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Universidad Autónoma de Chihuahua
Facultad de Ciencias Químicas
Material DidácticoDeterminación de Pb, Ba y Sb resultantes de la deflagración de un arma de fuego mediante la Técnica de Absorción Atómica por Horno de Grafito
Objetivo General
Presentar la metodología para llevar a cabo el análisis de los elementos Pb, Ba y Sb resultantes de la deflagración de un arma de fuego, mediante la Técnica de Absorción Atómica
Objetivos Particular
es
Cuantificación de Pb, Ba y Sb a través de la técnica de Espectrofotometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito
Demostrar el fundamento de Espectrofotometría de Absorción Atómica en Horno de Grafito
Ventajas y desventajas entre los Métodos Cualitativos o Tradicionales (Parafina, Harrison-Gilroy, Rodizonato de Sodio) y los Métodos Cuantitativos (Absorción Atómica, Activación de Neutrones)
Justificación
Cuantificación de la presencia de Pb, Ba, Sb como parámetro demostrativo del disparo de arma de fuego con técnica de alta sensibilidad y selectividad
Necesidad de una técnica confiable en el peritaje criminalístico del disparo de arma de fuego
Falta de confiabilidad de las técnicas tradicionales (Rodizonato de Sodio y Harrison Gilroy)
Bibliografía
Metodología de la Investigación Criminalística de los hechos producidos con arma de fuego
Ubicación en el Contexto CriminalísticoLa Balística Forense comprende el estudio de las armas de fuego como todos los demás elementos que contribuyen a producir el disparo y los efectos de éste dentro del arma, durante la trayectoria del proyectil y en el objetivo (Balística Interna, Balística Externa y Balística de Efecto)
Angel Vélez
Aspectos Genéricos
Orden Reconstructivo
Orden Identificativo
¿Cómo sucedió el hecho?
Identificación y señalamiento del arma utilizada
Del total de muertes violentas en nuestro país, el Estado de Chihuahua ocupa uno de los primeros lugares
Establecer qué mano disparó el arma de fuego
El fundamento de este aspecto es que cuando se dispara un arma de fuego, la mano que la empuña puede resultar maculada con gases, derivados nitrados, bario, plomo y antimonio
Antiguamente no existía más método que el
examen microscópico de la mano y olerla para
identificar el olor a pólvora
El Dr. Cubano A. Fernández Benítez recomienda algunas consideraciones sobre las manchas producidas por disparos de arma de fuego, enfatizando la conveniencia del uso de la parafina para captar productos nitrados en la mano, aplicando el reactivo Guthman (difenilamina-sulfúrica), denominando el procedimiento como Prueba de la Parafina
Identificativas
Aspectos Primordiales a Resolver
Establecer qué mano disparó el arma de fuego
Posteriormente se propone otras técnicas para identificar Ba, Pb y Sb, como la Prueba de Rodizonato de Sodio, que ha revelado satisfactoriamente la detección de carga de un arma de fuego, concluyendo que este examen es confiable
En los últimos años se han venido aplicando técnicas más sofisticadas como el Análisis por Absorción Atómica, cuyo grado de confiabilidad en la detección de Ba, Pb y Sb es elevado, siempre que se realice la prueba una hora después de ocurridos los hechos, considerándola decreciente y casi nula a las ocho horas
Identificativas
Aspectos Primordiales a Resolver
Aspectos Primordiales a ResolverReconstructivas
El fundamento que permite resolver este aspecto es que al disparar un arma de fuego sobre un objeto próximo, éste puede resultar maculado con derivados nitrados, Pb y otros compuestos radio-opacos
El Dr. Gonzalo Iturrioz utiliza por primera vez la parafina para captar derivados nitrados en prendas de vestir, alrededor del orificio de entrada del proyectil para determinar la distancia a que se produjo el disparo ( poco confiable)
Establecer la distancia del disparo
También se ha aplicado la reacción orgánica (Griess, 1858) utilizada por Walker con fines forenses, la cual tiene por objeto identificar en la ropa del lesionado, la presencia de nitritos alrededor del orificio de entrada del proyectil (confiable)
Ninguna prueba de laboratorio tiene valor absoluto, sino relativo, corroborativo, que en ciertos casos es decisivo, pero que debe interpretarse dentro de los límites estrictos dependiendo de su alcance
Ciencias Aplicadas en la Investigación Criminalística
Criminalística
Disciplina que se ocupa del reconocimiento, identificación y evaluación de la evidencia física, mediante métodos y técnicas para auxiliar la administración de justicia.
Busca, analiza y evalúa los indicios que son testigos mudos que no mienten que pueden permanecer o ser recogidos por el delincuente en el lugar del hecho delictuoso.
Biología
Permite que los médicos forenses examinen el lugar de los hechos, el cadáver, el instrumento del delito y los indicios: sangre, semen, cabellos, fibras, etc., recurriendo a la Traumatología, Histiología, Anatomía, Patología, Serología y otras disciplinas.
