1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLGICA Y METALRGICA MICROSCOPIA DE LOS MINERALES PRESENTA : ROSAS QUISPE, Raul CHARCA QUISPE, Cristian Jareth CARI APAZA, Jose Luis JOVE ALVAREZ, Hector Donato DOCENTE : ING. PINO HINOJOSA, Yudy ANALISIS INSTRUMENTAL PUNO PER DICIEMBRE 2013
2. 2. la espectrofotometra es el mtodo de anlisis ptico ms usado en las investigaciones qumica y bioqumicas. el espectrofotmetro es un instrumento que permite comparar la radiacin absorbida o transmitida por una solucin que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.
3. 3. PRINCIPIO DE LA ESPECTROFOTOMETRA Todas las sustancias pueden absorber energa radiante, aun el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe radiacin de longitudes de ondas que no pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la regin del infrarrojo. La absorcin de las radiaciones ultravioletas, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las molculas, y es caracterstica para cada sustancia qumica. Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energa es absorbida; la energa radiante no puede producir ningn efecto sin ser absorbida. El color de las sustancias se debe a que stas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbidas.
4. 4. La espectrofotometra ultravioleta-visible utiliza haces de radiacin del espectro electromagntico, en el rango UV de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm y en el de la luz visible de 400 a 700 nm , por lo que es de gran utilidad para caracterizar los materiales en la regin ultravioleta y visible del espectro. Al campo de luz uv de 200 a 400 nm se le conoce tambin como rango de uv cercano , la espectrofotometra visible solamente usa el rango del campo electromagntico de la luz visible , de 400 a 700 nm. Adems, no est de ms mencionar el hecho de que la absorcin y trasmitancia de luz depende tanto de la cantidad de la concentracin como de la distancia recorrida.
5. 5. LEY DE BEER La ley de Beer declara que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la concentracin en la solucin. Por ejemplo, en un vaso de vidrio tenemos agua con azcar disuelta y en otro vaso tenemos la misma cantidad de agua pero con mayor cantidad de azcar en solucin. El detector es una celda fotoelctrica, y la solucin de azcar es la que se mide en su concentracin. Segn la ley de Beer, si hiciramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldra del otro lado seria mayor que si repitiramos esto en el segundo; ya que en el segundo, las ondas electromagnticas chocan contra un mayor nmero de atomos o/y moleculas y son absorbidos por estos.
6. 6. LEY DE LAMBERT En la ley de lamber se dice que la cantidad de luz absorbida por un objeto depende de la distancia recorrida por la luz. Por ejemplo, retomando el ejemplo de los vasos, pero ahora, pensemos que ambos tiene la misma cantidad de agua y la misma concentracin de azcar, pero, el segundo tiene un dimetro mayor que el otro. Segn la ley de Lambert, si hiciramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldra del otro lado seria mayor que si repitiramos esto en el segundo; ya que en el segundo, las ondas electromagnticas chocan contra un mayor nmero de tomos o/y molculas y son absorbidos por estos; de la misma forma que se explic en la ley de Beer.
7. 7. LEY DE BOUGUER-BEER-LAMBERT Una ley muy importante es la ley de Bouguer-Beer-Lambert (tambin conocida como ley Lambert Bouguer y Beer) la cual es solo una combinacin de las citadas anteriormente
8. 8. APLICACIONES Las aplicaciones principales son: Determinar la cantidad de concentracin en una solucin de algn compuesto utilizando las frmulas ya mencionadas. Para la determinacin de estructuras moleculares. La identificacin de unidades estructurales especficas ya que estas tienen distintos tipos de absorbancia (grupos funcionales o isomeras). Determinar constantes de disociacin de indicadores cido-base.
9. 9. ESPECTROSCOPIA ULTRAVIOLETA-VISIBLE La espectroscopia ultravioleta-visible o espectrofotometra ultravioleta-visible (UV/VIS) es una espectroscopia de emision de fotones y una espectrofotometra. Utiliza radiacin electromagntica (luz) de las regiones visible, ultravioleta cercana (UV) e infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagntico, es decir, una longitud de onda entre 380nm y 780nm. La radiacin absorbida por las molculas desde esta regin del espectro provoca transiciones electrnicas que pueden ser cuantificadas. La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de molculas, y adems, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.
