bismuto y Antimonio. Bolometros Funcionan de forma semejante a las termocuplas con la única dif erencia que están formadas por laminas de platino o de níquel.CeBr Selectores de banda Según el instrumento: sistema dispersivo(monocromadores) Sistema no dispersivo: interferómetro. se expande y ejerce presión sobre la membrana que se desplaza según el poder calorifico de la radiación. una diferencia de potencial y de ahí la señal que se mide.La respuesta depende de la capacidad calorifica de la radiación. incide en el gas. se genera un aumento de temperatura y ese aumento de temperatura genera una diferencia de potencial y esta ultima es la señal que se mide.Detectores térmicos Este tipo de detector.
. del sulfato de Pb y esto hace que se genera una corriente y esa corriente es la señal que se mide. Generalmente se usa como material piroelectrico sulfato de triglicina (STG).Analisis Instrumental
2.Detectores piroelectricos . Este material semiconductor esta depositado sobre un vidrio y todo eso esta recub ierto por un tubo de vidrio y sellado al vacío.Detectores fotoconductores. Están formados por una delgada capa de un material semiconductor... Se basan en que cuando llega la radiación la absorben y la tr ansforman en una señal medible Están formados por láminas cristalinas de materiales pirolectricos que tienen la característica de presentar propiedades térmicas y eléctricas. Est e material se coloca entre dos electrodos y cuando la radiación es absorbida se produce un calentamiento del STG y al calentarse varia la distribución de carga en la superficie.(Parecidos a los diodos n -p) 3. Cuando llega la radiación se produce una promoción de los electrones de valencia. lo que genera una corriente eléctrica y esa corriente eléctrica es la señal que se mide. Generalmente se usa sulfato de Pb.
que tiene en cuenta las propiedades eléctricas de los analitos cuando están en solución dentro de una celda electroquímica. Conformacion de una celda electroquimica Puede haber de dos tipos: Una de ellas es la celda galvanica y la otra es la celda electrolítica La celda galvánica es aquella que al conectarse a dos electrodos las reacciones electroquímicas ocurren espontáneamente y se genera una corriente.Analisis Instrumental
Estas técnicas cuantitativas que se basan en reacciones electroquímicas. es decir. con esta técnica puedo determinar la actividad de la especie que es importante para calcular constantes de equilibrio. Esta es un recipiente que tiene conectados dos electrodos que están sumergidos en un recipiente que contiene una disolución del electrolito a determinar .
Reacción electroquímica Definición: es la responsable de las transformaciones químicas que sufren las especies debido al paso de corriente eléctrica a trabes de los electrodo s y del movimiento o transporte de especies cargadas o no desde la disolución hacia los electrodos. El instrumento es mas sencillo y mas barato que los usados en tecnicas opticas. Adem ás la instrumentación utilizada es mas barata. Este tipo de celda se utiliza en técnicas potenciometricas
. Pueden ser de tipo galvanicas o electroquimicas. Este tipo de celda tiene la particularidad de ser especificas debido a que se puede determinar actividades de distintas especies cua ndo se encuentran en disolución y estas especies están en distintos estado de oxido -reducción Puedo determinar Fe 2+. En ese tipo de técnica se tiene en cuenta reacciones de oxido reducción que ocurren en la interfase electrodo -disolución Para poder aplicar una técnica electroanalítica necesitamos una celda electroquímica. Generalmente son especificas respecto a una tecnica optica. Fe3+ Además .
Se dice que el electrodo esta polarizado. Procesos faradicos: son aquellos donde siempre hay un reacción de oxido reducción en la superficie o interfase electrodo-disolución. Los e. La corriente allí generada se llama corriente faradica. La capa es la responsable de que existan dos procesos que dan origen a dos tipos de corrientes (Faradicas y no faradicas) En una celda electroquímica siempre se produce una corriente porque hay una transferencia de electrones desde el seno de la solución hacia el electrodo.que circulan se deben a la redox. este movimiento puede deberse a tres procesos La especie que esta dentro de la celda electroquímica se mueve con tipo de movimiento:
Conveccion Migración Difusión
Conveccion :es el movimiento de la disolución originado por agi tación debido a un aumento de T. Esta corriente es necesaria en potenciometria. Esta se forma por un primer reordenamiento. si aumenta el potencial la doble capa se hace mas gruesa y esto hace que los electrones no puedan alcanzar la interfase . Este tipo de celda se utiliza en técnicas polarograficas. Los iones se mueven hacia los electrodos. Luego de aplicar un potencial . Dependiendo de la tecnica a usar es tos movimiento son de mayor o menor importancia. Esos proceso se denominas faradicos y no faradicos.Analisis Instrumental En la celdas electrolíticas se requiere de una fuente externa de energía para que funcione y esa energía es consumida y así tiene lugar la reacción. una agitación magnética o mecanica.
Electrodos polarizados y despolarizados
Alrededor de los electrodos se forma una doble capa difusa. Pero esa cantidad de corriente esta gobernada y limitada por distintos procesos.
. allí no hay proceso faradicos y no se produce redox. Teniendo en cuanta la nomenclatura de la IUPAC siempre el proceso de reducción ocurre en el cátodo y el proceso de reducción en el ánodo y siempre el potencial de una celda según la iupac es : el potencial del cátodo menos el potencial del ánodo. Migración: es el movimiento o movilidad de los iones provocados por atracción electroestatica entre los iones y los electrodos (positivos atraen partículas negativas y viceversa) Difusión: es el movimiento de la especie originado por un gradiente de concentración (de mayor concertación hacia la interfase electrodo -disolución) .
La polarizacion depende entonces de las velocidades de reaccion de las diferentes etapas.
Segunda etapa : generacion de especies indeseadas.
Proceso de polarizacion Son los procesos que ocurren cuando hablamos de la polarizacion de un electrodo: ocurren distintos procesos antes de llegar a la polarizacion o despolarizacion del electrodo. Se debe a la generación de alguna reacción química y dar origen a especies intermedias . Cuarta etapa: transferencia de carga La cuarta etapa puede ocurrir a dis tintas velocidades. Es decir a medida que aumenta (varia) el potencial. disociarse o cristalizarse antes de la transferencia de electrones. trabajando a P y T constante que se basa
. Si ocurre no hay transferencia de electrones Tercera etapa: cambios fisicos en el analito En las proximidades de la superficie de cada electrodo puede ocurrir la quinta etapa . Aqui la especie oxidada se mueve desde el seno de la solución hacia el la interfase electrodo disolucion mediante un movimiento de migración.
Transferencia de masa: primera etapa. Esos procesos que ocurren modific an de alguna manera la interfase electrodo -disolución. estas especies intermedias pueden también oxidarse o reducirse . Esto sucede cuando ocurren procesos faradicos. se dice que el electrodo esta polarizado por concentración . ocurrir un cambio en el estado físico de la especie. la cual puede adsorberse . y Si la primera etapa es la mas lenta. Por supuesto la etapa mas lenta es la que controla el proceso y eso lleva asociado que la intensidad de corriente se vea limitada por cada una de estas etapas. es decir. no hay variación en la intensidad de cor riente. Esta ecuación surge de una serie de consideraciones termodinámicas. El grafico a representa un electrodo polarizado. pero la corriente es una corriente de carga. no ocurra una reacción redox y tenga lugar otro s procesos que generan una corriente . Se dice entonces que la corriente generada es no faradica. y Si la segunda etapa es la mas lenta el electrodo esta polarizado por reacción quimica y Si la tercera etapa es la lenta el electrodo esta polarizado por adsorción o disociación y Si la cuarta etapa es la lenta el electrodo esta despolarizado
Calculo teorico del potencial de una celda Se calcula utilizando la ecuación de Nersnt .Analisis Instrumental Procesos no faradicos : pueden ocurrir cuando por algún proceso termodinámico o cinético (por ejemplo adscorcion). Esto sucede cuando ocurren procesos no faradicos El grafico b representa a un determinado potencial constante varia la intensidad de corriente. En este caso el electrodo esta despolarizado .
este potencial se puede minimizar colocando al puente salino y se hace casi despreciable por lo tanto en el Ej no se considera.Analisis Instrumental en los cambios de energía libre para una reacción dentro de una celda electroquímica. Considerando el ejemplo anterior tenemos
= E = E -
0. si la solución es diluida. Si consideramos según la IUPAC. Desde el punto de vista experimental . por lo tanto podemos decir que a=C. sumergido en una solución de Zn 2+ con una dada concentración molar La doble barra // indica puente salino Cu2+ con su concentración molar / (el otro electrodo) Cu 0 (Zn2+) Hacia fuera los electrodos.
