Nathalie Le Corre, Agnès Cosnier Jobin Yvon S.A.S., Horiba Group Longjumeau, Francia

1. Introducción

Se presentan muestras que contienen 10 g/L de Pb en el laboratorio para determinación de trazas. La concentración esperada del analito era menor a 100 ppm. Esta nota de aplicación presenta una selección de la mejor longitud de onda para cada analito en esta matriz, así como una estimación de los límites de detección.

2. Principio

2.1 Técnica empleada

Se realizó el análisis elemental mediante espectrometría de emisión óptica inductivamente acoplada a plasma (ICP-OES). La muestra fue nebulizada y luego transferida a un plasma de argón. Este fue sometido a descomposición, atomización e ionización en donde los átomos e iones son excitados. Se determinó la intensidad de luz emitida una vez que los átomos o iones regresan a niveles de energía más bajos. Cada elemento emite energía luminosa a longitudes de onda característica y dichas líneas pueden ser utilizadas para análisis cuantitativo después de una calibración.

2.2 Selección de longitud de onda.

La selección de longitud de onda en una matriz dada puede realizarse usando la función “perfil”, o mediante el uso de Win-IMAGE, el cual es una rápida herramienta de análisis semicuantitativo usando múltiples longitudes de onda. El principio es el mismo en ambos casos: registrar los escaneos de analitos a baja concentración, y en la matriz. Mediante la superposición de los espectros, vemos posibles interferencias.

2.3 Límites de detección estimados.

Los límites de detección son calculados empleando la siguiente ecuación:

LOD = k x BEC x RSD0

En donde:

LOD = límites de detección.

k = 3 para valores normales 3-sigma.

BEC = Concentración equivalente de fondo.

RSD0 = Desviación estándar relativa del blanco.

Para calcular LOD , se construye una curva de calibración empleando dos puntos, 0 ppm y 5 ppm, o alguna otra concentración en que la curva de calibración sea linear; esto nos da el valor de BEC. RSD0 es evaluada corriendo el blanco diez veces.

3. Preparación de la muestra.

Se disolvieron 10 g de Pb puro en 40 mL de HNO3 al 50% y diluidos hasta 1000 mL con HNO3 al 1%.

4. Especificación del instrumento.

Este trabajo fue realizado en un JY ULTIMA. Las especificaciones de este instrumento se enlistan abajo en la Tabla 1 y 2.

Tabla 1. Especificaciones del espectrómetro.

Parámetros	Especificaciones
Montaje	Czerny-Turner
Longitud focal	1 m
Purga de Nitrógeno	Sí
Resolución variable	Sí
Número de líneas en Grating	2,400 gr/mm
Orden	12.1

Tabla 2. Especificaciones del generador RF.

Parámetros	Especificaciones
Tipo de generador	Estado Sólido
Observación	Radial
Frecuencia	40.68 MHz
Control de flujo de gas	Por computadora
Control de flujo de la bomba	Por computadora
Enfriamiento	Aire

5. Condiciones de operación.

Las condiciones de operación se enlistan en la Tabla 3.

Tabla 3. Condiciones de operación.

Parámetros	Especificaciones
Potencia Generador RF	1050 W
Flujo de gas plasma	12 L/min
Flujo Gas Auxiliar	0 L/min
Flujo Sheath gas	0.15 L/min
Flujo Gas Nebulizador	0.8 L/min
Flujo Nebulizador	3 bars (45 psi)
Toma Muestra	1 mL/min
Tipo Nebulizador	Concéntrico
Tipo spray chamber	Ciclónica
Humidificador de Argón	Sí
Diámetro tubo inyector	3.0 mm

6. Selección de longitud de onda y condiciones analíticas.

Para cada elemento, la línea con la mayor sensibilidad fue utilizada para el análisis, ya que no se presentaron problemas de interferencia. Las condiciones analíticas fueron las mismas para todos los elementos excepto para los elementos alcalinos.

Tabla 4. Condiciones analíticas.

Elemento	Abertura µm	Modo de análisis	Tiempo de integración (seg)
Secundarios	20 x 15	Pico Directo	8
Primarios	20 x 80	Gaussiano	0.5

El uso del humidificador de argón, el amplio diámetro interno (ID) del tubo inyector redunda en un análisis sin problemáticas, incluso con alto contenido de sales disueltas. El amplio diámetro interno del tubo inyector también asegura una reducción al mínimo de interferencias. Debido al alto contenido de sales disueltas, es conveniente un acondicionamiento previo de la cámara de pulverización para obtener una máxima estabilidad. Es imprescindible utilizar estándares probados o adicionarlos debido a la viscosidad de las soluciones.

7. Límites de detección.

Los límites de detección se calcularon empleando la ecuación del apartado 2.3.

Tabla 5. Límites de detección.

Element	Wavelength (nm)	BEC (mg/L)	LOD (mg/kg)
Ag	328.068	0.042	0.10
Al	167.020	0.04	0.35
Al	396.520	0.12	0.36
As	189.042	0.26	0.78
Au	267.795	0.029	0.087
Ba	455.403	0.0024	0.007
Bi	223.061	0.22	0.30
Cd	228.802	0.014	0.04
Co	228.616	0.02	0.03
Cu	324.754	0.032	0.11
Fe	259.940	0.048	0.04
Hg	194.227	0.26	0.78
K	766.490	0.039	0.12
Ni	221.647	0.066	0.20
Pt	214.423	0.08	0.24
Pt	224.552	0.32	0.96
Pt	265.945	0.10	0.30
Pt	306.471	0.17	0.51
Sb	206.833	0.24	0.72
Se	196.090	0.553	1.6
Te	214.275	0.198	0.6
Te	238.578	0.75	2.25
Tl	190.864	2.45	7
Tl	276.787	0.53	2
Tl	351.924	1.2	4
Sr	407.771	0.0015	0.005
Zn	202.548	0.050	0.15

8. Resumen

Para lograr los límites de detección más bajos, no es recomendable recurrir a diluciones. Los resultados muestran que los espectrómetros JY son capaces de realizar excelentes análisis incluso con alto contenido de sólidos en solución. Esto permite al analista alcanzar los mejores límites de detección posibles.