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ObjetivosReafirmar los conocimientos en el manejo y calibración del equipo, así como cuantificar hierro en alimentos.Consideraciones teóricasLa absorción atómica es una técnica común para detectar metales en muestras ambientales, aguas, suelos y aire, así como muestras minerales, alimentos, producto...

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Objetivos Reafirmar los conocimientos en el manejo y calibración del equipo, así como cuantificar hierro en alimentos.

Consideraciones teóricas La absorción atómica es una técnica común para detectar metales en muestras ambientales, aguas, suelos y aire, así como muestras minerales, alimentos, productos químicos, aleaciones y fundiciones. La Espectrometría de Absorción Atómica es muy sensible a niveles de concentración muy bajos. Por lo tanto, es más común aplicar esta técnica en las áreas ambiental, alimentaria y farmacéutica. De hecho, es una de las herramientas utilizadas por nuestros colegas de ALS Global expertos en estas áreas. Sin embargo, debido a los tipos de excitadores utilizados y a la interacción entre las radiaciones, la Absorción no es capaz de cuantificar adecuadamente las partículas de desgaste mayores de 3 micrómetros. La técnica está basada en el hecho de que los átomos en estado fundamental de un determinado elemento absorben la energía emitida por una fuente de excitación del mismo elemento. Los átomos del analito presentes en una solución son convertidos a su estado atómico mediante el uso de una llama, horno de grafito o manta calefactora. La intensidad de luz absorbida puede ser medida contra una curva de calibración estandarizada, siendo la cantidad de energía absorbida (a una longitud de onda característica) proporcional a la concentración del elemento en la muestra (en un intervalo de concentraciones limitado).

Cuando la absorbancia de las soluciones estándar de concentraciones conocidas del analito se miden y se grafican los resultados de las absorbancias con respecto a las concentraciones, se establece una relación lineal. En la región en la cual se observa la relación de la Ley de Beer, la calibración produce una línea recta. Conforme se incrementa la concentración y la absorbancia, comportamientos no ideales de los procesos de absorción producen una desviación en la línea recta. Después que se ha establecido la curva de calibración, se puede medir la absorbancia de soluciones de concentración desconocida y su concentración interpolando directamente de la curva de calibración. En la instrumentación moderna, la calibración se puede hacer en el instrumento y obtener una lectura directa de la concentración desconocida.

Actividades que se realizan en un equipo de absorción atómica 

Determinación de metales en solución por absorción en llama o emisión atómica, en concentraciones de miligramos/litro.



Determinación de metales en solución por absorción electrotérmica, en concentraciones de microgramos/litro.



Determinación de elementos en solución mediante volatilización: vapor frío de mercurio e hidruros volátiles, en concentraciones de microgramos/litro.

Determinación de hierro en alimentos El hierro es un mineral necesario para el crecimiento y desarrollo del cuerpo. El cuerpo utiliza el hierro para fabricar la hemoglobina, una proteína de los glóbulos rojos que transporta el oxígeno de los pulmones a distintas partes del cuerpo, y la mioglobina, una proteína que provee oxígeno a los músculos. El cuerpo también requiere hierro para elaborar hormonas y tejido conectivo. El hierro se encuentra presente en carnes, mariscos y aves magras, frijoles, cereales para el desayuno y panes fortificados con hierro, y otros alimentos.

El exceso de hierro produce daños tóxicos sobre todo donde más se acumula, que es en el hígado, pero también en el páncreas, en el corazón y las articulaciones", explica Albert Altés, presidente de la Asociación Española de Hemocromatosis, a 'Efe'. "Puede terminar causando cirrosis, insuficiencia cardíaca o diabetes.

AAnalyst 100 marca Perkin-Elmer

Manual de operación:

 Preparación de estándares, 1ppm, 2ppm, 3ppm, 4 ppm, 6ppm.

 Dilución de muestras de Colágeno, Alumbre férrico, Dexafen, Acido fólico y Multivitamínico.