Ciencias Aplicadas en la Investigación Criminalística
Físico Química
Interviene auxiliando a la Criminalística por medio de Planimetría de la Optica, Fotografía, Análisis Espectral, Polarografía, Rayos X, Ultravioleta e Infrarrojos, Cromatografía, entre otras.
Esta nueva disciplina representa uno de los más recientes capítulos de la ciencia mediante el Análisis por Activación de Neutrones, nuevo y prometedor método para identificar la evidencia física
Física NuclearFenómenos radioactivos
Radiación beta
Radiación gamma
Detectar la presencia de nitratos y nitritos en la mano de una persona que disparó un arma de fuego, debido a los gases y productos procedentes de la deflagración de la polvora.
Objeto
Prueba de la Parafina Dr.Gonzalo Iturrioz Font
Técnicas
Los productos de combustión de un disparo contienen nitritos y nitratos y en el comportamiento caracteristíco de los grónulos procedentes de dicha deflagración, con la solución sulfúrica de difenilamina, reactivo genérico de los nitrados.
Fundamento
Técnicas
- Parafina semilíquida
- Solución de difenilamina sulfúrica
- Guantes
- Bolsas para separar
- Cinta adhesiva y marcadores
Se hace un guante de parafina en la mano de quien disparó el arma de fuego. Los nitritos y nitratos quedan adheridos en la parafina; la cual al ponerse en contacto con la solución de difenilamina, desarrolla un color rojo; sin embargo, estos compuestos químicos se encuentran en el tabaco, en fertilizantes y en muchas otras sustancias
Material y Equipo
Método
1. Los nitratos forman parte de la materia prima de todas las pólvoras
2. Todas las pólvoras dejan residuos en la mano de quien dispara un arma
3. Las partículas de la pólvora, se desintengran lentamente dando origen a una cauda, que muestra una característica reacción colorida
Fundamentos a favor de la Prueba de la Parafina
1. Los reactivos químicos que se utilizan, reaccionan también con sustancias que sin ser nitradas son inminentemente oxidantes, por lo que los reactivos no son específicos de los compuestos nitrados provenientes de la pólvora
2. Resultados con Falsas Positivas
3. Resultados con Falsas Negativas
Los Opositores a esta prueba afirman
La prueba de la Parafina no es confiable, en tal virtud, no debe aplicarse, argumento avalado en el Primer Seminario sobre Aspectos Científicos del Trabajo Policiaco (Interpol, 1964), por lo que no tiene valor como evidencia de identificación en las Cortes Judiciales
Conclusión
TécnicasPrueba de la Parafina
Dr.Gonzalo Iturrioz Font
Técnicas
Prueba del Rodizonato de Sodio Harrison – Gilroy
Tiene como finalidad identificar el Ba o Pb que pudieran haber maculado la mano de quien disparó, siendo posible la identificación por la coloración que resulta de la reacción química entre las sustancias de referencia y los elementos señalados (Pb del proyectil y Ba del fulminante)
Objeto
Esta prueba se fundamenta en la detección de residuos inorgánicos de Pb y Ba, mediante una reacción química con desarrollo de color en donde la sal de Rodizonato de Sodio reacciona en medio ácido con el Pb y Ba, produciendo la formación de Rodizonato de Pb y/o Ba. Complejo insoluble de color rojo escarlata y rosa marrón respectivamente, que observados al microscopio aparecen como puntos de dichos colores
Fundamento
Técnicas
Prueba del Rodizonato de Sodio Harrison – Gilroy
•Fragmentos de tela blanca de algodón de 2 cm. x 2 cm.
•Goteros
•Laminillas Portaobjetos
•Acido Nítrico al 2%
•Solución acuosa reciente de Rodizonato de Sodio al 0.2%, protegiéndola de la luz
•Acido Tartárico
•Agua Desionizada
•Microscopio estereoscópico
Material y Equipo
Prueba del Rodizonato de Sodio Método
Humedecer la tela con dos gotas de ácido
nítrico al 2%
Limpiar con diferentes fragmentos de tela, la región dorsal y palmar de
la mano (2/5 partes)
Colocar los fragmentos de tela en laminillas
portaobjetos
En cada fragmento de tela, se ponen dos gotas de
solución buffer y se
agita
Se analizan al final, macro y microscópicamente los fragmentos de tela
Si se observa coloración rosa marrón la prueba es positiva para Ba
Si se observa coloración rojo escarlata la prueba es positiva para Pb
Si hay una mezcla de esas coloraciones la prueba es positiva para ambos elementos
Si no hay ninguna de esas coloraciones la prueba es negativa
+++-
Poner dos gotas de solución de Rodizonato de Sodio en cada una de las partes tratadas
químicamente con anterioridad
Interpretación de Resultados
Prueba del Rodizonato de Sodio Conclusión
Este método se sigue utilizando hasta la fecha, pero tiene la desventaja de que está en función de la cantidad de residuos depositados sobre las manos de la persona, por lo que no se puede precisar si una persona disparó o no un arma de fuego, además de que su baja sensibilidad dará falsas negativas.
