Vogel: Análise Química Quantitativa
15.5 Sistema nebulizador-queimador
vapor atômico. No caso de metais como o alumínio e o titânio, que
formam óxidos refratários, é essencial usar chamas de temperatura mais
elevada como a da mistura acetileno/óxido nitroso. A sensibilidade é
maior se a chama for enriquecida com o gás combustível.
Posição da chama Em alguns casos, a concentração dos átomos pode
variar muito se a chama sair do centro do feixe óptico, tanto vertical
como lateralmente. Rann e Hambly [2] mostraram que no caso de certos
metais (cálcio e molibdênio, por exemplo) a região de absorção máxima
está restrita a áreas bem específicas da chama, enquanto no caso da prata,
a posição na chama não altera significativamente a absorção, que também
não é afetada pela razão gás combustível/gás oxidante. Por uma questão
de brevidade, não vamos discutir as chamadas técnicas de chama fria,
baseadas no uso de chamas pobres em gás oxidante, como as de
hidrogênio/nitrogênio-ar.
Tabela 15.2 Temperaturas de chama com diversos combustíveis
Temperatura (K)
Gás combustível Ar Óxido nitroso
Acetileno 2400 3200
Hidrogênio 2300 2900
Propano 2200 3000
15.5 Sistema nebulizador–queimador O propósito do sistema nebulizador–queimador é converter a solução-teste
em átomos gasosos (Fig. 15.2) e o sucesso dos métodos fotométricos de
chama depende de seu correto funcionamento. A Seção 16.3 descreve o
queimador de um fotômetro de chama. A função do nebulizador é produzir
uma névoa ou aerossol da solução-teste. A solução é aspirada por um tubo
capilar pelo efeito de venturi provocado por um jato de ar que flui
perpendicularmente ao topo do capilar. É necessário usar um fluxo de gás
em alta pressão para produzir um aerossol fino. O tipo principal de
queimador usado na absorção atômica de chama é o queimador de mistura
prévia ou queimador de fluxo laminar.
Neste tipo de queimador, o aerossol é produzido em uma câmara de
vaporização na qual as gotas maiores do líquido são removidas da corrente
de gás e rejeitadas. A névoa produzida é misturada com o gás combustível e
o gás de arrasto (oxidante), e flui para a cabeça do queimador. Na
espectroscopia de absorção atômica, o queimador é um tubo longo
horizontal com uma fenda estreita ao longo do comprimento. Isto produz
uma chama delgada e extensa que pode ser colocada no feixe de energia
radiante ou removida quando necessário. A extensão da chama de um
queimador de ar–acetileno, ar–propano ou ar–hidrogênio é da ordem de 10
a 12 cm. No caso do queimador que usa a mistura acetileno–óxido nitroso,
o comprimento reduz-se a cerca de 5 cm devido à maior velocidade de
combustão desta mistura gasosa. Além da maior trajetória da luz, este tipo
de queimador tem a vantagem da operação estável com pouco risco de
incrustações em torno da cabeça do queimador, porque as gotas maiores da
solução foram previamente eliminadas da mistura que chega ao queimador.
Uma desvantagem é que, no caso de soluções feitas com misturas de
solventes, os solventes mais voláteis são evaporados preferencialmente.
Outra desvantagem é que existe o perigo de explosão porque o queimador
utiliza volumes relativamente grandes de gás. Nos instrumentos modernos,
entretanto, este perigo foi diminuído.
A Fig. 15.4 mostra um esquema de um queimador deste tipo. Neste
queimador em particular (Perkin-Elmer Corp.), a câmara de mistura é de
aço revestido internamente com um plástico (Penton) extremamente resistente à corrosão. A cabeça do queimador é feita de titânio, evitando
assim as leituras elevadas ocasionalmente encontradas quando as soluções-
teste são ácidas, contêm ferro e cobre, e se usam queimadores cuja cabeça é
de aço inoxidável. O nebulizador pode ser ajustado para lidar com vazões
de amostra da ordem de 1 a 5 ml·min−1. O queimador pode ser ajustado nas
três direções e as escalas, vertical e horizontal, permitem o registro de sua
posição. A cabeça pode girar em um ângulo de 90° em relação ao feixe de
luz, o que permite variação considerável da trajetória da raia de ressonância
na chama. A escolha de uma trajetória pequena torna possível a análise de
soluções relativamente concentradas, sem necessidade de diluição prévia.
Thomerson e Thompson [3] citaram as seguintes desvantagens dos
procedimentos de atomização de chama:
1. Apenas 5 a 15% da amostra nebulizada atinge a chama (no caso do
queimador de mistura prévia), ocorrendo, ainda, diluição posterior pelos
gases combustível e oxidante, o que reduz muito a concentração do
analito na chama.
2. É necessário usar um volume mínimo de 0,5 a 1,0 ml de amostra para
que a leitura seja confiável quando se usa aspiração para o sistema de
queima.
3. As amostras viscosas (óleos, sangue e plasma sangüíneo, por exemplo)
devem ser diluídas com um solvente ou, alternativamente, mineralizadas
por via úmida antes da nebulização.