Comparación entre técnicas espectrométricas ICP – MS e ICP – OES

Tanto ICP-OES como ICP-MS se consideran las técnicas de análisis más avanzadas y rápidas disponibles para estimar elementos a niveles de trazas y ultratrazas. Ambas técnicas se basan en la atomización y excitación de la muestra en la fuente de plasma. Una buena comprensión de la fuente de excitación de plasma es esencial para apreciar las dos técnicas.

Fuente de excitación de plasma

El plasma, también llamado el cuarto estado de la materia, es la forma de materia más abundante en el universo porque la mayoría de las estrellas están formadas por materia en estado de plasma. Contiene átomos y electrones ionizados libres. Es posible encerrarlo en un pequeño volumen en el laboratorio y usarlo como fuente para atomización y excitación de muestras introducidas en él como un aerosol líquido.

La fuente ICP consta de tres tubos concéntricos de cuarzo para la introducción de argón y aerosol de muestra. El gas argón sube tangencialmente en espiral y el gas del nebulizador de muestra se mueve hacia el interior del tubo de muestra. El plasma se genera por encima del chorro de entrada por medio de energía de radiofrecuencia aplicada a la bobina. El plasma alcanza una temperatura de 6000° – 8000° K, que es suficiente para excitar los elementos de la muestra. La detección de elementos más allá de la fuente se basa en la medición de la emisión de luz de los elementos (ICP - OES) o en la separación de iones basada en la relación masa-carga (m/z) (ICP - MS)

ICP-OES

ICP - OES, también llamado ICP - Espectroscopia de emisión atómica (ICP - AES), aísla la luz emitida por la fuente en longitudes de onda individuales de los componentes mediante una rejilla de difracción.

La sensibilidad de la técnica es directamente proporcional a la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda y los sistemas de análisis simultáneo permiten el análisis de hasta 60 elementos en una sola ejecución. El amplio rango dinámico lineal\(10^6\) permite niveles de detección entre sub-ppm y niveles de aproximadamente 1000 ppm en menos de un minuto. Es una técnica robusta que permite el análisis en presencia de hasta un 20% de sólidos disueltos.

PCI-EM

ICP - MS utiliza la excitación que conduce a la ionización de elementos y la separación de especies ionizadas por separación de masa cuadripolar y detección por sistema de multiplicación de electrones. Además de estimar los elementos, también es capaz de investigar proporciones isotópicas.

ICP – MS puede lograr un rango dinámico lineal más alto hasta \(10^8 \), lo que permite la determinación en niveles de concentración que van desde sub-ppt hasta niveles de ppm. ICP – MS no se puede utilizar para muestras con sólidos disueltos totales, ya que afectan el nebulizador y la eficiencia. Las posibilidades de ICP-MS se han explotado aún más mediante el acoplamiento con LC para realizar estudios de especiación en metales unidos a proteínas y otras moléculas orgánicas.

Los sistemas ICP - MS son más caros que los sistemas ICP - OES y los costos operativos también son más altos debido al mayor consumo de gas argón, pero el factor costo se compensa con las ventajas obvias de la técnica.

Un artículo posterior proporciona pautas para seleccionar técnicas de análisis básicas de acuerdo con sus requisitos de análisis.