.0591 n
[red] reaccion en el electrodo [ox]
El potencial frente al eletrodo de referencia se calcula siguiendo el esquema de celda. Al centro sus soluciones P=potencial de un solo electrodo Ep=E2-E1 potencial de unión liquida
El potencial se unión liquid a se genera cuando se ponen en contacto dos soluciones de distintas concentración. Esquema de una celda
Hacia afuera el electrodo (Zn 0) La barra / indica electrodo. I depende de la concentración y carga de la especie. Cuando en química analítica se trabaja con soluciones diluidas el coeficiente de actividad f tiende a 1 .
n=numero de electrones involucrados en la reaccion ® ± ¯ ± E:potencial normal de celda °
F = c t e d e F a r a d a y
Podemos a través de ecuación llegar escribirla como la ecuación de nersnt como esta en la transparencia Recordemos que la actividad de una especie es 1 I= § C i Z i 2 2 El f esta relacionado con la fuerza iónica de la solución (I).
Analisis Instrumental Existe otro parámetro que es el potencial norma de electrodo o potencial estándar de electrodo. Ese potencial se calcula cando el cociente de actividad de la especies reducidas y oxidas es igual a 1.
Dentro de los indicadores metálicos tenemos y Los de 1era especie y Los de 2da especie y Los redox
Los de 1era especie o cationico Son electrodos que están constituidos por una barra de metal sumergida en una solución que contiene los propio s iones. Electrodo indicador: es aquel cuyo potencial responde a la variación de la actividad de las especies en estudio.0591 [re ] 0 0 P P n [ox] 14 2 4 3
= E = E l o g
El potencial del electrodo de H es cero (E=0)
Potenciometria La técnica que utiliza estas celdas es la potenciometria y Utiliza celdas galvanicas y Utiliza dos electrodos : uno de referencia y otro indicador y Utiliza soluciones electrolíticas y Una técnica potenciometrica se basa en relaciona r la concentración de una especie con la medida del potencial que se genera entre un electrodo indicador y un electrodo de referencia. Ejemplo: una barra de Cu0 que se sumerge en una solución de Cu 2+
. Ese potencial es una constante física característica de los pares redox. Esto ocurre cuando los reactivos y productos tiene una actividad igual a 1 } 1 0. que ocurre en la interfase electrodo-disolucion. generalmente se utiliza como anodo. Electrodo de referencia : mantiene constante su potencial aun cuando se producen pequeños pasajes de corriente . mientras que en los electrodos selectivos el potencial se genera medianrte un intercambio de iones a traves de la membrana. Potencial de celda: potencial del anodo ± potencial del catodo
Dentro de lo electrodo s indicadores tenemos dos tipos: los indicadores metálicos y los indicadores de membrana
Electrodos indicadores metalicos Se basan en que el potencial se genera a traves de una redox.
Cl-(Xm) Cuando la concentración molar del anion (Cl -) es mayor que 1M este electrodo se comporta como electrodo de referencia .0591 [red] n [ox] 14 2 4 3
0Cu0 /Cu2+ P
Los electrodos de segunda especie o anionicos. Este electrodo de calomel saturado (ECS) es que el que se usa como referencia y tiene un E=0. En el extremo inferior del tubo tiene un a orificio poroso que esta en contacto con la solucion de CLK (es de tipo anionico . Si no. Esa pasta de cloruro mercurioso esta saturada y con una elevada concentración de KCl.
. Fe3+ o Pd/Cs3+. A todas las T y cuando la actividad de H + es 1M. paladio. es un electrodo anionico ([Cl -]<1M). Cl-(Xm).
Los electrodos redox Están formados por una barra de metal inerte (platino. [Cl -]>1M ) y además en la parte interna hay un alambre de platino que es el que hace el contacto.Analisis Instrumental } 1 0. permanece constante en función del tiempo Dentro de los electrodos de referencia tenemos el electrodo de H que es el que se utiliza para calcular los potenciales normales o estándar y ese electrodo tiene un potencial igual a cero.268 V
Otro electrodo de referencia que se usa es el electrodo de Agº/ClAg (s). Este electrodo es un tubo de vidrio que en su interior tiene una pasta de Hg que esta en contacto con una solución de Hg 2Cl2. Cs4+ q electrodos q q indicadores q
q etalicos 6 4 7 44 4 8 1er especie
e brana
especie redox
Electrodo de referencia: su potencial no varia aun cuando hay pequeños pasajes de corriente. oro) que esta sumergida en una solución que contiene una cupla redox Ej: Pt/Fe 2+. Electrodo de calomel Otro electrodo muy frecuente es el de calomel. Están formados por una barra metálica que esta en contacto con una solución saturada de una sala poco soluble del metal y una determinada concertación del anion correspondiente a la sal
Ejemplo: Ag 0/ClAg(sat) . Cuando la concentración de Cl es mayor a 1M el electrodo es de referencia.
Electrodos de membrana El otro tipo de electro dos indicadores que existen son electrodos selectivos de cationes y moleculas. Electrodos de membrana: o electrodo selectivo a iones. Asi se puede calcular los diferentes potenciales de las distintas especies y poder clasificarlos .24 2V . Nosotros vamos a ir mirando el potencial en función de lo mililitros de agente valorado gastados. Es una constante fisica caracteristica de cada especie. trabajando a corriente nula
Una celda de titulacion es un recipiente donde tenemos: electrodo indicador . e n la interfase electrodo -disolución En los electrodos indicadores metálicos la corriente se produce por una reacción redox En un titulacion potenciometrica están involucrados dos tipos de reacciones: una reacción electrónica y una reacción química . El potencial normal de electrodo se calcula cuando las actividades de las especies reducidas y oxidadas son iguales a 1M. neutralización. Cualquiera de estas reacciones puede producir al agregar el agente valorante . una bureta. hay especificos para cada ion. Estos tiene la particularidad de estar formados por una membrana que es selectiva a distintos iones. La presencia de esa membrana en la disolución hace que se modifique la movilidad de los iones dentro de esa solución y se genere un potencial que va a depender de la concentración. y una reacción redox. Se genera un potencial por gradiente de concentración que genera un intercambio de iones a trav es de la membrana Este potencial es el que se usa para calcular la concertación
. su E se calcula usando al electrodo de H como E de referencia. Permiten hacer medidas directas. Puede entonces haber titulaciones de precipitación. De esa curva de titulacion potenciometrica vamos a obtener los militros de agente valorado que gastamos en la titulacion y por medio de una reacción estequiometrica calculas la concertación del analito. La membrana esta en contacto con los iones pero de actividad conocida y constante. de formación de complejos. Dan lugar a cuatro tipos de titulaciones potenciometricas. electrodo de referencia. teniendo en cuenta su capacidad de reducirse Titulacion potenciometrica Una de las aplicaciones prácticas es la titulacion potenciometrica: consiste en medir el potencial de una celda galvanica luego del agregado de alicuotas de un agente valorado . la solución del electrolito. Se utiliza una celda galvanica .Analisis Instrumental El potencial de este e lectrodo de referencia es E=0. la única corriente que debe generarse es la corriente que proviene de la reacción de oxido reducción.
Potecial normal de electrodo .
las no cristalinas y dentro de esta ultima tenemos las membranas de vidrio. Hoy en día los electrodos selectivos son electrodos combinados . La membrana tiene que poder interactuar de manera selectiva con el analito. El indicador y el de referencia están juntos dentro de un tubo de vidrio. Generalmente. Generalmente . Dentro de ese tubo de vidrio hay una solución de HCl concetrado . bi y triv alentes. Los monovalentes son los encargados de la conductividad selectiva de la membrana . la membrana debe tener una reactividad selectiva con el analito o sea debe interactu ar electivamente con el analito ne estudio. La membrana de vidrio esta formada por redes tridimensionales de silicatos y dentro de esas redes existen cationes mono. La membrana responde selectivamente a distintos iones . las formadas por líquidos y las movilizadas por líquidos rígidos. Deben estar siempre hidratadas para facilitar la reacción de intercambio que ocurre a ambos lados de la misma. A su vez en el interior tiene otro electrodo de referencia de Ag/ClAg que forma junto con el electrodo indicad or la celda que se utiliza para medir pH.