Técnicas
Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col
Determinar la concentración de Sb y Ba por la formación de radioisótopos resultantes de un bombardeo con Neutrones
Objeto
Está basado en la producción de radioisótopos o reacciones nucleares resultantes de un bombardeo de neutrones, seguido de la detección y medición de los diferentes radioisótopos formados.
Fundamento
Técnicas
Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col
•Convertir la muestra problema en material radioactivo (radioisótopos), a fin de que emitan radiaciones gamma.
•La muestra radiactiva se expone a un crista de centelleo, el cual convierte los rayos gamma que lo atraviesan en destellos luminosos, que son transformados por tubos fotomultiplicadores en pulsaciones eléctricas con voltaje proporcional a la energía de los rayos gamma emitidos.
•Estos impulsos son separados en grupos de diferente energía por el aparato electrónico llamado analizador diferencial de canales.
•El resultado es observado en forma de gráfica en la pantalla de un osciloscopio, la que proporciona información relativa a la clase y cantidad de elementos radioactivos existentes en la muestra analizada.
Método
Técnicas
Análisis por Activación de Neutrones Ruch – Col
El inconveniente de esta técnica es que solo identifica a dos componentes no combustibles de la mezcla de detonación (Sb y Ba), como residuos detectables de la mayoría de los cartuchos; por esta razón este método se emplea en combinación con absorción atómica para la detección de Pb, además de que el análisis por activación de neutrones consume demasiado tiempo y es muy costosa.
Conclusión
Técnicas
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
Identifica Ba, Pb y Sb en zonas maculadas producidas por el disparo de un arma de fuego, basándose en la absorción de luz a diferentes longitudes de onda, las cuales son características para estos elementos en sus diferentes estados atómicos
Objeto
Método rápido, de fácil operación y cuya sensibilidad es comparable con la del Análisis por Activación de Neutrones
El análisis cuantitativo por absorción atómica con horno de grafito, se basa en la medida de la radiación electromagnética absorbida por átomos a cuantificar
Fundamento
•Hisopos de algodón
•Tubos de ensaye desechables de 12 mm. x 75 mm.
•Cinta adhesiva
•Tanque de argón alta pureza
•Micropipetas de 10 ul.
•Espectrofotómetro de absorción atómica con horno de grafito
Material
•Agua desionizada
•Acido nítrico 1N
•Solución estándar de Pb
•Solución estándar de Ba
•Solución estándar de Sb
Reactivos
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
Limpiar zona de maculación con
hisopo humedecido con ácido nítrico 1M
Colocar cada hisopo en los tubos de ensaye previamente
marcados con nombre, número de averiguación previa, número de llamado, fecha de los hechos
y mano a que corresponde la muestra
Extraer los elementos metálicos de los hisopos
adicionando 2ml. de ácido nítrico 1M
Se inyectarán 10 ul de soluciones estándar de Ba, Pb y Sb
Agitar durante 15 – 20 minutos y filtrar
El hisopo se desecha y el líquido sobrenadamente se
utiliza para el estudio
Tratar las muestras estandar y los blancos de
la misma forma que se indica en el cuadro
anterior
Tomar las lecturas Sb a 217.9 nm Pb a 283.3 nm Ba a 553.6 nm
Tomar una alícuota de 10 ul. e inyectarlos sobre la banda de
tantalio
Método
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
El método de absorción atómica con horno de grafito es ideal para el análisis de pequeñas concentraciones de residuos, además de que se requiere pocos microlitros de muestra, para determinar y cuantificar un análisis, por lo que es un método sensible, lineal, reproducible y repetible
Conclusión
Cuando los elementos se encuentran entre los siguientes límites:
Límite mínimo Límite máximo
Bario.......................0.3 ppm 3.35 ppm
Antimonio...............0.2 ppm 3.86 ppm
Plomo....................0.7 ppm 4.34 ppm
Cuando los elementos no alcancen el límite mínimo
Se determina cuando la concentración de partículas metálicas analizadas sobrepasa el límite máximo, lo cual indica que existe contaminación por causas ajenas al disparo
Se obtiene cuando las muestras de las manos del presunto responsable sean tomadas ocho horas después de haber sucedido los hechos
+
+-
-Falsa
Falsa
Interpretación de Resultados
Análisis por Espectrofotometría de Absorción Atómica sin Flama
Historia
La Absorción atómica por horno de grafito tiene gran reputación
en análisis de rutina por su capacidad de cuantificación de
metales a nivel traza en una gran variedad de muestras
La Absorción Atómica es una técnica analítica que implica la absorción de energía luminosa por átomos en estado basal
La Absorción Atómica es una técnica analítica que implica la absorción de energía luminosa por átomos en estado basal
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito
Absorción Atómica Flama VS Horno
•Ofrece ventajas para analizar elementos en muestras convencionales