 Se procede a buscar y abrir el software a utilizar; AA winlab Analyst.  En caso de ser necesario se ajusta la intensidad de la lámpara, esto se hace ya sea con el tornillo de ajuste fino o con el tornillo de ajuste grueso (se hace un ajuste fino para aumentar la intensidad de la lámpara a 60 Amp)  En el programa se selecciona file y luego nuevo método.  Se seleccionará un nuevo método y se buscará el metal que se requiere analizar, en este caso fue Fe. Pestaña instrumento  Se pone el nombre del método con el que se desea guardar.  El programa en automático nos dára los siguientes datos, y de no hacerlo, estos datos los podemos encontrar en el cookbook.  Longitud de onda: 248nm  Slit: 0.2  Señal  Tipo: Absorción atómica  Medida: Tiempo real  Sincronización  Tiempo de lectura: 0 seg.  Flama  Tipo: aire/ acetileno  Flujo de oxidante: 10  Flujo de acetileno: 3

Pestaña de calibración  Seleccionar una ecuación de calibración: intercepción cero líneal.  Un máximo número de decimales de 3 y un máximo de número significativos de 4  La calibración será en mg/L y la muestra también será en mg/L.  El número de réplicas será de 3.

Apartado de concentraciones estándar  En la columna de ID se identificarán los estándares.  En el estándar de recalibración se pondrá el estándar intermedio que sería de 1ppm.

 Se introduce el nombre que tendrá el método y se guarda.  Se cierra la ventana.

Se enciende la lámpara, seleccionando set up.  El software reconoce de lámpara de cátodo hueco.  Se introduce que opera a 30 mAp  Se verifican que los datos que nos da en automático de slit y longitud de onda sean correctos.  Nuevamente se selecciona set up para encenderlas.  Si se desea incrementar la intensidad de la lámpara esto se puede hacer con el tornillo de ajuste fino y con el tornillo de ajuste grueso. En nuestro caso se hizo un ajuste grueso para incrementar la intensidad a 60.

 Al aumentar la barra verde de longitud se le aprieta en set midscate para que aumente la intensidad.  Se cierra la ventana.  En el apartado de tolos se selecciona continuos graf. Para abrir otra pestaña.

 Luego de que este encendida la lámpara se verifica que este bien calibrado el quemador.  Se coloca en la ranura del quemador una tarjeta con una línea negra en medio de esta misma. El circulo que se está proyectando de la lámpara deberá quedar en medio de la línea de la tarjeta. Lo cual nos indicara que si está bien calibrado el quemador.



 Se selecciona el icono de flama.  Se verifica que estén abiertas las válvulas de acetileno y aire.  Se puede observar en la venta de control de flama que los interloks de seguridad ya están correctos.  Se selecciona en on para que encienda la flama.

 Se checa el rotámetro, para que la flama sea de color azul.  Del lado del combustible que es de la bolita roja debe estar entre 2-2.5.  Del lado del oxidante que es de la bolita plateada debe estar en 4.  Se cierra la ventana de control de flama.  Se introduce el capilar dentro del agua desionizada y en el programa se le da auto cero.  Se coloca el capilar en el primer estándar de 6ppm.  Se observa la absorbancia la cual debe ser de 0.2 ± 20%, esto corroborara que el equipo está bien calibrado.

 Se limpia el capilar con una servitoalla y se regresa al agua desionizada.  Nuevamente se selecciona auto cero en el programa.  Se coloca el capilar en el primer estándar a analizar.  Se observa la absorbancia obtenida.  El capilar se saca del estándar se limpia y se introduce nuevamente al agua desionizada.  Se repiten los últimos 4 pasos para los demás estándares que se deseen analizar, asi como para las diferentes muestras que se quieran analizar.  Después de haber terminado de realizar los análisis, se cierra la ventana de continuo grafica.  Nos vamos al icono de flama, se selecciona off para apagar la flama.  Se apaga la lámpara.  En la corriente se pone 0 y se selecciona set up  Se verifica que se haya apagado  Se cierran las ventanas y se apaga la pc.