Membrana no cristalina de vidrio El mas común es el electrodo selectivo a H + que es el electrodo selectivo a pH. Además. Esta debe presentar una minima solubilidad . saturada con ClK. Las tres características fundamentales que debe cumplir una membrana son: y Minima solubilidad (dada por la composición con grandes moleculas) y Conductividad eléctrica (dada por los iones monovalentes) y Reactividad selectiva al analito en estudio. la conductividad esta dada por iones monovalentes que constituyen la membrana. es decir la solubilidad de la membrana en la disolución del analito debe tender a cero. de actividad de H + constante y un alambre de Ag que actúa como electrodo de referencia. sílice. Debe estar hidratada en la cara externa cuando esta en contacto con la solución del analito y la parte interna cuando es ta en contacto con la disolución
. es importante conocer la composición de la membrana. Esta membrana esta en contacto con la solucion de H de actividad desconocida Potencial a través de membrana : una de la característica fundamental de la membrana es que debe estar hidratada para poder medir la actividad de analito. Hay dos tipos de membrana que se utilizan en este tipo de electrodo: las membranas cristalinas. la capacidad del electrodo de ser o no selectivo depende en gran parte de la membrana. Existen electrodos selectivos a cada ion.Analisis Instrumental
Es importante conocer la naturaleza de la membrana. los bi y trivalentes permanecen retenidos por los silicatos y mantiene humeda y rigida a la membrana. la membrana debe tener una determinada conductividad eléctrica. Esto hace que sean poco solubles o insolubles. resinas. Algunas membranas están formados por compuestos inorgánicos como haluros de Ag. las membranas son de moléculas grandes o agregados moleculares como vidrios. Además .
 p H   V  Na  n Na  V H 
V: acido salicilico. tiende a desplazarse hacia la derecha. La diferencia a ambos lados de la membrana es lo que se conoce como potencial limite. El movimiento genera carga en la membrana y eso genera el potencial. pH=-log(a) . El equilibrio esta desplazado según la concentración de protones tanto en el medio como en la disolución y eso genera un potencial limite Eb = E2 .Eref
. Este es el parámetro analítico que da una idea del pH de la solución. Es decir. como debe estar hidratada la membrana. responsable del pH. Este es un parámetro analítico que se usa para medir pH. Eb=L-0. potencial de membrana o potencial de superficie. La reacción de intercambio que ocurre genera el gradiente de concentración .E1. el potencial de un electrodo indicador de este tipo. mas un potencial de referencia interno mas un cierto potencial de asimetría (este potencial de asimetría e s muy chico y se debe a las distintas tensiones en la estructura de la membrana) Eind= Eb + Eref2 + Easi Eb=E ind . En esa solución externa hay solución de H + cuya concentración o actividad no conocemos pero del lado interno hay una conc entración de protones conocida y constante. La región intermedia esta seca .
El equilibrio de la reacción . El potencial limite queda en función de la actividad de la especie en disolución (es que el no se conoce).
Electrodo selectivo a pH El potencial limite esta dado por la diferencia de potencial de los potenciales a cada lado de la membrana (cada uno responde a la ecuación de Nersnt) . será igual al potencial limite. La superficie de la membrana predomina el Acido Silicico y lo mismo ocurre en la cara interna de la membrana.Analisis Instrumental del analito de actividad constante. se desplazan a lo largo de esa red cristalina y son los responsables de la conducción eléctrica que va a permitir generar un potencial. allí es donde se encuentran los iones monovalentes. (P i y Pii).059pH potencial limite e n función del pH para un electrodo selectivo a pH. El potencial limite es el parámetro analítico que me va dar el pH de la solución.
Los iones Na + originan el potencial entre la disolución externa y la membrana externa y un potencial entre la solución interna y la membrana interna.
b1)-.B. Ese tipo de electrodo esta formado por un tubo de vidrio que en su interior tiene otro tubo de vidrio y en el extremo inferior presenta una
. entonces al ser diferentes los coeficiente de actividad no se puede medir [H +] Electrodo de membrana no cristalina liquida
Con los otros tipos de electrodos de membrana no cristalina tenemos los de membrana liquida. L a mediad o el valor de pH en ese casos era menor que el valor real y en ese caso se dice que el electrodo presenta un error alcalino. Limitaciones del electrodo selectivo a pH. Entonces debe definirse un parámetro que se denomina coeficiente de selectividad. Aplicación del electrodo selectivo a H+ Sirve para medir si una solución es acida o es básica . pero no se puede saber la concentración de H + que hay en la solución si hacemos una medida directa.Analisis Instrumental
Potencial de asimetría .5 o 1. Estas soluciones se compran. Indica cuanto interfiere la otra especie con respecto al electrodo del analito (B interfiere con con el electrodo selectivo a A. Es decir sobre el valor del potencial limite . Es el grado de interferencia que genera un ion sobre otro. por ejemplo) Toma valores de 0 a 20 o 30 y es un dato que vie ne tabulado por el fabricante. selectivo a H+. no se preparan y no se conoce su fuerza iónica. seguido de la determinación de pH de la disolución incógnita. K+. al no conocerse la fuerza ionica de los buffers es imposible relacionarla con la fuerza iónica de la muestra. puede según las condiciones ser sensible a otros iones monovalentes y en ese caso cuando el electrodo se usa para medir soluciones básicas puede ser que sea sensible a iones Na+. en estos casos el pH medido es mayor que el real. Es un potencial muy pequeño y se debe a las diferencias de tensiones en la estructura de la membrana. Es despreciable. En algunos casos puede darse que el electrodo sufra lo que se conoce con el nombre de error acido. Ese coeficiente indica como afecta la presencia de un ion en la disolución sobre la mediad del pH. Según IUPAC y según el instituto nacional de patrones y tecnología (NIST) establece como pH operacional aquel que se obtiene de la calibración directa del instrumento con disoluciones patrones conocidas preparadas a partir de estándares primarios. Este mismo electrodo. Este coeficiente de selectividad representa la relacion que existe entr la respuesta de dos iones que estan presentas en la misma disoclucion. generada fundamentalmente por desgaste. Coeficiente de selectividad k Esta variable esta involucrada dentro de la ecuación del potencial limite de membrana -log (a1KA. Esto se debe a como se calibra el electrodo. Sucede a solución de pH inferiores a 0. Si el coeficiente tiende a 0 indica que el ion no interfiere en la medicion pH operacional: el pH de una solución debe ser una constante universal.
el electrodo es un tubo de vidrio que en la parte inferior tiene una membrana que tiene un diámetro de 1 0 mm aproximadamente y un espesor de 2 o 3 mm . pues se forma HF en el medio y ya no se tiene iones F. Se crean huecos en la membrana para que los iones F pued an moverse con mayor facilidad y se genere el potencial limite. Dentro de ese tubo de vidrio que forma parte del electrodo se encuentra un disolución que contiene NaCl y NaF donde la actividad de F es constante y conocida.
. en la cual esta sumergido el elec trodo de referencia interno . esa membrana .
A)Electrodos de membrana cristalina
Hay de dos clases: y 1)Cristal único (membrana formada por un único cris tal) y 2)Policristalinos o mezcla de cristales. El potencial se genera de la misma mane ra que el de vidrio. Quiere decir que uno va a conocer esas soluciones patrones entonces va a permitir conocer la concentración de la muestra. Cuando se calibra el instrumental se lo hace con su solución patrón preparada por uno mismo. Dependiendo de la concentración molar de F que hay en la disolución se genera un potencial y ese potencial limite generado es el que se va a relacionar después.
1)Cristal único: las membranas están formadas por Fluoruros de Lantano (LaF3) y es selectiva a iones F-. esta saturada de uno o varios intercambiadores iónicos orgánicos que se encuentran entre los dos tubos. Generalmente se usa para cationes bivalentes aunque los hay para monovalentes.Analisis Instrumental membrana de plástico porosa que se encuentra impregnada por un liquido hidrofobito. La única limitación que tiene el uso del electrodo es que a pH superiores a 8 empiezan a interferir lo ±OH del medio y a pH menos a 4 o 5 comienzan a molestar los H+.para detectar (el electrodo tiene una menor respuesta) . Dentro el tubo interno se encuentra un electrodo de referencia inte rno sumergido en una solución acuosa del metal que uno quiere determinar. que es de LaF 3. Con estos eléctrodos se pueden hacer medidas directas de diferentes cationes y aniones.