•En análisis más finos, requiere apoyo de sistemas alternos como el horno de grafito y el generador de vapor e hidruros
Flama
•La vaporización de elementos se realiza por atomización generando una densa población de átomos en estado basal (2 – 4 seg.) en contraste con la baja densidad de átomos y corto tiempo de flama
•Es 100 veces más sensible que el sistema de flama
Horno
•68 elementos
•Sencillo
•Rápido
•Conveniente
•Económico
•Niveles % a ppm
•Interferencias
•Eficiencia de atomización
•Volumen de muestra
Ventajas Desventajas•Niveles de ppb
•Muestras complejas
•Manejo de muestras
•Volumen de muestras
•Eficiencia de atomización
•Pocas interferencias
•40 Elementos
•Precisión
•Costoso
Ventajas Desventajas
El sistema tiene un tubo de grafito colocado axialmente al camino óptico de la lámpara
En el centro del tubo de grafito se producen átomos libres en estado basal
El sistema es enfriado con una corriente de agua fría que pasa por sus paredes internas
Principales características que debe cumplir un Sistema Atomizador
Sistema de Atomización
La muestra se introduce en el orificio y se deposita sobre la pared interna del tubo
El tubo es calentado por la resistencia con bajos voltajes y protegida de oxidación por la acción del oxígeno del aire con un gas inerte ( N2 o Ar) durante el proceso
Sistema de Atomización
•Analiza individualmente un volumen fijo de muestras
•La función de este sistema es generar una población de átomos libres en estado basal de manera que la energía luminosa del haz, pueda ser absorbida y medida
•La generación de átomos libres está relacionada con el grafito y el analito
•La disminución de átomos asume un decremento de óxidos del metal por el carbón
•La baja temperatura para la formación de átomos sugiere el siguiente proceso:
Formación de Atomos Libres
Proceso de Atomización
Secado
Calcinado o Mineralizado
Atomizado
MxOy(sol) + yC(sol) xM(gas) + yCO(gas)
Proceso de Atomización por Horno de Grafito
El desarrollo de un programa de atomización consiste en la selección adecuada de la temperatura y el tiempo de calentamiento, debiendo considerar otros parámetros como el tipo, tiempo y flujo de gas, para evitar la pérdida del analito
La respuesta analítica puede ser clasificada en:
Para una adecuada selección es necesario:•Analito
•Tipo de Matriz
•Volumen de Muestra
•Intervalo de Inyección
•Uso y concentración del Modificador
•Temperaturas, intervalos de calentamiento y tiempo del secado, calcinado y atomizado
•Flujo de gas durante el secado, calcinado y atomizado
•Limpieza del tubo
•Tiempos de enfriamiento
Atomización de Pared
Atomización en Plataforma
Es relevante todo conocimiento previo sobre propiedades fisico-químicas, componentes, viscosidad y punto de ebullición del analito
Desarrollo de Programas de Atomización Programas de
Atomización
La muestra es depositada sobre la pared interna del tubo de grafito y calentada por contacto directo al mismo
Etapas secado calcinado atomizado
Selección cuidadosa de temperatura y tiempo de calentamiento
Atomización en Pared
1 85 5.0 3.0 Normal No
2 95 40.0 3.0 Normal No
3 129 10.0 3.0 Normal No
4 1 000 5.0 3.0 Normal No
5 1 000 1.0 3.0 Normal No
6 1 000 2.0 3.0 Normal No
7 2600 2.3 0 Normal Si
8 2600 2.0 0 Normal Si
Programa de At omización - Parámetros del Horno, Programa para Ba
Paso Temperatura Tiempo Flujo de Gas Tipo de Gas Lectura No. (1oC) (sec.) (L/min.)
Mantenimiento
Secado
Flujo de Gas
Calcinado a Mineralizado
Atomizado
En un análisis con plataforma pirolítica, existe una diferencia de temperatura de 100o a 200oC entre ésta y el tubo
Deben asignarse las temperaturas mayores en el programa de atomización y modificar los tiempos de atomización
La señal en la mayoría de los elementos muestra una ligera pérdida de sensibilidad
Un programa de atomización en plataforma se desarrolla bajo los mismos principios que en pared, considerando los aspectos antes mencionados
Atomización en Plataforma
Secado, Calcinado y Atomizado Limpieza y Enfriamiento Optimización de la Señal
Mantenimiento
•Argón como gas inerte
•Verificar visual y auditivamente que la muestra es secada adecuadamente (sin ebullición)
•En caso de ser necesario, asignar temperaturas máximas permitidas de calcinación cuidando evitar pérdidas del analito
•Incrementar la temperatura de atomizado en intervalos de 100oC y para matrices extremadamente difíciles, usar intervalos de 50oC
•Utilizar rampas de calentamiento
•Usar inyecciones múltiples previas de atomización
•Incrementar el volumen de muestra inyectada
•Utilizar modificadores químico de matriz
La señal puede ser mejorada mediante la cuidadosa selección del programa de atomizaciónPuede utilizarse:
Interferencias
Tipos de interferencia
Supresión y/o compensación de interferencias
Correctores de interferencias
Modificadores químicos
Paladio como modificador
(h)
(i)
(c)(b)
(a)
(e)(d) (f) (g)(j)
a) Fuente de Radiación
b) Modulador
c) Celda de muestra
d) Monocromador
e) Detector
f) Electrónica
g) Registrador
h) Haz de referencia
