¿Qué es la espectroscopía de emisión atómica?

La espectroscopía de emisión atómica (AES) es una técnica analítica que mide la energía de los átomos en una muestra. Un aspecto central de este método es la adición de energía a una muestra para ver qué sucede con los átomos ya presentes. Los elementos individuales producen haces de energía de luz ligeramente diferentes después de que la energía extra altera temporalmente el átomo. La porción del lector de una máquina de espectroscopía de emisión atómica reconoce la energía de la luz proveniente de la muestra, y la porción de computadora de la máquina calcula las concentraciones de elementos individuales en una muestra a partir de las longitudes de onda de la luz entrante.

Cada elemento en el mundo, en su forma más simple, es un solo átomo, aunque muchos ocurren en la naturaleza como átomos múltiples unidos o en combinación con otros elementos. Los átomos son partículas diminutas que típicamente tienen pequeñas partículas llamadas protones y neutrones unidos en un núcleo central conocido como núcleo. Incluso partículas más pequeñas llamadas electrones rodean el núcleo continuamente.

Los electrones se mueven alrededor del núcleo de una manera específica. De manera similar a los hula hoops de diferentes diámetros, los electrones circulan solo en diámetros específicos, algunos en orbitales de menor diámetro y otros en orbitales más grandes. Sin embargo, útil para la espectroscopía de emisión atómica, cada electrón puede saltar a un orbital más alto si hay suficiente energía ambiental.

Las muestras para el análisis AES a menudo contienen mezclas de elementos y compuestos como el suelo, por ejemplo. Sin embargo, una máquina de espectroscopía de emisión atómica solo puede leer átomos individuales. Por lo tanto, cuando un analista prepara una muestra para la prueba de AES, debe dividir todas las moléculas compuestas en átomos libres. Típicamente, el analista convierte la muestra en un aerosol al agregar energía de fuentes como hornos, láseres o chispas.

La energía extra de la fuente que rompe la muestra también es la energía que actúa sobre los electrones en los elementos de la muestra. Con la energía extra, los electrones saltan a los orbitales superiores. Cuando vuelven a caer después de que la energía se disipa, la energía que habían almacenado desde la fuente se emite como fotones de luz. Los fotones son como pequeños paquetes de energía.

Cada máquina de espectroscopia tiene un detector que reconoce la presencia de energía y pasa esa información a un programa de computadora que convierte los datos en bruto en descripciones más claras. En el caso de una máquina AES, el detector lee la presencia e intensidad de los fotones individuales. La intensidad se relaciona con la longitud de onda de la luz, y cada elemento presente en la muestra tiene una matriz distintiva de fotones que produciría lecturas de longitud de onda específicas. Por lo tanto, a partir de los fotones, la máquina puede determinar qué elementos y qué cantidad de cada uno están presentes en una muestra individual.

Otro método para analizar la composición elemental de las muestras es la espectroscopía de absorción atómica (AAS). Funciona según los mismos principios que AES, pero en lugar de leer la luz emitida por una muestra energizada, la máquina lee la cantidad de energía luminosa que la muestra absorbe. Una indicación del tipo y la cantidad de electrones en la muestra. AAS es adecuado para muestras de gas.