Electrodos no cristalinos de un liqu ido inmovilizados por un polímero rigido
En este caso los electrodos son semejantes al anterior con la única diferencia en que la membrana ya no es de plástico son que son membranas de cloruro de polivinilo y esto hace que la membrana sea mas flexible y eso hace que el coeficiente de selectividad sea menor. Es bastante selectivo. a traves d e un intercambio ionico en la membrana. a través de la ecuación de Nersnt con la concentración de F La característica que tiene este electrodo es que se puede trabajar en un amplio rango de temperatura (entre 0 y 80ºC) sin que haya variación del potencial. mediante un tratamiento con F 2Eu (fluoruro de europio) con el objeto de aumentar la capacidad conductora de la membrana.
salvo en el caso del e lectrodo de vidrio selectivo a protones. se hace una mezcla homogénea de tal manera que aumente la conductividad de la membrana. l tric y lt r
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.. luego se lee la muestra y se obtiene la concentración del analito. El gas disuelto pasa a través de la membrana permeable y se encuentra con la solución interna. Son electrodo que se suelen usar como electrodos selectivos para iones Ag +. Es decir que como electrodo selectivo de Ag podemos tener de membrana cristalina o no cristalina (según como este formada la membrana)
Lo importante siempre es conocer la composición de la membrana y saber que siempre se puede hacer una medida directa. Se pueden usar.Analisis Instrumental
2) Mezcla de cristales : generalmente la membrana es una mezcla de sales de haluros de Ag con sulfuros de Ag en relación 1:1. Son lecturas directas d e replicas. el resultados se expresa como es usual.uno de los productos que se genera es que reacciona con el electrodo selectivo. Existen electrodos selectivos a moléculas.
r fi cl sic . en el caso del CO 2 se generan H+ y HCO3. Se mide intens idad de corriente en función de un potencial aplicado.Al entrar en contacto se generan diferentes productos . El grafico generado generalmente es sigmoidal Dentro de estas técnicas tenemos
lt r tri rri li
  §  §   ¦    § ¥ § ¥ ¦ © § §
st i r s tit l ci í ic s.
Voltamperometria Estas técnicas abarcan un conjunto de técnicas que permiten obtener información de una especie a través de la medición de corriente en función de un potencial aplicado. todo. Son dispositivos formados con un electrodo selectivo de iones que esta retenido por una membrana permeable a gases y entre el electrodo selectivo y la membrana sensible se encuentra una solución interna que es la que va generar el producto para su posterior detección.
Otros electrodos. para determinaciones cuantitativas (con lo selectivos) Se calibran con testigos preparados por uno mismo . Hay de dos tipos y Electrodos selectivos a moléculas gaseosas y Electrodos selectivos a moléculas orgánicas
También se conocen como sondas sensibles a gase s.
Se suele usar también en polarografias por pulsos Electrodos de gota de Hg Hay otro microelectrodos mas usados que son los microelectrodos de gotas de Hg. Estos electrodos son y Electrodo de referencia: mantiene constante su potencial durante la medición y Electrodo auxiliar: es un alambre de Pt cuya función es conducir la electricidad desde la fuente generadora de potencial hacia el tercer electrodo (indicador) y Electrodo indicador: es un microelectrodo . Los electrodos estan conectados a un generador de potencial de barrido lineal. Este disco a su vez esta conectado a un hilo de Pt que sirve como conexión. difusión y migración) que dan lugar a respetivas corrientes. Generalidades de la voltamperometria de barrido lineal y En cualquiera de las dos técnicas se miden corriente I vs potencial y Se usa una celda voltamperometrica La celda voltamperometrica esta compuesta por : tres electrodos sumergidos en una solución que contiene al analito y un exceso de un electrolito soporte (disolución no reactiva de alta molaridad). Se trabaja con microeletrodos porque uno debe trabajar también en condiciones de polarización por concentración. Generalmente este electrodo se utiliza en la voltamperometria hidrodinámica empleando sensores químicos. En esta técnica la única que debe existir es la de difusión en la interfase electrodo disolución. el analito y la solución de electrolito soporte). Hg.
En esta técnica se usa una celda de polarografia (los tres electrodos. Las gotas deben ser chiquitas y homogéneas para mantener la reproducibilidad del resultado. donde se coloca el Hg y en esa gotita de Hg es donde se produce la electrolisis.
Microelectrodos Electrodo de disco Es una varilla de teflón que en la parte inferior tiene una plaquita o disco con características conductoras. El disco puede estar recubierto de diferente materiales (Pt. Este tipo de electrodos de gota se usa mucho en polarografia clásica y en titulaciones amperometricas. C grafito) y según sea ese material va a presentar diferentes potenciales dependiendo también del electrolito soporte donde esta sumergido (fotocopia 1). Polarografia Clasica. reservorio.Analisis Instrumental La voltamperometria de barrido lineal tiene la caracteristica de que el potencial que se va aplicando tiene que variar linealmente con el tiempo. Son tubos de vidrio que tiene un de posito.
. Dentro de esa celda polarografica pueden ocurrir tres tipos de movimiento (conveccion. Au. también llamado electrodo de trabajo.
se va formando la doble capa (este proceso corresponde a la parte plana de la curva). En esta fase el electrodo esta polarizado por carga. del electrolito inerte. en este método se pueden usar testigos.Analisis Instrumental Las corriente de conveccion se elimina trabajando en reposo y a temperatura constante y la de migración se elimina usando un electrolito soporte . que tiene un potencial de reducción mucho mas negativo que la especie a determinar. Depende entonces: del analito. al momento de hacer una determinación cuantitativa. por ejemplo la corriente de difusión y el potencial de media onda. En determinación cuantitativa I:kC. construir una curva de calibrado y expresar el resultado como tS o El grafico queda. del pH. de la temperatura. Este problema se resuelve burbujeando con N 2
Polarograma tipo Es un grafico de intensidad de corriente versus potencial La curva B corresponde al electrolito soporte. que ³enmascara´ a la posible corriente de migración que genere el analito En estas condiciones la única corriente involucrada en la determinación de la de difusión. Esta definido como el potencial donde la intensidad de corriente es la mitad de la corriente limite.
. La corriente alta que se genera cuando se aplican potenciales positivos es debido a la oxidación del agua.
Generacion del polagrama A medida que se aplican potenciales (y se va midiendo la corriente) se produce un reordenamiento de cargas en la superficie de la gota de Hg. La relación entre ambos es lineal. es decir. Si se usaran potenciales positivos podría ocurrir que generen corrientes muy altas y eso haría que no se pueda o que interfiera. es un parámetro cualitativo que es característico del analito en un determinado medio. Muestra y testigo se tratan de la misma manera. ya que la corriente que generan es de baja intensidad y fácilmente medible. pero NO depende de la concentración. la corriente residual es generada por el electrolito soporte). Si hay O 2 disuelto este se reducirá muy fácilmente cuando se apliquen los potenciales. generando una onda polarogr afica que puede enmascarar a la onda polarografica de la especie en estudio. como intensidad de corriente vs concertación del testigo. El polarograma reflejara la relación entre el potencial y la corriente de difusión que ocurre dentro de la celda polarografica. Otra condiciones es que cuando se hace una cuantificación se debe asegurar que no haya O 2 disuelto. Esta característica del electrolito soporte es una condiciones operacional
Los potenciales aplicados son negativos. La corriente de difusión es la corriente entre la corriente limite (microelectrodo polarizado por carga) menos la corriente residual (generada cuando el electrodo esta polarizado por carga. A determinado potencial la especie se reduce y el electrodo queda polarizado por concentración.
De un polarograma se puede obtener mucha información.
Potencial de media onda. según cada testigo y su correspondiente señal.
titular un analito no electroa ctivo si el agente valorado o el producto lo son. agente valorado y producto de reacción).
Se usa una celda amperometrica. mediante el uso del electrolito soporte.
. Estas son: temperatura. que en este caso se usa goteo de Hg). por ejemplo. Se miden corrientes de conveccion y de difusión. Hay dos tipos de voltampermetria hidrodinamica: la titulacion amperometrica y los sensores químicos. que la corriente de conveccion junto a la difusión serán parte de la medición. reposo. La única corriente eliminada es la de migración. aunque a veces aplica también el de disco de Hg. una bureta desde donde se agrega el agente valorado y un vaso de precipitado que contiene la disolución del analito y el electrolito soporte. siempre y cuando sea electroactivo. ese punto de quiebre es el punto de equivalencia. Una característica de estas técnicas es que se trabaja en agitación. Para aplicar la polarografia es fundamental que la especie sea electroactiva.