i) Haz de muestra
j) Recombinador de haz
Componentes Básicos de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica
Componentes / Espectrofotómetro
Las características de interés en las mediciones por absorción atómica son:
Monto de luz Longitud de onda resonante que es absorbida
Conforme el número de átomos se incremente en el paso de la luz, la cantidad absorbida, se incrementará predeciblemente
Se puede efectuar una determinación cuantitativa del analito presente, midiendo la cantidad de luz absorbida
La absorbencia es el término más conveniente para caracterizar la absorción de luz en la espectrofotometría de absorción, pues esta cantidad guarda una relación lineal con la concentración
A = abc
A= absorbencia
a= coeficiente de absortividad
b= longitud de la celda
c= concentración de especies absorbentes
Ley de Beer
Toma de muestra
Limpiar la zona de maculación de la mano derecha e izquierda
(región palmar y dorsal) con el hisopo humedecido previamente
con acido nitrico 1M
Colocar cada uno de los dos hisopos en los tubos de ensaye que han sido marcados con los
siguientes datos: Nombre, No. de averiguación previa, fecha y mano a la que corresponde la muestra
Extraer los elementos metálicos contenidos en los hisopos
adicionando 2ml de acido nítrico 1M
Se agita durante 15 ó 20 min. y se filtra. Se desecha el hisopo y
el líquido sobrenadante se utiliza para el estudio
Se utilizan muestras control o blanco en las determinaciones y
se someten a la misma preparación y procedimientos analíticos que las muestras
problema
Se preparan soluciones estándares de cada uno de los
elementos que se van a analizar
El Antimonio y el Plomo se determinanan comparándolos con
estándares preparados en las concentracones apropiadas
Se agregan 1.5 mg. de Cloruro de Sodio a cada muestra para que el Bario se absorba y se determine
posteriormente
Las pruebas se realizan en un espectrofotómetro de
absorción atómica con horno de grafito con sus respectivos
programas para los tres elementos
Procedimiento Analítico en un hecho de arma de fuego por Espectrofotometría de Absorción Atómica
en Horno de Grafito
1. Preparar solución estandar de 1000 mg / L de plomo, disolviendo 1.598 gr. de nitrato de plomo ( Pb ( NO3)2 ) y diluir en un litro de ácido nítrico al 1% (v/v)
2. Condiciones estándar de operación
3. -Se emplea una lámpara de descarga sin electrodos y una fuente de poder
- Generalmente la radiación emitida por lámparas de descarga sin electrodos son más intensas y más sensitivas que la lámpara de cátodo hueco
Longitud de onda (Nanómetros = nm ) 283.3
Abertura espectral nm 0.7
Ruido relativo 0.43
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de plomo en Horno de
Grafito
operación y método /
plomo
1. Preparar solución estándar de 1000 mg / L de antimonio disolviendo 2.743 gr. de Tartrato de Antimonio y Potasio hemihidratado. K ( SbO ) C4H 406.1/2 H2O y diluirla en un litro de agua desionizada
2. Añadir fósforo a la concentración del ácido de las muestras y de los estándares
3. Condiciones estándar de operación
4. Tanto lámparas de descarga como de cátodo hueco son disponibles para el antimonio
Longitud de onda (Nanómetros = nm ) 217.6
Abertura espectral nm 0.2
Ruido relativo 1.0
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de Antimonio en Hornro
de Grafito
1. Preparar la solución estándar de 1000 mg / L de Bario
2. Disolver 1.437 gr. de Carbonato de Bario ( BaCO3 ) y diluir en un litro de Acido Clorhídrico al 1 % ( v / v)
3. Interferencias
4. Condiciones estandar de operación:
La ionización puede ser controlada por la adición de una sal alcalina ( 0.1% o más de Potasio como Cloruro ) Para las muestras y estándares
Longitud de onda (Nanómetros = nm ) 553.6
Abertura espectral nm 0.4
Ruido relativo 1.0
Se utiliza lámpara de cátodo hueco
Condiciones estandar de operación y método para la determinación de Bario en Horno de
Grafito
Conclusiones
Consideramos que la técnica de espectrofotometría de absorción atómica es la más importante en comparación con la de análisis de activación de neutrones y de otras técnicas de origen químico
La espectrofotometría de absorción atómica es un método simple, confiable y puede realizar el análisis atómico en poco tiempo además el costo es razonable para los laboratorios
El análisis de activación de neutrones es un método muy confiable, sin embargo, es tardado y el costo de la instrumentación es prohibitivo para la mayoría de las agencias de gobierno
Conclusiones
Con la técnica de rodizonato de sodio se pueden determinar elementos de bario y plomo. Sigue siendo utilizada en varios países, con mejores resultados que los obtenidos con la prueba de la parafina.
Los falsos positivos y negativos son bajos, siendo escasas las probabilidades de maculación ajenas al disparo y el grado de confiabilidad de la prueba es media.
La prueba de la parafina que identifica derivados nitrados, en la actualidad resulta obsoleta debido a sus comprobados falsos positivos y falsos negativos.
