Fotometría de llama: análisis de metales alcalinos y alcalinotérreos
Con unos costes de análisis de solo 1 céntimo por análisis, la fotometría de llama (AES) es, actualmente, el método más económico para determinar los metales alcalinos y alcalinotérreos. Los fotómetros de llama modernos están sustituyendo cada vez más a las técnicas de análisis elemental, que resultan caras y requieren mucho tiempo, como, por ejemplo, la AAS, la ICP-OES, las titulaciones clásicas o las mediciones con electrodos selectivos de iones.
Gracias a los avances técnicos y a los conceptos de seguridad mejorados, la serie FP8000 de KRÜSS Optronic abre nuevas aplicaciones para usuarios que buscan soluciones económicas, desde el control automatizado de la entrada de mercancías hasta la certificación de mascarillas FFP según la norma DIN 149.
Con la medición relativa AES se detectan de forma fiable concentraciones muy bajas: la presentación de los resultados en unidades precisas, como ppm y ppb, es una ventaja para la precisión analítica y para tomar decisiones bien fundamentadas.
Contenido
partes por billón
El ppb es una unidad de concentración adimensional y la abreviatura de «parts per billion» (partes por mil millones). Se usa, por ejemplo, en el análisis de residuos e indica cuántas unidades de peso o volumen de una sustancia hay en mil millones de unidades de otra sustancia. Ejemplo: para fabricar microchips, la industria de los semiconductores necesita silicio que contenga menos de 1 ppb de átomos extra como impurezas, es decir, silicio con una pureza superior al 99,9999999 %.
Espectrometría de emisión atómica
La espectrometría de emisión atómica (AES) es un método de análisis que se utiliza sobre todo para determinar la concentración de metales alcalinos y alcalinotérreos en soluciones acuosas de forma económica, precisa y rápida. Es una medición relativa en la que la concentración desconocida de una muestra se determina por comparación con una concentración conocida como patrón.
partes por millón
La concentración ppm es la abreviatura de «partes por millón». Así pues, un valor de 10 ppm significa que, por ejemplo, hay 10 miligramos de una sustancia en un kilogramo de otra sustancia. Como el agua a temperatura ambiente tiene una densidad aproximada de 1 litro por kilogramo, en los análisis se suele equiparar ppm con mg/L. Ejemplo: el agua mineral sólo puede etiquetarse como «pobre en sodio» si su contenido en sodio es inferior a 20 ppm.
¿Cómo funciona un fotómetro de llama?
¿Qué se mide?
El principio de la fotometría de llama lo conocemos del laboratorio de química: cuando se introducen metales potásicos o alcalinos en una llama muy caliente, aparece un color de llama característico de cada elemento. En la medición de laboratorio AES, la sustancia de análisis se aspira como solución acuosa pulsando un botón y se atomiza como gas portador (aerosol) utilizando aire comprimido. A continuación, se rocía en una llama tenuemente iluminada. La excitación térmica de la llama hace que los átomos brillen, cada uno con su longitud de onda característica.
Principio del análisis elemental de Na, K, Ca y Li
La radiación emitida se selecciona mediante un filtro óptico adecuado para cada elemento, de modo que sólo la luz de una longitud de onda llegue al fotodetector correspondiente. De serie se utilizan varios detectores a la vez, lo que permite la determinación simultánea de varios elementos.
Cuanto mayor es la concentración de un elemento, mayor es la cantidad de luz que emite. La concentración de la solución de medición se determina a través de la luminancia. Los fotómetros de llama modernos calculan automáticamente los ajustes de curva necesarios, que compensan los efectos no lineales y permiten una gran precisión cuantitativa.
Proceso de medición y funciones de seguridad
La espectrometría de emisión atómica (AES) ofrece un resultado de concentración con una precisión de ocho cifras en tan solo 30 segundos y cumple con todas las normas industriales pertinentes. Con un rendimiento de hasta 120 mediciones por hora y la posibilidad de un funcionamiento totalmente automático las 24 horas, la serie FP8000 ofrece una tecnología de gran eficiencia. Aquí tienes el montaje del fotómetro de llama con el complejo proceso de medición en detalle.
Mezcla óptima, medición precisa de precisión
Una mezcla perfectamente en correspondencia con la muestra, el gas y el aire garantiza la máxima precisión. La solución de análisis se diluye automáticamente y se pulveriza finamente mediante el efecto Venturi. Las gotas demasiado grandes se separan en la Cámara nebulizadora y se realizan supervisiones mediante un sensor de gotas. De este modo, el caudal de la muestra y el nebulizador se regulan de forma óptima para la medición.
Valores estables gracias a una llama controlada
La muestra pulverizada finamente se mezcla en la cámara de mezcla de gases con propano o acetileno para formar una mezcla ideal de muestra, gas y aire. Para garantizar la máxima estabilidad, un sistema de 12 salidas de gas forma una llama perfectamente definida. Los flujos de aire precisos y un cilindro de cristal protector garantizan una llama estable, lo que es la base para obtener valores de medición siempre fiables.
Análisis exacto con fotosensores de precisión
Elementos como el sodio, el potasio, el calcio y el litio emiten luz en longitudes de onda características cuando se les excita térmicamente. Los fotosensores de alta precisión captan estas señales y permiten medir hasta cinco elementos a la vez. Como alternativa, también se pueden determinar con fiabilidad diferentes rangos de concentración de un mismo elemento.