Ventajas con respecto a la polarografia. Una vez seleccionado el potencial se agregan las alícuotas del agente valorado. Tiene además un generador de potencial conectado. Los gráficos obtenidos son curvas que presentan en un punto un quiebre. Titulación amperométrica Se basa en medir la intensidad de corriente de una solución a medida que se van agregando alícuotas de un agente valorado trabajando a potencial constante. Esta consta de: tres electrodos (referencia. Cada especie tendrá su curva característica . y No debe haber O2 disuelto Como electrodo se usa comúnmente el goteo de Hg. electrolito soporte y ausencia de O 2
Voltamperometria hidrodinámica. es decir. El potencial constante que se aplica se determina haciéndole un polarograma a toda las especies involucradas (analito. y se puede hacer siempre y cuando las condiciones operacionales estén bien fijadas. cambiando el pH o el electrolito soporte pueden diferenciarse analitos en una mezcla.Analisis Instrumental Permite tener una idea cualitativa para poder identificar o diferenciar distin tos analitos.
Condiciones operacionales. mientras que en polarografia todas las especies deben serlo. auxiliar y el de trabajo. La forma de la curva depende de cual sea la especie electroactiva. Permite hacer una determinación cuantitativa siempre y cuando una de las especies sea electroactiva. y Se debe trabajar en agitación. Esto permite. Como se ve en la fotocopia.
Los transductores pueden ser potenciometricos (como los electrodos sensibles a moléculas). En resumen: Los sistemas de reconocimiento pueden ser: membranas sensibles a gases o membrana sensible a compuestos orgánicos Los transductores pueden ser: potenciometricos. El transductor voltamperometrico tiene una membrana sensible a gases.
. En lugar de una membrana permeable tiene una que contiene a la enzima. Lo único que varia es la membrana. redisolución y determinación mediante barrido lineal de potencial. Este receptor puede estar formado por membranas sensibles a gases o también puede estar formado por microorganismo. El sistema de reconocimiento también se conoce con el nombre de receptor. voltampermotricos u ópticos. sino se les llama simplemente sensores quimicos. Luego hay una membrana de diálisis y otra de acetato (actúan como filtros) y un microeletrodo de Pt. voltamperom etricos u opticos. en vez de tener un electrodo selectivo poseen uno voltamperomtrico porque se aplica un potencial) También hay sensores químicos que detectan moléculas orgánicas donde el receptor es una enzima inmovilizada. también llamados biosensores (por ejemplo para glucosa) Definición de sensor químico. Hay sensores químicos: y Para moléculas gaseosas (CO2 disuelto por ejemplo) y Para moléculas orgánicas. solo varia el transductor. Es un dispositivo que esta formado por un sistema de recono cimiento y un transductor. una disolución de ClK y un cátodo con disco de Pt. Cuando los sistemas de reconocimiento tienen caracteristicas biologicas se les llama biosensores. se oxida y genera una señal de corriente proporcional a la concertación de glucosa. Cuando se tiene un sistema óptico en ve de microeletrodos hay una fibra óptica concentrada a una espectrofluorimetro o fotometro y en la membrana hay un reactivo o colorante que reacción con el producto generando la señal óptica. La reacción entre la glucosa y la enzima da acido gluconico y H 2O2 El H2O2 a determinado potencial que se aplica. La señal viaja por la fibra óptica hasta un PMT.
Método de redisolución Este método consta de tres pasos: Electrodepocision.Analisis Instrumental
Sensores quimicos Esta variedad de voltamperometria hidrodinamica permite hacer determinaciones directas cuantitativas usando sensores químicos. enzimas inmovilizadas. Cuando el O 2 difunde a través de la membrana y al aplicar un determinado potencial este se reduce en el cátodo generando una señal de corriente proporcional a la concentración de O2 disuelto (son similares a los potenciometricos. La membrana esta rodeada de un anillo de plata que actúa como ánodo.
pero cuando lo hacen. Al ir aplicando esos potenciales las especies vuelven a disolverse. se busca primero el potencial de reducción de ambos.
. lo que permite hacer determinaciones fácilmente. El microelectrodo que se utiliza tiene un plaquita cubierta con una solución de Hg y es de carbono vitrificado. Si aplicamos potenciales bajos podemos aplicar la ley de ohms para calcular la conductividad de la especies en disol ución. y registrando los picos máximos se hace la curva de calibrado Grafico. Ese valor de conductividad va a depender de todos los iones presentes en la disolución. así que se puede decir que la clave de estos métodos consiste en dos pasos fundamental: la eletrodeposicion y l a redisolución. Se trabaja en un determinado tiempo de aplicación. aplicando la voltamperometria común no se lograría determinar. Esto quiere decir que dependerá de la movilidad de los iones cuando se aplica una diferencia de potencial
En esta técnica no interesa lo que ocurra en la interfase electrodo disolución sino lo que suceda en el sena de la solución cuando se aplica un potencial. El último paso corresponde en realidad a la voltamperometria común. Redisolución Una vez preconcentrado el analito se detiene la agitación y s e comienza a aplicar potenciales cada vez mas negativos. Los gráficos obtenidos son muy claros. juntos. La ley dice que la corriente generada o que fluye a traves d e un conductor es directamente proporcional al potencial aplicado e inversamente propo rcional a la resistencia que ejercen los electrolitos en disolución. se puede hacer una curva de calibrado. Se obtiene un grafico de picos (intensidad de corriente en función del potencial). [A]=[V]/[ ]. Se hace uso de la ley de ohm s. Se puede usar siempre que los potenciales sean bajos. el potencial debe conocerse para asegurar que logre reducir a la especie. Con esto se logra que el ana lito se preconcentre en las cercanías del electrodo. con ese valor y trabajando con testigo.
Conductimetria Las técnicas conductimetricas permiten medir la conductividad de una solución electrolítica y esa conductividad esta dada por todos los iones presentes en la disolución. cada una empieza a oxidarse y al oxidarse genera una corriente que se registra y permite determinar cuantitativamente la concertación. se preparan testigos con Cd y Pb. Cuando la concentración es muy baja. que sirve para cualquier conductor eléctrico. Se aplica el potencial y se agita la solución durante determinado tiempo. del orden de 0 a 100 volts. Los picos tiene un punto máximo. Ejemplo: Si se tiene una mezcla de Pb y Cd. Se aplica un determinado potencial que logra que se reduzca a los analitos en disolución (el potencial debe conocerse). Eletrodeposicion. en este caso electrolitos disueltos.Analisis Instrumental Es una aplica de voltamperometrica que generalmente se usa para determinar analitos en trazas.
Quiere decir que ese valor de resistencia va a estar relacionado con el valor (ro) . pero no interfieren entre si. Quiere decir que cuando se quiere medir la conductividad lo que se esta midiendo (G= conductividad eléctrica) es la inversa de la resistencia que se esta generando en el seno de la solución. A partir de la ley de omhs se puede despejar ese valor de resistencia R=E/i E: potencial aplicado. La conductividad de una solución depende de varios factores: y Geometría del electrodo (área y distancia entre ellos) y Tipos de iones presentes y Concentración (la conductividad aumenta con la concentración. El valor de la resistencia R depende de la distancia con que estén ubicados los dos electrodos y va a depender también del área de los electrodos. en otros solventes el comportamiento puede ser diferente. Reemplazando ro por L/a.Analisis Instrumental Cuando se conoce el potencial aplicado y se aplica. los electrolitos se mueven generando una corriente. Este valor también se representa como la suma de la conductividades de las especies en disolución = + -. . a muy altas co ncentraciones diminuye porque la electricidad se pierde en roces electroestáticos. por ejemplo:
. área 1 cm2. (se estandariza 1 cm de distancia y 1 cm2 de superficie d e electrodo). una capacidad condu ctora y una movilidad elevada.
La alta contribución de los H y los OH es muy grande ya que tiene un gran tamaño. queda G=1/roxA/l. etc) y Temperatura: idem concentración y Solvente utilizado y Potencia que se aplique. La conductividad equivalente disminuye con la concentración.
Mediciones directas Se pueden hacer determinaciones directas de conductividad. pero no indefinidamente. i: corriente que ejercen los electrolitos. resistencia especifica. se puede usar en varias cosas. en agua y a 25 grados. la única variable que no se conoce es la resistencia. indica o expresa la conductividad eléctrica de todos los iones presentes en la disolución por un gramo equivalente de soluto =k[1000/C] (concentración por litro). Cuanto se mueven los electrolitos en un litro de solución. En química analítica se trabaja a dilución infinita y esa conductividad equivalente esta dada por la sumatoria de cada una de las especies en disolución. distancia 1 cm) Conductividad equivalente : se representa con la letra lambda mayúscula. un centímetro cúbico. (es la conductividad que tiene lugar en el centímetro cúbico de solución que se encuentra entre los electrodos. fuerzas de van der walls. donde 1/ro es k . la conductividad especifica.