Conclusiones
Recomendaciones
En el laboratorio es recomendable aplicar el método científico con todos sus pasos sistematizados
La espectrofotometría de absorción atómica es recomendable más que otras técnicas para detectar trazas de elementos en el análisis de disparo por arma de fuego, ya que este método resulta ser más confiable y además es adecuado para los análisis de rutinas en manos de analistas poca experiencia
En la mayoría de los casos se puede realizar un análisis espectral atómico en pocos minutos.
Universidad Autónoma de ChihuahuaFacultad de Ciencias Químicas
Químico Bacteriólogo ParasitólogoGloria María Dorado Alvarez
Químico IndustrialJanet Virginia Madrid González
Producción
Para Obtención de Título:
bocetoase so r í a c r e a t i va
w w w . b o c e t o . n e t
Bibliografía
•Bander, Gary T. 1994, Métodos Instrumentales de Análisis en Química Clínica, Editorial ACRIBIA S.A., España
•Christian, Gary D. 1993, Química Analítica, Editorial Limusa, México, D.F.
•Curso de Absorción Atómica, GBC Instrumentación, México, D.F.
•Moreno González, L. Rafael, 1998, Compendio de Criminalística, Editorial Porrúa, México
•Moreno González, L. Rafael 1982, Manual de Introducción a la Criminalística, Editorial Porrúa, México
•Simoni, C. 1980, Medicina Legal Judicial, Editorial JIMS, Barcelona.
•Skoog Douglas A, Leary, 1994, Análiisis Instrumental, Mc Graw Hill, España
•Tello Flores, F. Javier, Medicina Forense, Editorial Colección Textos Jurídicos Universitarios
Primer atomizador por tubo de carbón desarrollado en Australia; otros por horno de grafito eran creados en europa y América
1970
Combinación de las virtudes del primer modelo con los de Europa y América, presentando problemas de reproducibilidad con elementos formadores de carburos refractarios
1971
Nuevos sistemas eliminaron muchos de los problemas de reproductibilidad
1972
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito Antecedentes Históricos
El tubo de grafito es calentado por resistividad longitudinal. Además se usan las plataformas pirolíticas y modificadores de matriz
1981
Nuevas mejoras con la introducción de modelos automatizados y se desarrolla el sistema de corrección de interferencias de fondo por efecto Zeeman sobre el atomizador por tubo de grafito
1986
Los siguientes sistemas mantenían la simplicidad en el manejo de modelos anteriores con mayor control del calentamiento, enfriamiento y monitoreo de temperatura
1976
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito Antecedentes Históricos
•El atomizador debe ser tubular
•El tubo debe ser de grafito pirolítico o tener cubierta pirolítica
•Debe ser capaz de soportar intervalos amplios de calentamiento
•El atomizador debe ser suficientemente largo para retener los átomos
•El atomizador debe tener un mínimo de área en su sección transversal
Principales características que debe cumplir un sistema atomizador
Tubos de Grafito
Plataformas Pirolíticas
Cubiertas pirolíticas
Espectrofotometría de Absorción Atómica por Horno de Grafito
Particionados
Son diseñados para retener muestras de baja tensión superficial en la parte central
Plataformas Pirolíticas
Cubiertas pirolíticas
De Meseta
Se utilizan para análisis que requieren el uso de plataformas pirolíticas
De Partición Cortada
Son empleados en análisis con o sin plataforma pirolítica
Clilindro de carbón grafito de 2 cm. de largo x 0.5 cm. de diámetro interno con orificio central através del cual se deposita la muestra
Tipo
sTubos de
Grafito
Pieza de grafito pirolítico sólido con una depresión central diseñada para contener un volumen máximo de 40 pd de muestra
Cubiertas pirolíticas
Al ser instaladas las plataformas están en contacto en cuatro puntos con el tubo de
grafito
La plataforma debe ser insertada dentro del tubo y la muestra depositada sobre
la depresión de ésta en lugar de la pared del tubo
Plataformas Pirolíticas
Densa y dura capa de carbón pirolítico formada sobre el grafito sustrato, cuyo grosor es de 30x10 –4 cm.