10. 10. se utiliza de manera general en la determinacin cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transicin y compuestos orgnicos altamente conjugados. se utiliza extensivamente en laboratorios de qumica y bioqumica para determinar pequeas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la concentracin de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.
11. 11. EL ESPECTROFOTMETRO ULTRAVIOLETA-VISIBLE El espectrofotmetro es un instrumento que permite comparar la radiacin absorbida o transmitida por una solucin que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. Todas las sustancias pueden absorber energa radiante. El vidrio, que parece ser completamente transparente, absorbe longitudes de onda que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la regin del IR. La absorcin de las radiaciones UV, visibles e IR depende de la estructura de las molculas, y es caracterstica para cada sustancia qumica. El color de las sustancias se debe a que absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y slo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida.
12. 12. esta espectrofotometra utiliza radiaciones del campo uv de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm (uv cercano) y de luz visible de 400 a 800 nm, por lo que es de gran utilidad para caracterizar las soluciones en la regin ultravioleta-visible del espectro. se rige por una ley muy importante: la ecuacin de beer- lambert.
13. 13. ESPECTROFOTOMETRIA La espectrofotometra o tambin llamada espectrometra es la medicin de la absorcin (se refiere a tomar algo) y emisin (significa desprender algo) de luz de distintas sustancias.
14. 14. ESPECTROFOTOMETRIA INFRARROJA Cada compuesto qumico tiene asociado un espectro infrarrojo caracterstico, donde los mximos de absorcin corresponden a determinadas energas de vibracin (tensin, flexin, etc.) de los enlaces qumicos presentes. Por tanto, esta tcnica permite detectar la presencia, en el material analizado, de diferentes impurezas, (p.e. tomos de hidrgeno formando enlaces, OH ....). Por ltimo, es posible cuantificar el nmero de enlaces presentes en la muestra analizada, conociendo previamente la absortividad asociada al tipo de enlace correspondiente.
15. 15. ESPECTOMETRO DE MASAS La espectrometra de masas es una tcnica de anlisis que permite la medicin de iones derivados de molculas. El espectrmetro de masas es un artefacto que permite analizar con gran precisin la composicin de diferentes elementos qumicos e istopos atmicos, separando los ncleos atmicos en funcin de su relacin carga-masa (z/m). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos qumicos que forman un compuesto, o para determinar el contenido isotpico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Con frecuencia se encuentra como detector de un cromatgrafo de gases.
16. 16. FUNDAMENTOS DE LA ESPECTROMETRA DE MASAS DE IONES SECUNDARIOS SIMS La tcnica de deteccin de iones se basa en el fenmeno conocido como desbastado de partculas centradas en un blanco, que son bombardeadas por iones, tomos o molculas. Dependiendo del intervalo de energa de la partcula primaria, ocurren colisiones elsticas e inelsticas: En el intervalo de los keV, las interacciones dominantes son las elsticas. Las colisiones inelsticas aumentan como aumenta la energa. Estas son ms comunes en el intervalo de energa de los MeV.
17. 17. LMITES DE DETECCIN En general, a mayor velocidad de erosin, mejor sensibilidad, por lo que, a corriente alta, el haz primario de iones de alta energa es el ideal. Pero, desafortunadamente, con la energa, no solo la eficiencia del debastado aumenta; tambin la profundidad de penetracin y el volumen de cascada (dao inducido, perturbacin). Es por eso que SIMS es una tcnica de anlisis destructiva.
18. 18. COMPONENTES Un espectrmetro de masas tiene tres componentes fundamentales: La fuente de iones: es el elemento del espectrmetro que ioniza el material a ser analizado . Luego los iones son transportados por los campos magnticos o elctricos al analizador total. El analizador de masa: es la pieza ms flexible del espectrmetro de masa. Utiliza un campo elctrico o magntico para afectar la trayectoria o la velocidad de las partculas cargadas de una cierta manera Detector: el elemento final del espectrmetro total es el detector. El detector registra la carga inducida o la corriente producida cuando un ion pasa cerca o golpea una superficie.