Conductividad: da una idea de cómo se mueven los iones al aplicar un determinado potencial Conductividad especifica: conductividad de un determinado volumen.
Analisis Instrumental Para conocer la naturaleza de diferentes electrolitos que forman parte de una sal inorgánica (entre isómeros de la sal). ya que tendrán diferentes conductividades.
Titulación conductimetrica Para esta titulación se utiliza una celda como la indicada en el esquema c. los electrodos tienen forma anular y suelen usarse en cromatografía Lo importante en estas determinaciones es controlar las variables operacionales. en ese tipo de celda se hace una medida directa (requiere mucha muestra) Sino se tiene mucha muestra se usa una celda del tip o b que es como copa invertida que contiene los electrodos. los electrodos están a igual distancia. la muestra circula constantemente. como en potenciometría. hay un termómetro para asegurarse una temperatura constante y una bureta con el agente valorado
Se basa en medir la variación de la conductividad eléctrica de una disolución a medida que se agregan alícuotas del agente valorado. Conocer la composición de sal de difer entes matrices (leche. cuando la solución presenta turbidez o coloración y no se puede aplicar un método colorimétrico. (a. También se usan mucho para determinar las constante de equilibrio de ácidos o bases débiles Es importante tener en cuanta que la concentración del agente valorante debe ser similar o levemente superior a la del analito. Constan de dos recipientes que tiene conectados a ambos lados los electrodos separados una distancia constante y tienen un área determinada. Solvente utilizado. generalmente son de platino recubierto de negro de platino. Esta copa se introduce en la muestra (se usa en mediciones in situ) La celda d es una celda de flujo. Se introduce la muestra y el nivel es el mismo (el nivel del volumen. Ayuda a conocer la salinidad o el tipo de sales que componente diferentes aguas (puede conocerse el tipo de electrolito.b y d). etc Para hacer estas determinaciones se utilizan celdas como las esquematizadas en la fotocopia. la conductividad varia antes y después del punto de equivalencia y la forma de las curva va a variar en función de los electrolitos en disolución y del tipo de titulación (hay titulaciones acido base y por precipitación) Dentro de las acido base están: las de acido y base fuertes. gaseosas. Tipos de iones presentes. temperatura. Potencia que se aplique. Concentración. esquema a). las de acido débil con base fuerte.
Es una técnica de separación que se basa en separar diferentes analitos que forman parte de una muestra para pode cuantificarlos posteriormente. las de acido y bases débiles y generalmente se utilizan. cualitativamente al menos) . Clasificación y tipo de cromatografías Teniendo en cuenta como esta formada la fase estacionaria y la fase movil (los analitos estan en la fase estacionaria) se la puede clasificar en
Lo que se registra es un cromatograma. Es importante asegurarse una buena resolución de los picos que se van obteniendo en el cromatograma.E tiene características polares. Este tipo de cromatografía ge neralmente se usa para análisis cualitativo. todo depende de las características de la FE. dan lugar a la cromatografia liquida de intercambiadores iónicos y En otros casos los sólidos son tales que permiten la separecion en funcion del tamaño de la moléculas.Analisis Instrumental
A)Cromatografía plana En papel y en capa fina. esta ultima es mas usada. El soluto que va a separarse tiene que tener una determinada constante de distribución entre ambas fases K=Cs/Cm. Ese tiempo se denomina ³tiempo muerto´ y corresponde a algún analito que no fue retenido. y Otros sólidos san lugar a la cromatografia liquida de adsorción. El parámetro importante es el tiempo de retención.
. en el caso del papel es un papel de filtro en el que se siembra la muestra y luego se le hace pasar el solvente que revela la macha y esta mancha se mide. Cromatografia liquida La fase movil es un liquido y la fase estacionaria es un solido o un liquido que tiene diferentes propiedades: y En algunos casos donde la F. un grafico que indica como se separan los componentes de una mezcla en función del tiempo. B)Cromatografía en columna Se divide en Cromatografía gaseosa : dos tipos CG solida (CGS) y CG liquida (CGL). con forma de campana de gauss totalmente definida. La capa fina es de vid rio y silica y funcionan de la misma manera. La fase estacionaria son sólidos. Generalmente se toma como referencia.
Siempre existe una cierta relación entre ambas fases. este tipo se denomina cromatografia liquida de exclusión. generalmente. Para conocer el tiempo de retención de un analito se le hace un cromatograma a un testigo del analito. aparece un piquito chiquito a u n determinado tiempo. En esta cromatografia la fase movil es un gas y la fase movil puede ser un solido o un liquido impregando en un solido. El tiempo de retención es independiente de la cantidad de muestra ingresada y siempre en un cromatograma cuando comienza la corrida. La adsorción es un fenómeno de afinidad entre el soluto y la fase estacionaria. la separacion ocurre por un fenomeno de adsorcion y En otros casos lo solidos son intercambiadores iónicos. Donde la fase estacionaria se coloca sobre una placa o papel. Con el tiempo de retención se puede identificar al analito. Los picos tiene que partir y volver a la línea de base.
uno tiene que tener en cuenta algunos parámetros: Eficacia de la columna: esta variable esta relacionada con la constante de distribución de cada una de las especies que constituyen la muestra. donde la fase móvil es un gas y la fase estacionaria es un liquido. Este factor relaciona las constante de distribución de los distintos analitos. A mayor R mejor es la resolución. También se puede calcular a través del K (Tr -T ) cromatograma ya que = a = a m . donde N es el numero de platos teóricos. Se le llama . y los tiempos de retención se K b (Trb -Tm ) obtienen desde el cromatograma. lo cual no permite sa ber que cantidad de analito. Un valor R de 1 tampoco da una buena resolución. CGL. donde uno conoce Tr y L. donde L es la longitud de la columna y Tr el tiempo de retención Tr A partir del cromatograma.Analisis Instrumental
Para que exista una buena resolución de los picos. Brinda una idea acerca de como cada especie se distribuye en la fase móvil y en la fase estacionaria. ya que dan mas tiempo de contacto entre el soluto y la FE. Este parámetro de eficacia de la columna se indica con la 1 ¨ -1 ¸ N© letra R= ¹ 4 ª º L V= .
Cromatografia gaseosa Hay de dos tipos: Cromatografia gaseosa liquida .
Poder de resolución: este parámetro tambien es importante para una buena separación. se puede calcular a partir del cromatograma.
En función del tipo de columna (que se compran con determinada fase estacionaria) uno debe saber elegir el tipo y la longitud para poder hacer una buena determinación cuantitativa. Factor de selectividad o separación : este es otro parámetro importante para lograr una buena separación.75 muestra picos superpuestos. indica el poder de resolución. su formula es: 1 ¨ -1 ¸ R= N© ¹ . Tm. Por ejemplo R:0. donde la fase móvil es un gas y la fase estacionaria es un sólido. representa el pico En cambio un valor mas elevado de R. puede determinar la eficacia de la columna. y es el factor de 4 ª º selectividad. Cromatografia gaseosa solida . Además da una idea de las posiciones relativas de cada uno de los analitos. CGS. para mejorar este valor se puede trabajar con columnas mas largas.5 brinda una buena resolución. El valor de R según sea. los picos muestran una mezcla. por ejemplo R:1. En algunos casos esto mejor la resolución.
tiene válvulas reguladoras que regulan la salida del gas (flujo constante y conocido) El gas: debe ser químicamente inerte. El cromatógrafo tiene además un horno cuya función es termoestatizar la a la columna. pues de ella depende la separación. que consiste en una cámara de vaporización instantánea que al momento de inyectar la muestra (con jeringas o con una válvula de inyección la muestra se volatiliza enseguida. y recipiente pequeño de volumen fijo. En uno de los extremos de la columna se encuentra el sistema de inyección de la muestra. Los compuestos deben estar en estado gaseoso No deben descomponerse a la temperatura de separación No deben descomponerse ni adsorberse en la fase estacionaria (no tienen que quedar retenidos) Tiene que ser fácilmente detectables
Cromatrografo gaseoso Tiene un tuvo de gas que contiene a la fase móvil (carrier). Para elegirlo se tiene en cuenta: que debe tener una buena afinidad con el analito. Características que debe tener la muestra para poder se cuantificada por CG. ingresa arra strada por la fase móvil a través de la columna. pero también es muy importante asegurarse que la temperatura de la cámara de volatilización sea la apropiada Las columnas son capilares. porque allí se produce la separación . H2. He. Ar. No se usa mas este método. Una vez volatilizada. Cual es la fase estacionaria Que tipo de detector que se utilizara Teniendo esto en cuenta se elige el gas. largos y de diámetro pequeño Sistemas de inyección Jeringas: la inyección debe hacerse rápido para una buena reproducibilidad y resolución.