Cálculos Experimentales Preparación de soluciones estándar dew1,2,3,4 y 5 ppm de Fe a partir de la solución madre de 100ppm Datos 𝑉2 = 100𝑚𝑙

𝐶1 = 100𝑝𝑝𝑚

𝐶1 𝑉1 = 𝐶2 𝑉2 𝑉1 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

Estándar 1ppm 𝑉100𝑝𝑝𝑚 = 𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

1𝑝𝑝𝑚(100𝑚𝑙) = 1𝑚𝑙 100𝑝𝑝𝑚

Estándar 2ppm 𝑉100𝑝𝑝𝑚 = 𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

2𝑝𝑝𝑚(100𝑚𝑙) = 2𝑚𝑙 100𝑝𝑝𝑚

Estándar 3ppm 𝑉100𝑝𝑝𝑚 = 𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

3𝑝𝑝𝑚(100𝑚𝑙) = 3𝑚𝑙 100𝑝𝑝𝑚

Estándar 4ppm 𝑉100𝑝𝑝𝑚 = 𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

4𝑝𝑝𝑚(100𝑚𝑙) = 4𝑚𝑙 100𝑝𝑝𝑚

Estándar 6ppm 𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

𝐶2 𝑉2 𝐶1

6𝑝𝑝𝑚(100𝑚𝑙) = 6𝑚𝑙 100𝑝𝑝𝑚

𝑉100𝑝𝑝𝑚 =

Para la Curva de Calibración Concentración 1ppm 2ppm 3ppm 4ppm 6ppm

Absorbancia 0.0211 0.0718 0.1129 0.1467 0.255

Curva de Calibración 0.3

Absorbancia

0.25

y = 0.0543x - 0.0413 R² = 0.9476

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

1

2

3 Concentración

4

5

6

Lecturas de las muestras Problemas Muestra Colágeno Alumbre Férrico Ácido Fólico Dexafen Multivitamínico

Absorbancia 0.0146 0.0968 0.0492 0.5879 0.0225

Expresión lineal de la cubra de Calibración 𝑦 = 0.0543𝑥 + 0.0413 Donde: x = Concentración [=] ppm y = Absorbancia Por lo tanto: C=x=

y + 0.0413 0.0543

Ácido fólico C=x=

0.0492 + 0.0413 = 1.666𝑚 0.0543

Multivitamínico C=x=

0.0225 + 0.0413 = 1.1749 𝑝𝑝𝑚 0.0543

C=x=

0.0146 + 0.0413 = 1.0294 𝑝𝑝𝑚 0.0543

Colágeno

Álumbre Férrico C=x=

0.0968 + 0.0413 = 2.5432 𝑝𝑝𝑚 0.0543

Aplicando un factor volumétrico para calcular la concentración real: Creal = C. leida (

𝑉𝑎𝑓𝑜𝑟𝑜 ) 𝑉𝑎𝑙𝑖𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎

Ácido Fólico Creal = 1.6666 𝑝𝑝𝑚 ∗

50 mL = 𝟎. 𝟖𝟑𝟑𝟑 𝐩𝐩𝐦 100 mL

Alumbre Férrico Creal = 2.5432 𝑝𝑝𝑚 ∗

50 mL = 𝟏. 𝟐𝟕 𝐩𝐩𝐦 100 mL

Muestra Absorbancia Concentración 0.8333 Acido Fólico 0.0492 1.27 Alumbre 0.0968 Férrico 1.1749 Multivitamínico 0.0225 Colágeno 0.0146 1.2716

Cuestionario 1. Explique las interferencias que se pueden presentar en un análisis de Absorción Atómica. a) Interferencias químicas Ocurre cuando los componentes del elemento del analito se vaporizan y atomizan diferente a las soluciones de referencia y de la muestra, se minimiza usando