Cubiertas Pirolíticas
Proporcionar una eficiente reducción del efecto por interferencias químicas en fase de vapor
La cubierta es relativamente impermeable a los gases calentados
Químicamente carece de reactividad
Ventajas
Esta etapa debe proporcionar la completa desolvatación de la muestra
Atomización en Pared Secado
La temperatura de secado debe ser justamente 1o ó 2oC por debajo del punto de ebullición del disolvente, evitando la pérdida de muestra por ebullición violenta
En una mezcla de disolventes se seleccionan diferentes temperaturas gradualmente, iniciando con el menor punto de ebullición
El tiempo total de secado es de 2 a 3 seg. por ul de muestra depositada
El máximo flujo (3.0 L/min.) de gas durante el secado
Flujo de Gas
Calcinado a Mineralizado
Atomizado
El flujo de gas pasa através y alrededor del tubo de grafito, ayudando a eliminar del atomizador, los productos resultantes de la muestra en cada etapa
Calcinado a Mineralizado
Atomizado
Los gases generalmente utilizados son N2, Ar, ó Ar : H2 (95:5%)
El uso del argón en la etapa de atomización produce mejor respuesta que con N2 para todos los elementos
Es indispensable el uso de argón a temperaturas por arriba de 2500oC
Atomización en Pared Flujo de Gas
En la etapa de calcinado, deben ser removidos los componentes orgánicos y sales resultantes sin pérdida del analito
Atomizado
La temperatura puede ser entre 200 a 1200oC sin eliminación de analito
El tiempo de calcinado es entre 10 y 30 seg. para matrices moderadas
Muestras simples requieren de temperaturas bajas y tiempos cortos
Muestras con matrices complejas requerirán de una cuidadosa selección
de ambos parámetros
El flujo máximo de gas durante el calcinado provee de una eliminación eficiente de los
residuos resultantes de la misma
Paro de Gas
Detener el flujo de gas entre el calcinado y atomizado es vital,
pues el analito puede ser arrastrado en el último paso del
calcinado
Atomización en Pared Calcinado o MineralizadoAtom. Pared/Calcinado
Involucra un calentamiento rápido desde el calcinado hasta la temperatura de atomización, presentando variación en la temperatura de atomización, de elemento a elemento, además de poder cambiar con un mismo elemento en diferente matriz.
Atomización en Pared Atomizado
La temperatura óptima de atomización es de 1600 a 2700oC
El tiempo de atomización asignado es de 2 a 3 seg.
Se suprime el flujo de gas durante la atomización
Se asigna un paso de 50 a 100oC y arriba de la temperatura de atomización durante 2 seg. (opcional)
Al final de una atomización en pared es recomendable un paso de limpieza del tubo
Atom. Pared/Atomizado
Atomización en Plataforma Secado, Calcinado y Atomizado
La temperatura apropiada debe ser asignada entre 100 a 200oC arriba de la recomendada en pared
En todos los casos el tiempo de calentamiento será el mismo o ligeramente modificado
En una atomización en plataforma es indispensable una etapa de enfriamiento para asegurar que la plataforma se encuentre siempre a la misma temperatura
Se fija un paso de enfriamiento de 40oC durante 12-14 seg. a la misma temperatura
Se fija un paso extra de 5-10 seg. a la misma temperatura
Limpieza y Enfriamiento
Optimización de la señalLa señal siempre será representada mediante un pico, siendo su forma y tamaño muy variables
Atomización Mantenimiento
Este servicio permite mantener el instrumento siempre dentro de especificaciones analíticas del
proveedor y óptimas condiciones de funcionamiento
Debe llevarse a cabo mediante contrato con el proveedor, el cual deberá contar con un laboratorio de servicio
Mantenimiento Interno
Comprende la revisión continua o programada de los componentes del sistema atomizador responsables directos de proporcionar la máxima sensibilidad analítica
Mantenimiento Provisto
Tipos
•Se inspecciona la superficie de los electrodos, ésta no debe presentar daños
o depósito de sales, pues conduciría a resultados imprecisos.
•Es suficiente un paño de algodón, impregnado con una solución metanol /
agua (10%)
•Si hay señales que indiquen un contacto inadecuado entre los electrodos y tubo de
grafito, será necesario reemplazarlos
Electrodos•Los tubos nuevos deben acondicionarse antes de la primera inyección, calentándolos 2 ó 3 veces a 3000oC con el máximo flujo de gas
•La vida útil de los tubos depende de la temperatura y el tiempo de calentamiento durante el programa de atomización
•El tiempo de vida de un tubo es de 500 – 1000 atomizaciones o calentamientos a 2600oC en muestras acuosas utilizando gas Ar
Tubos de Grafito
Atomización Mantenimiento
Deben ser verificadas periódicamente para asegurar el
adecuado paso de haz de luz através del tubo de grafito
Ventanas de cuarzo
Se requiere una solución de enjuague que contenga 0.005% de tritón x-100 ó HNO3 al 0.01% en muestras acuosas para evitar errores por contaminación con el capilar del automuestrador
Automuestreador
Atomización Mantenimiento
Atomización en Plataforma Interferencias
Interferencias físicas
Tipos de Interferencias en el Horno de Grafito
Físicas
Químicas
No específicas
Incandescencia
En horno de grafito los efectos por viscosidad y tensión superficial pueden afectar la reproducibilidad de los resultados, debido a su efecto sobre el volumen de muestra inyectado y grado de dispersión dentro del tubo.