La fase móvil se divide en dos caminos. La CGS se basa en la separación de los analitos teniendo en cuenta la diferencia de temperatura de volatilización de cada analito y en la capacidad que tengan para ser adsorbidos por la fase estacionaria La CGL se basa en la diferencia de volatilización de cada analito y en la solubilidad de cada uno en los componentes de la mezcla.
. su flujo debe ser constante y conocido. Válvulas de inyección: un sistema de carga y descarga. uno entra a la columna cromatografica y la otra va directo al detector. En es columna se produce la separación y desde allí van llegando los distintos analitos.Analisis Instrumental Esta técnica se usa mucho para la separación de componentes volátiles. loop. porque es fundamental que la columna donde se produce la separación tenga la temperatura adecuada. Los analitos deben ser estables a la temperatura necesaria para su volatilización. se detectan y luego se desechan. Es fundamental controlar la temperatura de la columna. generalmente se usan N2. CO2.
Componentes de un cromatógrafo HPLC. La fase móvil debe fluir en forma continua. cuando el gas con el analito atraviesan esa placa el material radioactivo ioniza al gas generando un flujo de electrones . de volumen muy pequeño. Se inyectan pequeños volúmenes de muestra. Válvulas: permitir y regular la entrada de estos reactivos. Algunos equipos requ ieren una precolumna para reconcentrar la muestra. ese flujo de electrones genera una corriente que es la que se detecta. que deben ser controlados. Detector de captura electrónica Este tipo de detector generalmente se usa en instrumentos que se usan para determinaciones medioambientales (de compuestos como halógenos. debido a que se busca una buena reproducibilidad. Allí convergen la fase móvil y la muestra. genera una corriente eléctrica y esta se detecta. Los solventes mas utilizados suele ser metanol. se ioniza. Estos detectores tienen la característica de tener una microcubeta. Una vez que se va produciendo la separación va llegando a un detector. Cuando a través de ese espiral circula el gas . que va generando una señal eléctrica a medida que va pasando la
. Esa corriente es proporcional a la concentración del analito Detector de conductividad termia (TCD) Este tipo de detector se basa en que un filamento de tungsteno ( W) libera calor cuando circula a través de el un gas. Al llegar el gas inerte y el analito se ionizan y generan electrones que son colectado dando lugar a una corriente Es una corriente muy débil (10 -10 ± 10-12 A) por lo tanto necesita un amplificador de corriente. Deben ser de muy buena calidad y no deben interaccionar con la muestra. Bombas: generalmente un par. Esta formada por una quemador o mechero y en la parte superior de ese quemador tiene un electrodo colector de electrones. Esa válvula de inyección es semejante a las válvulas rotatorias vistas en cromatografía gaseosa. El detector tiene una cámara en cuyo interior hay un alambre en forma de espiral por donde circula corriente. cloroformo o mezclas de ellos. acetonitrilo. cuya función es impulsar la fase ovil en forma controlada hacia una cámara de mezclado (nº4). Esas columnas (ver fotocopia) de HPLC son bastante distintas a las de cromatografía liquida convencional. generalmente vidrio. Allí se mezcla y se homogeneiza la fase móvil donde llega a una válvulas o sistema de inyección. de presión. Entre esos dos electrodos hay una placa de un metal radiactivo. algunos grupos Ar) El ECD se basa en medir la disminución de la cor riente generada entre dos electrodos. Es el mas común y versátil Se basa en la capacidad de conductividad eléctrica que tienen la fase móvil.
Tubos o recipientes donde se encuentra la fase móvil: son de materiales inerte.Analisis Instrumental
Detectores Detector de ionizacion en llama (FID).
Se trabaja a elevada presión (característica fundamental). Colector de fracciones: se utiliza cuando se empela la cromatografía de forma cualitativa. sílices o diferentes resinas de intercambio iónico. alimentos. en el campo de bioquímica y medio ambiente . Es fundamental el tamaño de las partículas de la fase estacionaria Cuando surgió la cromatografía liquida de alta resolución (HPLC o CLARA). etc. de cualquier tipo (común. dependiendo de los tamaños de las partículas de esa fase estacionaria. Puede ser cualquier detecto r. que dependiendo de la relación carga tamaño de la especie. que es igual al de cromatografía gaseosa (señal versus tiempo). En este tipo de cromatografía la temperatura es un parámetro no muy importante. Son muy amplias. Cuando la fase estacionaria es orgánica tiene lugar un proceso de distribución entre la fase estacionaria y la mezcla que lleva los analitos a separar Si se usa una resina . Cuando la fase estacionaria es un líquido que reencuentra soportado sobre un polímero se produce un mecanismo de distribución o extrusión. etc). Estos mecanismo pueden ser absorción. Esto hace que el relleno sean partículas de diámetro muy pequeño y esto mejora la eficacia de la columna para que tenga una buena resolución. Se usa mucho en análisis farmacéutico. generalmente.
. los componentes serán mas o menos retenidos en la fase estacionaria y esto es lo que va a permitir la separación de cada analito. Se trabaja. para control de calidad de principios activos.Analisis Instrumental muestra. La fase móvil se hace fluir trabajando a elevadas presiones. para separar pero no c uantificar. a temperatura ambiente. conductimetrico. Es una técnica cara por las columnas y el mantenimiento.
La cromatografía liquida se basa en la separación de diferentes analitos presentes en una muestra. esta puede estar cargada y cuando se produce la separación se produce un mecanismo o reacción de intercambio iónico. En este caso como fase móvil tenemos una fase liquida y como fase estacionaria generalmente un solido que puede ser: aluminas. intercambio iónico o un mecanismo de reparto ente una fase y otra. Al fase móvil es un liquido y la estacionaria es un solido. teniendo en cuenta la absorción selectiva de cada uno en la fase estacionaria. Luego apareció la cromatografía liquida de alta presión. Son columnas de diámetros muy chiquitos (8 -10 m) y una longitud de 20-25 cms.
Aplicaciones. La señal de la microc ubeta es registrada por el PLC o la computadora y se genera un cromatograma . Al aumenta así la velocidad de la fase móvil mejoraron las columnas que se utilizan. mucho mas que las gaseosas. Ocurre entre la fase estacionaria y los componentes de la mezcla diferentes mecanismo que van a permitir la separación. En la convencional la fase móvil fluye por gravedad o haciendo vacío. arreglo de diodos.
La fase móvil debe fluir en forma continua. Para que se pueda llevar a cabo la electroforesis es necesario contar con un medio de separación o medio electroforetico que tiene la función de actuar como conductor de la corriente y controlar la carga eléctrica de los analitos a determinar . etc). arreglo de diodos. Los solventes mas utilizados suele ser metanol. La señal de la microcubeta es registrada por el PLC o la computadora y se genera un cromatograma . En este tipo de cromatografía la temperatura es un parámetro no muy importante. Colector de fracciones: se utiliza cuando s e empela la cromatografía de forma cualitativa. de presión. Se inyectan pequeños volúmenes de muestra. Las especies a determinar van a una determinada velocidad de migración cuando son sometidas a un campo eléctrico. Esa válvula de inyección es semejante a las válv ulas rotatorias vistas en cromatografía gaseosa. que va generando una señal eléctrica a medida que va pasando la muestra. mucho mas que las gaseosas. debido a que se busca una buena reproducibilidad. que es igual al de cromatografía gaseosa (señal versus tiempo). Tubos o recipientes donde se encuentra la fase móv il: son de materiales inerte. Una vez que se va produciendo la separación va llegando a un detector. en el campo de bioquímica y medio ambiente . Puede ser cualquier detector . etc. Son muy amplias. generalmente. alimentos. Estos detectores tienen la característica de tener una microcubeta. que deben ser controlados. para separar pero no cuantificar. a temperatura ambiente. Allí se mezcla y se homogeneiza la fase móvil donde llega a una válvulas o sistema de inyección. Esas columnas (ver fotocopia) de HPLC son bastante distintas a las de cromatografía liquida convencional. acetonitrilo.