Seguridad gracias a una refrigeración y una supervisión eficientes
Un flujo de aire de refrigeración integrado reduce la temperatura del aire de salida por debajo de los 50 °C, lo que aumenta la seguridad del usuario. Al mismo tiempo, el aparato realiza una supervisión constante de la llama y, si detecta alguna anomalía, cierra automáticamente las válvulas de seguridad. Con hasta 120 mediciones por hora y un funcionamiento totalmente automático las 24 horas del día, los 7 días de la semana, el sistema ofrece en solo 30 segundos resultados de medición de alta precisión, de ocho dígitos, que cumplen con los estándares industriales.
Los fotómetros de llama miden con mucha precisión y son económicos. La comparación entre distintos métodos de medición pone de manifiesto hasta qué punto es importante esta mejora en la eficiencia.
Fotometría de llama: comparación con otros métodos de medición
Los fotómetros de llama Optronic de KRÜSS son muy económicos: los costes de funcionamiento por medición se sitúan en el rango de un solo dígito en céntimos. Esto se debe al bajo consumo de gases de referencia y de Gases de combustión, así como al sencillo modo de medición y a poco desgaste.
- En comparación, los métodos de absorción alternativos, como la AAS (espectroscopia de absorción atómica), suponen unos costes mucho más elevados: solo cambiar una lámpara de cátodo hueco para un único elemento puede costar varios cientos de euros.
- Los gases de combustión que se usan en el método de medición AES, como el propano o el acetileno, son económicos y fáciles de manejar. Otra ventaja de la serie FP8000: las aplicaciones pueden preparar soluciones de calibración no solo a partir de patrones comerciales, sino también por su cuenta utilizando sales económicas.
- Además, con los fotómetros de llama se evita la costosa eliminación de reactivos peligrosos y productos de reacción, algo que suele ocurrir con otros métodos analíticos.
| fotómetro de llama |
AAS (Alternativa) |
ICP-OES (alternativa) | Electrodos (alternativa) | Espectrómetro de masas (alternativa) | |
|---|---|---|---|---|---|
| Elementos medibles | Metales alcalinos y alcalinotérreos | MUCHOS | MUCHOS | Un elemento por electrodo | TODOS |
| precisión | ALTO | MEDIO | MEDIO | MEDIO | MUY ALTO |
| limite de detección | ppb a ppm | ppb a ppm | ppb a ppm | ppb a ppm | ppt y más pequeños |
| Costes por medición | BAJA | MEDIO | ALTO | BAJA | MUY ALTO |
| Velocidad de medición | MUY RÁPIDO | MEDIO | MEDIO | LENTO | MEDIO |
| Mediciones multielemento | SÍ | REQUERIDO | SÍ | NO | SÍ |
| Funcionamiento del dispositivo | SIMPLE | RECLAMACIÓN | RECLAMACIÓN | SIMPLE | MUY EXIGENTE |
| Creación de métodos | MUY SENCILLO | SIMPLE | COMPLEJO | SIMPLE | COMPLEJO |
| 24/7 – Modo de medición | SÍ | SÍ | SÍ | REQUERIDO | REQUERIDO |
También se publicó un artículo sobre el análisis de elementos con un fotómetro de llama (AES) en la revista especializada LABO. Puede descargar el número completo de LABO aquí (número completo) o leer el artículo directamente en el sitio web de LABO como versión en línea.
Contribución de A.KRÜSS Análisis de elementos en LABO
Ámbitos de aplicación
La espectrometría de emisión atómica cumple con todas las normas y estándares internacionales importantes, como GMP/GLP, 21 CFR Parte 11 y el Anexo 11 de la UE. Es tecnológicamente innovadora, rápida, potente y muy precisa.
Gracias a las numerosas mejoras técnicas, hoy en día el abanico de aplicaciones es muy amplio: la serie FP8000 es ideal para procesos industriales que exigen un alto nivel de fiabilidad o para un funcionamiento continuo sin restricciones. Los dispositivos de medición ofrecen opciones de control remoto muy seguras.
Gracias al diseño modular de los analizadores, es posible ampliar sus funciones en cualquier momento con kits de actualización. Esto permite una respuesta inmediata a los cambios en los requisitos de la aplicación, por ejemplo, con un automuestreador o un dispositivo de dilución automática (diluyente).
Cuando se trata de determinar la concentración de elementos alcalinos y alcalinotérreos, son el instrumento de medición preferido en muchos laboratorios. Hemos recopilado un resumen de las Aplicaciones más importantes y los modelos de dispositivos recomendados.
Aplicaciones del fotómetro de llama
Cómo utilizarlo: vídeos prácticos de expertos
Comprar un fotómetro de llama: todas las ventajas en el vídeo
Los análisis complejos de laboratorio suelen requerir una formación costosa y lenta del personal y un desarrollo cuidadoso de los métodos. El funcionamiento de nuestros fotómetros de llama apenas requiere formación, ya que la tecnología de medición es sencilla y, en concreto, los aparatos de la serie FP8000 cuentan con mecanismos de seguridad automatizados y un análisis inteligente de los datos de medición. Nuestros clientes aprecian el funcionamiento sencillo e intuitivo del software de fácil manejo.
La serie FP8000 permite utilizar estándares de calibración preparados por ti mismo con concentraciones que puedes elegir libremente.
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