flamas más calientes o agregando altas concentraciones de un agente liberador como estroncio o cloruro de lantano. b) Interferencias espectrales Causada por la superposición de radiación de la línea de absorción debido a las emisiones de otro elemento o compuesto. Si una longitud de onda absorbente de un elemento, no determinada pero presente en la muestra, cae dentro de la línea de medición del elemento de interés, la absorbancia del elemento se medirá con el analito de interés y dará un valor de absorbancia más alto. c) Interferencia de ionización Debida por llamas calientes, ya que la energía de la llama excita a los átomos en estado fundamental a estado iónico mediante la pérdida de electrones, lo que resulta en un agotamiento de los átomos en estado fundamental, y el elemento no absorbe a la longitud de onda correcta. La ionización puede ser detectada notando que la curva de calibración tiene una desviación positiva a concentraciones altas, dado que la fracción de átomos ionizados es menor a concentraciones mayores. Estas interferencias se pueden eliminar agregando a todas las soluciones estándar y a la muestra un exceso del elemento que sea fácilmente ionizable en la llama, por ejemplo: el sodio, potasio, litio o cesio, o mediante el empleo de una llama de menor temperatura. d) Interferencia por dispersión Esto se debe a la dispersión de la fuente de radiación provocado por las impurezas de la matriz. Surge cuando la materia particulada de la atomización de la llama, dispersa la radiación incidente de la fuente. e) Interferencias de la matriz Ocurren cuando los componentes de la matriz de la muestra, distintos del analito, reaccionan para formar especies moleculares y en el fondo de la muestra. El detector capta señales no especificadas de la matriz de la muestra que no coinciden con la línea de absorbancia del analito. Esto resulta lecturas falsas que pueden afectar el análisis cuantitativo y cualitativo. Causas: 1) las características de la muestra y los estándares difieren en viscosidad y tensión superficial. 2) La muestra y los patrones se preparan en diferentes disolventes. 3) La muestra y los estándares se miden a diferente temperatura. 4) La muestra contiene una alta concentración de sales o ácidos disueltos. 2. Explique cuáles son las formas a partir de las que se puede preparar una solución madre para un análisis de Absorción Atómica.

a) Por medio de un estándar de referencia de la solución patrón, que proporcione un proveedor, de ésta se pueden tomar directamente alícuotas y con ello, es posible realizar alguna disolución de acuerdo con el dato de concentración y volumen requeridos. b) También puede ser a través de una digestión de ácido a partir de algún óxido o sulfato de un metal, a este metal se le realiza una digestión con un ácido fuerte. Se realiza un calentamiento para eliminar la materia orgánica que podría haber en el compuesto, posteriormente se deja enfriar y se realiza una filtración cuando la solución esté transparente y para finalizar se afora. 3. En qué caso es necesario utilizar el método de cuantificación con adición de estándar. El método de adiciones estándar es un método de análisis cuantitativo, que a menudo se utiliza cuando la muestra de interés tiene varios componentes que resultan en efectos de matriz, donde los componentes adicionales pueden reducir o aumentar la señal de absorbancia del analito. Controla las interferencias introducidas por la matriz

4. Explique qué se entiende por límite de detección. Es la concentración mínima del elemento que se necesita para recibir una señal, esto mientras se aspira un blanco hacia la flama. Para poder recibir esta señal, debe producir un cociente de la señal/ruido de 3.

5. Explique cuál es el propósito de digerir una muestra para ser analizada por Absorción Atómica. Se realiza para eliminar la materia orgánica con el uso de ácido nítrico, y así reducir las interferencias causadas por dicha materia, ya que para lograr una oxidación completa, las interferencias y la materia orgánica producen interferencias espectrales. 6. ¿Cuáles son las etapas que se llevan a cabo en el horno de grafito para la atomización de la muestra?  Secado: Después de introducir la muestra en el tubo del grafito, se calienta a una temperatura inferior al punto de ebullición del solvente, entre un rango de 80-180°C durante 20s con la finalidad de evaporar el solvente y los componentes volátiles de la matriz.

 Calcinado: El próximo paso es el calcinado por incremento de la temperatura, para remover la mayor cantidad de material (materia orgánica) de la muestra como sea posible, sin pérdida del analito. La temperatura de calcinación usada varía típicamente en el rango de 350 a 1600 ºC. Durante el calcinado, el material sólido es descompuesto mientras que los materiales refractarios, como por ejemplo los óxidos, permanecen inalterados.

 Atomización: En esta etapa, el horno es calentado rápidamente a altas

temperaturas (1800-2800 ºC) para vaporizar los residuos del paso de calcinado. Este proceso lleva a la creación de átomos libres en el camino óptico. Se mide la absorbancia durante este paso. La temperatura de atomización depende de la volatilidad del elemento.