Esta técnica se basa en separar especies cargadas en función de las distintas velocidades de migración cuando están bajo la influencia de un campo eléctrico. Es una técnica cara por las columnas y el mantenimiento. generalmente vidrio. cuya función es impulsar la fase ovil en forma controlada hacia una cámara de mezclado (nº4).
. Se usa mucho en análisis farmacéutico. cloroformo o mezclas de ellos. conductimetrico. de volumen muy pequeño. para control de calidad de principios activos. Deben ser de muy buena calidad y no deben interaccionar con la muestra.Analisis Instrumental Componentes de un cromatógrafo HPLC . Se trabaja. Allí convergen la fase móvil y la muestra.
Aplicaciones. Bombas: generalmente un par. Algunos equipos requieren una precolumna para reconcentrar la muestra. de cualquier tipo ( común. Válvulas: permitir y regular la entrada de estos reactivos. generalmente se utiliza como medio electroforetico soluciones reguladoras o soluciones tampones.
laminas de papel de filtro . Se la llama velocidad electroforetica. etc. La diferencia con la convencional es que la migración o separación de especies se realiza cando están sometidas a una campo eléctrico de elevado voltaje. que son los encargados de generar ese movimiento de migración dentro del capilar. mas lentas). de pequeño diámetro. El campo depende de la longitud de capilar (Lc) y del potencial que uno aplica (V)[Lc/V] . Como soporte solido se utilizaba acetato de celulosa. Ese campo eléctrico tiene que ser cont rolado. También dependerá de la carga neta de cada molécula. del tampón. La libre se basa en utilizar tubos en forma de U y que tenían electrodos conectados en los extremos.Analisis Instrumental Quiere decir que esta velocidad de migración va a depender de la viscosidad del medio electroforetico. originalmente . En los extremos del capilar se encuentran los electrodos . Al aumentar la temperatura en esa zona no se logra separar la especie correctamente y hace que la señal sean bandas muy anchas. Así es que surge la electroforesis capilar. estas partículas se van separar . se aplicaba un campo eléctrico lográndose la separación de los analitos. algodón . van a tener una determinada
. en 1930. Esos tubos se los rellenaba con una solución reguladora y se les inyectaba una solución de la muestra.
Electromigracion: ocurre debido a ese campo eléctrico aplicado que hace que las partículas que están cargadas se muevan a una velocidad que es proporcional al campo eléctrico apli cado. Siempre se debe conocer el compuesto con el que se trabaja . lana de vidrio y allí . sobre ese soporte. en formas mas eficiente y rápida. aparecieron las primera características de electroforesis y se dividen en electroforesis libre y de zona. que depende de estos parámetros. A ese tubo . en este caso la movilidad de las partículas se realiza a través de un compuesto solido impregnado de una solución tampón que contiene a la m uestra. con el empleo de estos tubos capi lares disminuye notablemente el efecto del movimiento por conveccion y permite entonces una buena separación de los componentes. también esta relacionada con dos fenómenos que ocurren allí dentro la electromigracion y la electroósmosis. Luego apareció la electroforesis de zona. Esa velocidad de migración depende de la viscosidad de esa solución que depende de la relación carga/tamaño. Por eso estos tipos de electroforesis fueron dej ando de usarse por ser lenta s y tener muchas desventajas . se aplicaba un campo eléctrico y comenzaban a separarse los componentes de tal manera que el que tenia mayor velocidad era el primero que uno recogía y separaba. proteínas). Ambos dependerán de la magnitud de campo eléctrico que uno aplique. A mayor carga mas rápido se moverán hacia los electrodos y va a depender también del tamaño de esas moléculas (mas pesadas. Esta técnica utiliza para la separación tubos capilares que tiene la función de actuar como celdas electroforeticas . Si es muy elevado genera un movimiento de convección en la superficie. Este tipo de electroforesis era muy limitada (pocas muestras. se le hace una ventana que se coloca cerca del detector La velocidad de migración .
Estos parámetros dependen del potencial que uno este aplicando. y esta movilidad electroforetic a esta relacionada con la relación carga/tamaño de las partículas . Para poder calcular estos parámetros uno lo hace a través de los gráficos de señal en función de tiempo (electroferograma). Como hay flujo también hay una movilidad electrosmotica. sobre esa capa fija se vuelve a formar otra capaz mas difusa que es una capa móvil . Se define como tiempo de migración al tiempo que tarda el solido en migrar desde que se inyecta hasta que llega al detector. También se pueden obtener el tiempo de migración de cada especie para después relacionarlo con velocidad y movilidad electroforetica. Convencionalmente el positivo a negativo y viceversa. Las cargadas positivamente al electrodo positivo y las cargadas negativamente al negativo (lo normal es al revés). EO.) En este tipo de técnica uno puede aplicar un voltaje de tal manera que las especies que están cargadas positivamente vayan hacia el cátodo y las que están cargadas negativamente hacia el ánodo y uno ten el detector ubicado cerca del cátodo. Dependiendo del fin de uso así se logra una separación . Esto es a pH>4 y el potencial aplicado es normal. Esos capilares de sílice fundida tiene silanoles (SiOH). entonces se aplica un potencial inverso de tal manera que el positivo vaya al positivo y el negativo al negativo. con el voltaje aplicado y la velocidad y movilidad electroforetica
Electroósmosis: este fenómeno se debe a que la acción de un campo electroforetico . También se puede invertir el pot encial y de esa manera colocar el capilar cerca del ánodo.Analisis Instrumental movilidad electroforetica.. haciendo una electroforesis. Estos silanoles . una fija y otra difusa.) Para que ocurra una buena separación tiene que ocurrir los dos procesos. este potencial Z va a depender del espesor de esa doble capa y a su vez la formación de esa doble capa va a depender del especies en estudio. sobre todo cuando el pH es muy acido. se obtienen . Va a estar relacionado con la Lc .
. y lógicamente una velocidad electrosmotica. las especies cargadas también se mueve la solución tampón (solución reguladora. llevar a los componentes de la muestra. dependiendo del pH de esa solución tampón se ionizan dando compuestos cargados negativamente y positivamente. De este se puede sacar información cualitativa o cuantitativa (la llamada screening es cualitativa. a pH<4. longitud del capilar hacia el detector Vd. Electroósmosis dentro del capilar: generalmente los capilares son de teflón y vidrio y los mas comunes de sílice fundida. Se invierte el voltaje y el flujo de las especies. además de moverse. Entre esas dos capas . encargada de que cuando se aplica el potencial . un electroferograma. A medida que circula la solución tampón esas cargas negativas atraen a las cargas positivas de la solución tampón y se forma primariamente una capa fija o una capa de adsorcion. se genera por el propio movimiento de las capaz un potencial denominado potencial Z. De este se puede conocer las velocidades electroforeticas y las movilidades electroforeticas de cada especie que luego permite la cuantificación de la especie.
que puede variar entre 15 y 25 ºC
Manteniendo constante la temperatura se evita el efecto joule. Efecto joule : aumento de temperatura en el capilar. esta circula dentro del capilar con la solución buffer. Se programa el equipo para que aplique el voltaje y esto permite el ingreso de la muestra al capilar.
. o un detector electroquímico o un conductimetrico. Inyección electrocinética : aplicar un determinado voltaje durante un t iempo muy corto. del orden de los Kvolts. suelen usarse buffers con fuerza iónica intermedia). llega al detector donde se registra la señal .
Una vez que ingreso la muestra al capilar. cualquiera de los vist os. que genera un movimientote conveccion haciendo que aumente el flujo electrosmotico.Analisis Instrumental Es fundamental controlar:
pH de la solución tampón La fuerza iónica de la solución tampón (si es muy alta el flujo electrosmotico disminuye. el detector puede ser un detector óptico. generalment e a mayor voltaje mayor separación. Generalmente las fuentes de voltaje van de 5 a 30 Kvolts Introducción de la muestra al capilar: la muestra puede ingresarse de dos formas:
Inyección hidrodinámica: aplicando presión sobre el capilar inyectado un determinado volumen de muestra o mediante una bomba de vacío. El capilar debe ser bien seleccionado Cuanto menor es el diámetro del capilar favorece la resolución de los picos y meno es el efecto joule que puede ocurrir adentro Voltaje: voltajes adecuado. Temperatura de trabajo: ge neralmente se trabaja a temperatura constante. que provoca un efecto de succión o por simple gravedad.
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