19. 19. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIN ATMICA (AA) Es un mtodo de qumica analtica que est basado en la atomizacin del analito en matriz lquida y que utiliza comnmente un nebulizador pre- quemador (o cmara de nebulizacin) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto ms larga. La temperatura de la llama es lo bastante alta para que la llama de por s no mueran los tomos de la muestra de su estado fundamental.
20. 20. ATOMIZACIN CON LLAMA En un atomizador con llama la disolucin de la muestra es nebulizada mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se transforma en una llama donde se produce la atomizacin. El primer paso es la desolvatacin en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol molecular slido finamente dividido. Luego, la disociacin de la mayora de estas molculas produce un gas atmico. es necesario obtener una disolucin de la muestra, por ejemplo mediante fusin con perxidos o por digestin cida
21. 21. TIPOS DE LLAMA
22. 22. ESTRUCTURA DE LLAMA Las regiones ms importantes de la llama son la zona de combustin primaria, secundaria y zona interconal, esta ltima es la zona ms rica en tomos libres y es la ms ampliamente utilizada. Perfiles de temperatura :La temperatura mxima se localiza aproximadamente 1 cm por encima de la zona de combustin primaria
23. 23. CARACTERSTICAS DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS ATOMIZADORES DE LLAMA Seal de salida Fuentes de radiacin Lmpara de ctodo hueco Instrumentos de haz sencillo Instrumentos de doble haz Monocromadores Detectores Interferencias Formacin de compuestos poco voltiles
24. 24. ESPECTROSCOPA DE EMISIN POR PLASMA DE ACOPLAMIENTO INDUCTIVO Mediante la espectroscopia de emisin con plasma de acoplamiento inductivo es posible determinar de forma cuantitativa la mayora de los elementos de la tabla peridica a niveles de traza y ultratraza, partiendo de muestras en disolucin acuosa. La muestra, en forma liquida, es transportada por medio de una bomba peristltica hasta el sistema nebulizador donde es transformada en aerosol gracias a la accin de gas argon. En el interior del plasma se pueden llegar a alcanzar temperaturas de hasta 8000 K.
25. 25. UN SISTEMA TPICO DE ANLISIS ELEMENTAL POR ESPECTROSCOPA CON UN PLASMA CON FUENTE DE EXCITACIN Y ATOMIZACIN EST CONSTITUIDO POR: El plasma: que deber reunir ciertas condiciones de temperatura, confinamiento, etc. El generador elctrico: que aportar la energa externa al plasma que la disipar en forma trmica y radiante. El sistema de introduccin de la muestra: que deber permitir un eficaz aporte de la muestra al conjunto. El sistema de alimentacin de gas: que asegure el funcionamiento del plasma, el transporte de la muestra, la formacin del aerosol con la muestra, la purga del sistema ptico y la refrigeracin de la antorcha. El sistema ptico: que permitir analizar el espectro emitido por el plasma. El sistema de tratamiento de la seal: que permitir anlisis cualitativo y cuantitativo a partir de las radiaciones emitidas
26. 26. APLICACIONES Agricultura y alimentos: Determinacin de metales y posibles contaminantes en suelos, fertilizantes, materias vegetales, alimentos, etc. Anlisis clnico: Determinacin de elementos txicos en orina, sangre, heces, leche materna, tejidos. Geologa: Determinacin de la procedencia de sedimentos y rocas a travs de su composicin. Evaluacin de la contaminacin de suelos Aguas: Determinacin de metales y contaminantes en aguas continentales, potables, vertido, salmueras y aguas de mar
27. 27. REQUISITOS DE LAS MUESTRAS Las muestras se proporcionarn en disolucin acuosa, aciduladas con HNO3 2%, bien tapadas y filtradas a 0.45m. No se admitirn muestras que contengan cido fluorhdrico, ya que se podran daar partes internas del equipo. Cuando se requiera el anlisis de muestras con matriz compleja se indicar en el formulario de @LIMS. El responsable del equipo decidir si el anlisis se lleva a cabo o no. El contenido en slidos disueltos totales (TDS) no superar las 2000 ppm. Las muestras a analizar se entregarn en tubos de 10 50 ml numerados correlativamente
28. 28. La Resonancia Magntica Nuclear (RMN) es la herramienta analtica que proporciona mayor informacin estructural y estereoqumica en un tiempo asequible. La tcnica no es destructiva y tiene aplicaciones en todas las reas de la Qumica y en algunas de la Biologa. La Resonancia Magntica Nuclear es una espectroscopia de absorcin cuyo fundamento es la absorcin de energa (radiofrecuencias) por un ncleo magnticamente activo, que est orientado en el seno de un campo magntico, y que por efecto de esa energa cambia su orientacin.