 Limpieza: Eliminar los restos que puedan quedar en el tubo, a una temperatura superior a la temperatura de atomización. 7. ¿En qué casos se debe utilizar el horno de grafito en lugar de la flama? Se debe utilizar el horno de grafito en lugar de la flama cuando se tienen concentraciones muy bajas, como concentraciones hasta 1000 veces inferiores que las detectables con llama. También en casos en los que se requiere una alta sensibilidad. 8. Diga qué metales se deben analizar por la técnica de generación de hidruros. Explique por qué. Se pueden analizar a los elementos que forman hidruros volátiles como el arsénico, antimonio, bismuto, germanio, plomo, selenio, teluro y estaño. Esto metales son analizados por la técnica de generación de hidruros porque son difíciles de volatizar con una llama o con un horno, además de que tienen una sensibilidad muy baja al ser determinados por llama directa.

9. Además de las técnicas de horno de grafito y generación de hidruros, ¿qué otra técnica de alta sensibilidad existe en Absorción Atómica? 1) Espectroscopía de Absorción Atómica con frío: Se denota que de todas las técnicas analíticas utilizadas ésta es la más empleada, debido a que conlleva etapas muy sencillas de extracción, además de que cuantifica satisfactoriamente el mercurio de las muestras. 2) Técnica de emisión atómica en plasma: Presenta excelentes límites de detección y un rango dinámico lineal, su capacidad multi-elemento, una baja interferencia química y una señal estable.

Observaciones Aguilar Tejamanil Juan Arturo Para el análisis de nuestras muestras problemas se utiliza una mezcla de aireacetileno grado espectrofotométrico debido a que este tipo de gas es mas puro y de asta manera evita interferencias espectrales por otro tipo de gases. El espectro de absorción atómico marca” Perkin-Elmer AAnalyst 100” no tenia esfera de impacto por lo cual se necesitan concentraciones mas elevados que el otro instrumento y por esta razón se preparó el estándar de calibración de “Fe” a 6 ppm y el de “Cu” a 4 ppm. Las lámparas utilizadas en el equipo tienen diferentes valores de amperaje, así como cada lampara puede determinar diferentes metales en muestras, para cada uno de los casos particulares tendremos que usar el valor de landa adecuado para el tipo de metal que vamos a analizas. La campana nos ayuda a extraer todas las partículas que podamos estar que mando durante el proceso, esto nos ayudara a vitar que no respiremos metales que podrían ser perjudicial para el organismo y generarnos enfermedades a largo plazo.

Plasencia Sotelo Brenda Aylin Para la determinación de Fe en alimentos, primero se revisaron los datos bibliográficos de dicho elemento, donde obtuvimos un rango de absorbancia de 0.25 y un slit de 0.2. Después de alinear la lámpara, y colocar todos los datos necesarios en el equipo (como se menciona en el manual), se procedió a preparar la curva de calibración con un máximo de concentración de una solución estándar de 6ppm, debido a que el equipo no tiene esfera de impacto se necesitan concentraciones más elevadas. La curva de calibración se preparó con un estándar de 1, 2, 4 y 6 ppm. Posteriormente se procedió a analizar las muestras problema, donde una de las muestras (dexafen) tuvo un valor de absorbancia mucho mayor al rango máximo,

por lo que se salió de la curva de calibración, esto se podría corregir con una dilución de la muestra, para disminuir la concentración y así también su valor de absorción. Derivado a esto, no se realizaron los cálculos de dicha muestra problema, ya que al salirse de la curva de calibración, no se tienen datos suficientes para calcular su concentración.

Puc Méndez Osiris En esta práctica se logra observar el uso del dispositivo de descomposición atómica 100, que es para determinar la cantidad de cierto metal, pero antes las muestras deben de ser tratadas en un proceso de digestión para eliminar la materia orgánica. Se debe prender el software para utilizar el programa, elegir el tamaño de onda y las condiciones. La lampara debe ser para el metal que se quiere determinar, al encender la lampara se debe de verificar con una tabla que este el cabezal en una posición correcta, se checa en 3 puntos principio, mitad y final. Se debe recordar que es importante...