La baja tensión superficial de una solución tiende a dispersarse a lo largo del tubo y la vaporización del analito a partir de diferentes puntos dentro del tubo afecta las lecturas como resultado de:
El tiempo de residencia de los átomos
Existe un gradiente de temperatura
Atom. Plataforma/ Interferencias
Atomización en Plataforma Interferencias
Interferencias Químicas
Se deben a la acción de especies propias de la matriz, éstas preferentemente deben eliminarse durante la calcinación mediante la adecuada selección de parámetros
Las interferencias químicas son catalogadas por:
Interferencias en fase de vapor
Interferencias en fase condensada
Atomización en Plataforma Interferencias
Interferencias en fase de vapor
Ocurren cuando la nube atómica es alterada como resultado de interacciones de los componentes de la matriz con el analito
Este tipo de interferencias pueden ser suprimidas o minimizadas con el uso de plataformas pirolíticas
Está presente cuando un compuesto volátil del analito es perdido durante la etapa de secado o calcinado antes de alcanzar la temperatura de atomización
El uso de modificadores químicos de matriz son la mejor alternativa para eliminar interferencias químicas en fase de vapor y en fase condensada cuando el programa de atomización o las plataformas no son suficientes para suprimirlas
Interferencias en fase condensada
Atomización en Plataforma Interferencias
Interferencias en fase de absorción no
especifica o de fondo
Es una señal falsa provocada por absorción molecular de sales, las cuales son vaporizadas durante la atomización o por dispersión del haz provocado por partículas
Las interferencias de fondo son más pronunciadas en la región UV que en la visible (< 250nm); para ser corregidas se usan sistemas correctores tales como:
Deuterio (Lámpara de Deuterio)
Zeeman (Campo Magnético)
Se debe a la intensa señal de luz emitida por el tubo de grafito a altas temperaturas (>1000oC)
Para minimizar las interferncias por incandescencia, el atomizador debe ser alineado y ajustado a la altura del horno para obtener la máxima señal de la lámpara de cátodo hueco y deben utilizarse ranuras con altura reducida
Incandescencia
Supresión y/o compensación de interferencias
Correctores de interferencias
Modificadores químicos
Paladio como modificador
Adición de estándares Elimina diferencias físico-químicas entre estándares y muestras, mediante un proceso que consiste en la toma de varias alicuotas de una muestra representativa y adiciona a éstas, diferentes cantidades de estándar de concentración conocida
Corrige interferencias no específicas o de fondo que ocurren cuando el haz de luz se absorbe o dispersa por especies moleculares o partículas sólidas en la zona de lectura
La corrección es simple, con la ayuda de una fuente de radiación de tipo continuo, la cual usualmente es una lámpara de Deuterio, que presenta un espectro de emisión intenso desde 190 hasta 425 nm.
En un instrumento de AA, la señal de la lámpara de cátodo hueco (HCL) y de Deuterio (D2) son moduladas y el detector está capacitado para diferenciar estas pulsación vía electrónica por diferenciar esta pulsación vía electrónica por modulación sincrónica
Corrector de fondo o Lámpara de Deuterio
Atomización en Plataforma InterferenciasSupresión y/o Compensación de interferencias
Correctores de interferencias
Modificadores químicos
Paladio como modificador
Al igual que el de Deuterio, tiene por objeto, sustraer la señal de absorbencia de fondo, de la absorbancia total para obtener únicamente la absorción atómica
El sistema de Zeeman consiste en aplicar un campo magnético sobre el horno, ya sea en forma longitudinal o trasversal al haz de luz
Corrector de fondo de Zeeman
Atomización en Plataforma InterferenciasSupresión y/o Compensación de interferencias
Atomización en Plataforma InterferenciasDeuterio vs Zeeman
Zeeman•Mayor exactitud en corrección de identificación de interferencias estructurales
•Corrige algunas interferencias espectrales
•Corrección a cualquier longitud de onda
•Beneficios de doble haz con óptica de haz sencillo
•Uso de solo una lámpara
•Reducción de sensibilidad
•Curvaturas severas en gráficas de calibración
•Costoso
•Puede no corregir algunas interferencias estructurales
•Requiere del uso de una lámpara de Deuterio
•No corrige interferencias a longitudes de onda altas (visibles)
•Puede no corregir interferencias espectrales
Des
vent
ajas
•No hay pérdida de sensibilidad o rango de trabajo
•Aplicable a horno flama y generador
•Efectivo para casi todas las situaciones de corrección
•Relativamente fácil y económico
Deuterio
Vent
ajas
Modificadores químicos
Paladio como modificador
Atomización en Plataforma InterferenciasModificadores Químicos
Los efectos deseables con el uso de modificadores químicos son:
1. Desplazar la temperatura de atomización
2. Permitir temperaturas de calcinación mayores
3. Mejorar la sensibilidad analítica
Su finalidad es alterar la volatidad del analito o componentes de la matriz
Algunos modificadores son empleados para remover a temperaturas bajas los componentes de la matriz, de tal forma que la señal del analito no se vea afectada por su influencia
Paladio como modificador
Atomización en Plataforma InterferenciasPaladio como Modificador
Formas más comunes de reducir Pd en análisis por horno de grafito:
1. Preinyección
2. Solución reductora de acido cítrico (2%)
3. Mezcla de gases Ar-H2 (95.5%)
El Paladio (Pd) ha proporcionado una mejor estabilidad para la mayoría de los elementos analizados por horno de grafito
Un aspecto extremadamente importante del Pd es que debe ser previamente reducido a su forma metálica para obtener los beneficios deseados
Atom. Plataforma/Paladio como Modificador