Un espectrofotómetro de llama, también conocido como espectrofotómetro de emisión atómica, es un dispositivo para medir la luz cuando interactúa o es emitida por los átomos para determinar la composición química de las sustancias. Las ondas de luz se miden cuando son absorbidas por un átomo, ya que le agrega energía y empuja los electrones a una capa de energía más alta, o se mide la luz que se emite cuando estos electrones excitados regresan a una capa de energía más baja. La espectroscopia se puede utilizar para determinar la cantidad de elementos presentes en prácticamente cualquier sustancia, pero funciona mejor con metales como el sodio, el potasio y el cobre. Esto se debe a que los metales se excitan fácilmente a estados de mayor energía con una temperatura baja en el análisis del espectrofotómetro de llama.
Un espectrómetro de absorción atómica funciona solo con luz visible. Sin embargo, un espectrofotómetro de llama puede bombardear un átomo con luz ultravioleta si se utiliza la espectroscopia de fluorescencia para examinar también las composiciones atómicas. Estas longitudes de onda de la luz se pueden correlacionar directamente con los cambios en los estados de energía de los electrones de la capa exterior de los átomos. Otros tipos de espectroscopía, como el estudio de las emisiones de rayos X, se utilizan para examinar los cambios en los estados de energía de los electrones en las capas internas de energía de las estructuras atómicas. Los compuestos moleculares también tienen estados de rotación únicos entre los átomos involucrados, lo que conduce a emisiones espectroscópicas en las bandas de microondas para su estudio.
La intensidad de la luz en un espectrofotómetro de llama está relacionada directamente con la cantidad de elemento que existe en una muestra. Los colores de emisión, o líneas espectrales, son lo suficientemente distintos como para que los elementos se puedan distinguir fácilmente entre sí. El proceso que utiliza un espectrofotómetro de llama para muestras elementales se considera tan preciso que puede medir cantidades de un elemento hasta partes por millón en una muestra.
Se considera que el equipo diseñado para realizar análisis con espectrofotómetro de llama está construido sobre instrumentos bastante simples. Sin embargo, la temperatura requerida para proporcionar la excitación atómica es alta y, por lo general, se quema acetileno o propano a una temperatura de 3,632 ° a 5,432 ° Fahrenheit (2,000 ° a 3,000 ° Celsius). La luz emitida por la muestra pasa a través de filtros ópticos para su análisis. También se canaliza para que impacte con un detector fotomultiplicador que lo convierte en una señal eléctrica para registrar la intensidad de la luz para las mediciones de concentración elemental.
Los espectrofotómetros son máquinas de laboratorio muy difundidas que se utilizan en la investigación clínica o para determinar la presencia de metales en muestras ambientales. Su principal inconveniente es que requieren una calibración precisa contra muestras establecidas para producir lecturas confiables, especialmente con mezclas de muestras complicadas. La historia del proceso de la espectroscopia se remonta al estudio de Aristófanes de la lente en 423 a. C. No fue hasta la década de 1800 que se cuantificó la ley básica de la absorción atómica y se hizo posible construir máquinas basadas en el efecto espectrofotómetro de llama, que establece que la materia absorbe la luz en la misma longitud de onda que emite la luz.