29. 29. OBTENCIN DEL ESPECTRO DE RMN El espectrmetro de RMN consta de cuatro partes: 1. Un imn estable, con un controlador que produce un campo magntico preciso. 2. Un transmisor de radiofrecuencias, capaz de emitir frecuencias precisas. 3. Un detector para medir la absorcin de energa de radiofrecuencia de la muestra. 4. Un ordenador y un registrador para realizar las grficas que constituyen el espectro de RMN
30. 30. Para obtener un espectro de RMN, se coloca una pequea cantidad del compuesto orgnico disuelto en medio mililitro de disolvente en un tubo de vidrio largo que se sita dentro del campo magntico del aparato. El tubo con la muestra se hace girar alrededor de su eje vertical. En los aparatos modernos el campo magntico se mantiene constante mientras un breve pulso de radiacin rf excita a todos los ncleos simultneamente. Como el corto pulso de radiofrecuencia cubre un amplio rango de frecuencias los protones individualmente absorben la radiacin de frecuencia necesaria para entrar en resonancia (cambiar de estado de espn).
31. 31. A medida que dichos ncleos vuelven a su posicin inicial emiten una radiacin de frecuencia igual a la diferencia de energa entre estados de espn. La intensidad de esta frecuencia disminuye con el tiempo a medida que todos los ncleos vuelven a su estado inicial. Un ordenador recoge la intensidad respecto al tiempo y convierte dichos datos en intensidad respecto a frecuencia, esto es lo que se conoce con el nombre de transformada de Fourier (FT-RMN). El imn superconductor mantiene su temperatura de trabajo gracias a que esta recubierto por capas como muestra la siguiente figura:
32. 32. Cromatografa de capa fina Introduccin La cromatografa de capa fina, llamada TLC por sus siglas en ingls, Thin Layer Chromatography, es un tipo de cromatografa donde la fase estacionaria es una capa delgada de un material depositado sobre un soporte, a este conjunto se le llama placa. La fase mvil es un disolvente o mezcla de disolventes, llamada eluyente, que se mueve por la fase estacionaria por capilaridad. Generalmente, las placas estn formadas por una capa de gel de slice u otro material con propiedades adsorbentes.
33. 33. OBTENCIN DEL CROMATOGRAMA La muestra se disuelve en muy poca cantidad de un disolvente voltil. Si se va a utilizar patrones de alguna sustancia se preparan de la misma manera. A continuacin se dibuja una lnea base con lpiz y unos puntos de referencia donde se pincharn las muestras con un capilar.
34. 34. Eluyentes ms comunes para cromatografa en capa fina ter de oetrleo cloruro de metileno n-hexano acetato de etilo ciclohexano acetona tolueno rso-propanol dietil-ter etanol f-butil-ter metanol cloroformo cido actico
35. 35. La cromatografa lquida del alto rendimiento (HPLC) es una tcnica analtica para la separacin y la determinacin de compuestos orgnicos e inorgnicos en cualquier muestra especialmente biolgica, farmacutica, alimento, ambiental, industrial, etc. En un proceso cromatogrfico lquido, un lquido impregna con una fase inmvil slida porosa y eluye los solutes hacia un detector. La fase inmvil est generalmente bajo la forma de partculas uniformes, dimetro 5-10 milmetros, empacadas en una columna cilndrica. La columna tpica se construye de un material rgido (tal como acero inoxidable o plstico) y es generalmente 5-30 centmetro de largo y el dimetro interno est en el radio de accin de 1-9 milmetros.
