Estudio de interferencias Causadas por ácidos minerales en la Espectroscopia de Emisión Atómica con Plasmas Inductivamente Acoplados

Abstract

La espectroscopia de emisión atómica con plasmas de acoplamiento inductivo (EEA-ICP) es una técnica analítica de gran auge utilizada en el análisis cuantitativo de un elevado número de elementos metálicos y algunos no-metales. Contrariamente a lo afirmado en los inicios de esta técnica, la señal de emisión de la líneas espectrales de los analitos no está completamente libre de interferencias por parte de la matriz. De las diferentes matrices que pueden producir interferencias en los análisis empleando la EEA-ICP, las mas estudiadas han sido las referentes a los metales de fácil ionización y la de solventes orgánicos. Sobre la interferencia de los ácidos minerales en la señal de emisión en EEA-ICP se han realizado relativamente pocos estudios, a pesar de que los ácidos minerales son los mas comúnmente utilizados en la disolución de la muestras a analizar y en la preparación de los patrones de calibración. En el presente trabajo se realizó un estudio de la interferencia de los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico en la señal de emisión de las líneas espectrales iónicas y atómicas de diferentes elementos, con la finalidad de contribuir a la comprensión de la naturaleza de esta interferencia. Se evaluó la influencia de las variables instrumentales de operación del plasma en la magnitud de la interferencia de la señal de emisión. Se estudió la influencia de la concentración de ácido en la señal de emisión de diferentes líneas iónicas y atómicas de varios elementos en un intervalo de concentración de O a 2 M, así como las alteraciones del estado del plasma causadas por la presencia del interferente. El trabajo fue realizado empleando tres espectrómetros con fuentes de plasma de diferente frecuencia: 27, 40 y 64 MHz. Para la introducción de las muestras al plasma se utilizaron nebulizadores neumáticos tipo Meinhard y de flujo cruzado. Para el estudio de interferencias se escogió vanadio como elemento de prueba, seleccionando para ello varias líneas espectrales iónicas y atómicas con diferentes potenciales de excitaciónAdicionalmente se realizaron estudios con diferentes líneas de emisión de magnesio, cobre, manganeso, bario y lantano. Como parámetros de diagnóstico del estado del plasma se emplearon la temperatura de excitación, la densidad electrónica y la relación de intensidades de Mg II (279.270nm)/Mg I (285.213nm). Los resultados obtenidos indican que la presencia de los ácidos minerales estudiados producen una depresión de la señal de emisión del analito. La magnitud de esta interferencia es fuertemente dependiente de las condiciones instrumentales de operación del plasma y de la naturaleza de la línea de emisión (iónica o atómica). Para el caso de los ácidos clorhídrico y nítrico la depresión observada en las líneas atómicas para una concentración de ácido 2 M se mantiene por debajo de un 5 % con respecto a la señal en ausencia del mismo, In el caso del ácido sulfúrico esta depresión es de aproximadamente un 15 %. La magnitud de la interferencia es independiente de las condiciones instrumentales de operación del plasma y se puede atribuir a cambios en la eficiencia del transporte de la solución del analito al plasma y del diámetro promedio de las gotas del aerosol, cambios estos producidos como consecuencia de la presencia del interferente. Se obtiene que en el caso de las líneas iónicas el efecto depresor del ácido es fuertemente dependiente de las condiciones instrumentales de operación del plasma: flujo de gas portador de la muestra y flujo de gas protector, ka potencia y la frecuencia del L generador no tienen una influencia significativa. A medida que la densidad electrónica y la temperatura de excitación del plasma disminuyen como consecuencia de los cambios en las condiciones de operación se observa un incremento importante del efecto depresor de los ácidos, obteniéndose depresiones en la señal de emisión del analito de hasta un 30 % para una concentración 2 M del interferente. La introducción de soluciones ácidas al plasma no produce cambios significativos en la temperatura de excitación de la descarga pero produce una disminución de la densidad electrónica. Esta alteración de la densidad electrónica puede, en principio, ser uno de los factores que pueden estar involucrados en la depresión observada en la señal de emisión de los analitos al incrementar la concentración del ácido. Empleando algunos mecanismos de excitación propuestos para el plasma inductivamente acoplado, se puede lograr explicar como esta disminución de la densidad electrónica afecta las señales de emisión y a su vez explicar algunos de los aspectos de la interferencia ácida.