Spectroscopia de absorbție atomică și spectroscopia de emisie atomică
Spectroscopia de absorbție atomică și spectroscopia de emisie atomică (AES) sunt utilizate în mod normal pentru a cuantifica elementele metalice prezente într-un specimen. Un specimen este dizolvat într-un solvent adecvat. De asemenea, poate fi necesar un tratament chimic dacă proba nu este solubilă. În funcție de instrumentarul exact, soluția este aspirată într-o flacără sau torță cu plasmă, care transformă analiții în atomi gazoși. Spectrometrele de absorbție atomică folosesc lămpi care sunt specifice pentru măsurarea unui singur element metalic sau lămpi multielement care sunt specifice unui număr mic de elemente metalice.
Utilizând legea Beer-Lambert, absorbția luminii de către probă la o lungime de undă specifică metalului respectiv dă o măsură a cantității de metal respectiv prezent în probă. Rețineți că această metodă oferă o măsură a cantității totale a unui anumit metal care este prezent și că nu există nicio informație despre speciația originală a acelui element metalic. AES este similară cu AAS în multe privințe, cu excepția faptului că se măsoară emisia atomilor metalici gazoși încălziți.
Principalele avantaje ale AAS și AES pentru criminaliști sunt limitele de detecție, acuratețea și precizia de neegalat pentru analiza elementară. Cu toate acestea, AAS și AES nu sunt neapărat cele mai eficiente mijloace prin care un specialist în criminalistică poate efectua analiza elementară. În primul rând, spectroscopia atomică este distructivă; proba prezentată pentru analiză este, de obicei, tratată cu un acid foarte puternic pentru a forma o soluție, iar apoi este aspirată ireversibil în instrument. În al doilea rând, deoarece proba este omogenizată prin dizolvare, spectroscopia atomică nu poate oferi nicio informație cu privire la distribuția spațială sau la compușii prezenți în probă. De exemplu, se poate constata că un eșantion conține Fe și Cr. Deși acest lucru sugerează că proba conține un aliaj crom-oțel, nu se poate exclude posibilitatea ca cromatul de fier și bicromatul de fier să fie prezente sau ca proba să conțină granule de fier, crom, oxizi de fier etc. În al treilea rând, orice contaminant asociat cu proba va fi digerat împreună cu aceasta și va contribui la rezultate. În al patrulea rând, deși tehnicile spectroscopice atomice au limite de detecție foarte joase, acestea nu sunt adesea suficient de joase pentru a detecta oligoelemente în probe. Acest lucru se datorează faptului că proba trebuie să fie transformată într-o soluție de volum relativ mare (de obicei 0,5-5 ml). În consecință, oligoelementele din, de exemplu, fragmente mici de sticlă sau vopsea produc soluții foarte diluate. În cele din urmă, unele tehnici, cum ar fi AAS cu flacără, permit doar analiza secvențială a elementelor țintă; un test analitic furnizează date cu privire la un singur element. Deoarece nu este posibilă depistarea mai multor elemente într-un eșantion într-un singur test, analiza nu este deosebit de eficientă, în special în ceea ce privește consumul de eșantioane.
Paradoxal, având în vedere limitele foarte scăzute de detecție pentru aceste tehnici, ele sunt de cea mai mare utilitate în analiza eșantioanelor relativ mari și, având în vedere că tehnica este distructivă, eșantioanele trebuie să fie suficient de mari pentru a permite o subeșantionare. Astfel de specimene ar putea fi țesuturi umane pentru analize toxicologice și bucăți de sticlă, vopsea și metale de mărimea miligramelor.
O altă aplicație puternică a spectroscopiei atomice este analiza probelor de pulbere de droguri ilicite. Limitele scăzute de detecție care pot fi atinse permit detectarea multor oligoelemente în heroină, de exemplu. Este posibil să se identifice țara de proveniență a drogului pe baza suitei de elemente pe care le conține.
Câteva dintre deficiențele majore ale spectroscopiei atomice pot fi rectificate prin utilizarea unei surse de ablație cu laser. În această tehnică, un fascicul laser este utilizat pentru a vaporiza cantități foarte mici de probă care sunt apoi introduse în instrument, fără a fi necesară digerarea probei. Este posibil să se permită fasciculului laser să rămână pe specimen pentru o perioadă de timp înainte de analiză, eliminând astfel în mod eficient orice contaminare de suprafață. Deoarece fasciculul laser poate fi focalizat la o dimensiune mică a spotului, este posibil să se preleveze și să se analizeze regiuni discrete din interiorul specimenului. Acest lucru permite o anumită identificare a distribuției spațiale a compușilor în interiorul specimenului. În cele din urmă, laserul ablitează doar o cantitate infimă de material, lăsând restul specimenului intact pentru analize ulterioare.