36. 36. LA CROMATOGRAFA DE GASES es una tcnica cromatografa en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatografa. La elucin se produce por el flujo de una fase mvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos de cromatografa , la fase mvil no interacta con las molculas del analito; su nica funcin es la de transportar el analito a travs de la columna.
37. 37. El detector es la parte del cromatografa que se encarga de determinar cundo ha salido el analito por el final de la columna. Las caractersticas de un detector ideal son: Sensibilidad: Es necesario que pueda determinar con precisin cundo sale analito y cuando sale slo el gas portador. Tienen sensibilidades entre 10-8 y 10-15 g/s de analito. Respuesta lineal al analito con un rango de varios rdenes de magnitud. Tiempo de respuesta corto, independiente del caudal de salida. Intervalo de temperatura de trabajo amplio, por ejemplo desde temperatura ambiente hasta unos 350-400 C, temperaturas tpicas trabajo. Estabilidad y reproducibilidad, es decir, a cantidades iguales de analito debe dar salidas de seal iguales. Alta fiabilidad y manejo sencillo, o a prueba de operadores inexpertos. Respuesta semejante para todos los analitos, o Respuesta selectiva y altamente predecible para un reducido nmero de analitos.
38. 38. El gas portador cumple bsicamente dos propsitos: Transportar los componentes de la muestra, y crear una matriz adecuada para el detector. Un gas portador debe reunir ciertas condiciones: -Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria) -Debe ser capaz de minimizar la difusin gaseosa -Fcilmente disponible y puro -Econmico -Adecuado al detector a utilizar El gas portador debe ser un gas inerte, para prevenir su reaccin con el analito o la columna. Generalmente se emplean gases como el helio, argn, nitrgeno, hidrogeno o dixido de carbono, y la eleccin de este gas en ocasiones depende del tipo de detector empleado. El almacenaje del gas puede ser en balas normales o empleando un generador, especialmente en el caso del nitrgeno y del hidrgeno. Luego tenemos un sistema de manmetros y reguladores de flujo para garantizar un flujo estable y un sistema de deshidratacin del gas, como puede ser un tamiz molecular.
39. 39. CROMATOGRAFA INICA La cromatografa de intercambio inico (o cromatografa inica) es un proceso que permite la separacin de iones y molculaspolares basado en las propiedades de carga de las molculas. Puede ser usada en casi cualquier tipo de molcula cargada, incluyendo grandes protenas, pequeos nucletidos y aminocidos. La solucin que debe inyectarse es usualmente llamada "muestra" y los componentes separados individualmente son llamados analitos. Es usada a menudo en purificacin de protenas, anlisis de agua o control de calidad.
40. 40. Se basa en el uso de resinas de intercambio inico. Cuando una muestra inica atraviesa estas columnas, los iones presentes se separan debido a las diferentes retenciones que sufren al interactuar con la fase fija de las columnas analticas. Una vez separada, la muestra pasa a travs de un detector (conductimtrico, amperomtrico, UV...) donde se registra la seal obtenida respecto al tiempo de retencin. El resultado son unos cromatogrmas donde la posicin de los mximos nos indica el in presente (carcter cualitativo) y su rea nos indica que cantidad existente de dicho in (carcter cuantitativo).
41. 41. Potencial analtico de la cromatografa inica - Aniones inorgnicos y orgnicos: Fluoruros, cloruros, nitritos, bromuros, nitratos, fosfatos, sulfatos, bromatos, cloritos, cloratos, actico, ctrico, tartrico, lctico, srbico, benzoico - Azcares y polialcoholes: Monosacridos, disacridos, oligosacridos, polisacridos. - Cationes: Sodio, amonio, potasio, calcio, magnesio Aplicaciones Aguas de consumo Aguas minerales Bebidas Productos crnicos Productos vegetales Alimentacin infantil