Fase gaseosa de la atmósfera

ANÁLISIS DE LA FASE GASEOSA DE LA ATMÓSFERA (I):
MÉTODOS QUÍMICOS.
GENERALIDADES del análisis de la fase gaseosa:
• La temporalidad de la muestra estudiada puede ser promediada o instantánea.
• El lugar de análisis puede ser tanto el laboratorio como fuera de él.
• La metodología seguida para la toma de muestra puede llevarse a cabo de forma directa, indirecta,
remota o in situ.
• Las técnicas empleadas pueden ser tanto clásicas como instrumentales.
MÉTODOS QUÍMICOS:
En general se van a distinguir tres tipos de metodologías:
• Discontinua: consiste en realizar una toma de muestra independiente e la determinación analítica posterior.
Cogemos la muestra en el ambiente exterior, de trabajo, y la llevamos al laboratorio donde es pretratada y
metida en algún equipo de análisis.
• Analizadores: Son equipos portátiles que se ponen cercanos o en el mismo lugar de estudio. Estos equipos
son los que realizan la toma de muestra y hacen todo el tratamiento de la muestra, así como la
determinación analítica, para lo cuál necesitan un sistema de preparación de patrones. La información que
suministra se encuentra en función del tiempo, dándola continuada a lo largo del tiempo.
• Sensores: Se introducen en el medio que queremos estudiar una vez que han sido calibrados en el
laboratorio. La muestra entra por difusión dentro de los sensores y nos dan un valor sobre la concentración
a tiempo real, es decir, información continua. Con este método no hay que hacer toma de muestra.
Los métodos químicos son aquellos que utilizan cualquiera de estas tres metodologías pero además utilizan
una reacción química para la determinación del contaminante.
MÉTODO QUÍMICO BASADO EN TREN DE ABSORCIÓN:
Consiste en tomar la muestra durante un cierto tiempo a un determinado flujo. Luego es llevada al laboratorio
donde se analiza el absorbente empleado para determinar el analito que nos interese.
Determinación de SO2:
Se hace pasar el aire por unos sistemas dispersivos que contengan por ejemplo agua oxigenada (H2O2),
produciéndose la siguiente reacción:
SO2 + H2O2 −−−−−−> 2 H+ + H2O + SO4=
A continuación se lleva el sistema dispersante al laboratorio para intentar averiguar el SO2.
Podemos emplear un método ácido−base para determinar la cantidad de SO2 a partir de los 2H+ que se nos
han formado.
Solución estandarizada de una base (NaOH 0´01 N)
Mediante la bureta le añadimos fenolftaleina para ver el viraje de color, pues en medio ácido es rosa pero pasa
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a incoloro.
V NaOH * N = nº mg. H2SO4 / (Pm H2SO4 / 2).
Nº mg. H2SO4 = V NaOH * N * Pm H2SO4 / 2.
Pero lo que estamos buscando es la concentración de SO2.
Nº mg. SO2 = nº mg. H2SO4 * (1 mol H2SO4 / Pm H2SO4) * (Pm SO2 / 1 mol SO2).
[SO2] = Nº mg. SO2 / Volumen.
Siendo el volumen = f * t.
Una forma de mejorar la sensibilidad del método es disminuir la concentración del valorante, aumentar el
flujo o aumentar el tiempo de muestreo.
Se ponen dos absorbentes en serie para poder analizar la eficiencia del método, pues el análisis del segundo no
debe virar de color.
No es un método muy selectivo ya que por ejemplo puede interferir el CO2 formando bicarbonato, El HCl
daría errores por exceso o el NH3 actuaría como valorante al ser una base y daría errores por defecto. Así,
cualquier ácido o base interferirían.
Es un método discontinuo.
MÉTODO QUÍMICO BASADO EN TUBOS DE DIFUSIÓN:
Es un método discontinuo en el que se toma la muestra de forma pasiva empleando un tubo con un absorbente
que sea capaz de retener el analito.
Posteriormente se lleva al laboratorio donde se debe liberar el analito del absorbente, bien empleando
disolventes, bien mediante un método térmico y luego se analizará utilizando una reacción química.
Determinación de NO2:
Et3N + NO2 −−−−> NO2− (queda disuelto en Et3N).
