14.16 : Fotometria de Chama: Visão Geral

A fotometria de chama, também conhecida como espectrometria de emissão de chama, é uma técnica usada para a análise qualitativa e quantitativa de elementos presentes em uma amostra usando uma chama como fonte de energia de excitação. O conceito de fotometria de chama foi realizado no início da década de 1860 por Kirchhoff e Bunsen, que descobriram que elementos específicos emitem radiação característica quando excitados em chamas. O primeiro instrumento desenvolvido para esse propósito foi usado para medir o sódio (Na) em cinzas de plantas usando uma chama de Bunsen. No entanto, o desafio estava em encontrar a maneira mais eficaz de introduzir a amostra na chama. Foi somente em 1929, quando Lundegardh introduziu um nebulizador, que um avanço significativo foi feito, permitindo uma introdução reproduzível da amostra na chama.

Na espectrometria de emissão de chama, o nebulizador converte uma amostra líquida em uma névoa fina ou aerossol. Isso é obtido passando um fluxo de gás de alta pressão sobre a extremidade de um tubo capilar contendo a amostra e aspirando-a para uma câmara de pulverização. O aerossol produzido é então passado para o queimador, onde o calor da chama o dessolvata, formando partículas secas que se volatilizam e produzem átomos livres para análise.

Os primeiros instrumentos utilizavam espectrógrafos de prisma de quartzo e gravação fotográfica para dispersar e capturar linhas de emissão atômica. No entanto, avanços em filtros ópticos e fotodetectores elétricos substituíram esses componentes, melhorando a precisão e a conveniência.

A fotometria de chama envolve a introdução da solução da amostra em um nebulizador, que a converte em uma névoa fina ou aerossol. A amostra atomizada então entra na chama, junto com ar ou oxigênio e um gás combustível, como propano ou acetileno. A chama fornece a excitação térmica necessária para energizar os átomos na amostra. À medida que esses átomos excitados relaxam, sua radiação emitida é detectada por uma fotocélula ou fotomultiplicador.

A fotometria de chama é particularmente eficaz na medição de elementos de sódio, potássio, lítio e cálcio. A chama usada na fotometria de chama é tipicamente uma chama de propano-ar com uma faixa de temperatura de 1900-2000 °C, embora chamas alternativas como butano-ar ou gás natural-ar também possam ser usadas. A fotometria de chama tem algumas limitações que podem ser superadas usando temperaturas mais altas e chamas mais redutoras, como ar-acetileno, juntamente com detecção espectrométrica de alta resolução. No entanto, essas abordagens não são competitivas em termos de custo em comparação com a técnica de espectrometria de absorção atômica por chama ou AAS, a qual é mais amplamente aplicável.