Tenemos el NO2 durante un cierto tiempo t, lo llevamos al laboratorio, le echamos un volumen de agua, lo
agitamos y lo introducimos en un matraz aforado que enrasamos (Vm).
Tomamos de ese matraz una alícuota (Va) que se introduce en otro matraz aforado y le añadimos un par de
reactivos (Vm).
− Sulfamilamida: reacciona con el NO2− dando una sal de Dioxzonio.
− Etilendiaminonaftaleno que reaccionara con la dal.
El resultado es un compuesto coloreado que absorbe longitud de onda a 540 nm.
Con un espectofotómetro (colorímetro) podemos medir la absorbancia de esa sustancia coloreada (A1).
2
Para obtener la concentración a partir de la absorbancia se debe realizar antes una recta de calibrado con
patrones de concentración conocida (C1).
M = cantidad de analito que ha quedado en el adsorbente (NO2−).
M = C1 * Vm * (Vm / Va) ====> D * A * t / L = C.
En este caso [NO2−] = [ NO2].
La sensibilidad del método aumenta:
− Disminuyendo la longitud del tubo.
− Aumentando el tiempo.
− Aumentando el área del tubo.
− Disminuyendo el volumen de agua en el primer matraz aforado (Vm).
− Aumentando el volumen de la alícuota.
− Disminuyendo el volumen de agua en el segundo matraz aforado (Vm).
− Aumentando la longitud de la celdilla.
Aún así, la selectividad de este método es alta ya que muy pocas sustancias gaseosas de la atmósfera darán
nitrito al reaccionar con los reactivos y pocas sustancias absorben a una longitud de onda de 540 nm.
TUBOS DETECTORES DE GASES:
Tubo de vidrio en cuyo interior hay contenido una sustancia que reacciona con el analito.
Este tubo se debe partir por los dos extremos antes de ser utilizado, y en uno de los extremos se colocará una
bomba de fuelle (manual).
Cuando se acciona la bomba el aire de la atmósfera entra dentro del tubo, y si ese aire contiene el analito en
cuestión reacciona con el sólido y se observara un cambio de color dentro del tubo.
El avance de color se observa en una escala de concentración que tiene el propio tubo.
Es un método de análisis in situ y portátil, rápido, de fácil uso y económico, útil para ambientes de trabajo al
medir concentraciones altas.
Puede crear problemas de interferencias, por lo que a veces, al principio del tubo se pone otro sólido que
reacciona con el posible interferente eliminándolo de la medida.
Por ello no es un método muy selectivo y no tiene gran precisión.
ANALIZADORES DE QUIMIOLUMINISCENCIA:
Se basan en una reacción química entre nuestro analito y un reactivo (B) que da como resultado un producto
excitado electrónicamente.
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A + B −−−−−−> AB*
Este producto excitado electrónicamente tiene un exceso de energía que podría desprenderse emitiendo
radiación.
Esta radiación pasa por un filtro, para eliminar otras radiaciones, y llega a un fotomultiplicador que convierte
la señal luminosa en eléctrica.
AB* −−−−−> AB + h.
La cámara de reacción tiene cuatro entradas para que le llegue el reactivo, la muestra, el gas cero que no
contiene analito y diversos patrones para calibrarlo.
La señal que proporciona el instrumento es la concentración de analito en función del tiempo.
Determinación de O3.
Se debe usar como reactivo para esta determinación el etileno (C2H4).
El proceso que sigue el ozono junto con el reactivo es:
O3 + C2H4 −−−−−−> 3 C2H4 *
3 C2H4 * −−−−−> 3 C2H4 + h. (300−600nm)
Así el etileno pasa a su estado fundamental emitiendo entre longitudes de 300 y 600 nm, por lo que deberemos
colocar un filtro que no deje pasar radiación con longitud de onda superior a 600 nm.
En este caso el gas cero que utilizaríamos sería seria aire pasado por un
a lámpara ultravioleta o por Zn metálico que como es un reductor transforma todo el O3 en O2.
−5−
H2O2
MEDIDOR DE FLUJO
4
BOMBA
GEL DE SÍLICE
H2O2
Trietanolamina
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