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CROMATOGRAFÍA GASEOSA
Cromatografía gaseosa
FM
FE
líquida
Gaseosa
sólida
MÉTODO
INTERACCIÓN
G-L y G-FL
partición G-L
G-S
adsorción
Cromatografía gaseosa
Ventajas:
Alta resolución
Alta velocidad
Alta sensibilidad
Separación de compuestos con PE ~
Limitaciones:
Muestras volátiles o fácilmente vaporizables
Deficiente para compuestos iónicos o de PM > 600
Deficiente como técnica cualitativa y preparativa
Cromatografía gaseosa
Compuestos que pueden ser analizados
 Compuestos con puntos de vaporización bajos (≤ 250 °C)
 Compuestos que al ser pirolizados produzcan un producto
de descomposición que tenga una relación proporcional a
dicho compuesto
 Compuestos que puedan ser “derivatizados” en un
producto que tenga un punto de vaporización ≤ 250 °C
 Compuestos que puedan analizarse “indirectamente”
mediante alguna reacción química
Cromatógrafo de gases
Esquema de cromatógrafo de gases
Cromatografía de elución
Otro esquema de cromatógrafo de gases
sitio de
referencia
medidor
flujo
Detector
puerto de
inyección
gas portador
registro
columna
Otro esquema de cromatógrafo de gases
Microextracción en fase sólida e inyección en CG
Aguja
Atravesar
septo que
sella la
muestra
Retirar fibra
y sacar la
K Vf Co Vs
m=
aguja
K Vf + Vs
Tubo que
fija la fibra
m: masa extraída
Vf, Vs: volúmenes de
fibra y muestra,
respectivamente
K: coeficiente de reparto
del analito entre la fibra y
la muestra
C0 :cc inicial de analito
Fibra de sílice fundida
cubierta con FE líquida
Exponer la
fibra durante
un tiempo
(agitación)
Vs >> KVf
m = K Vf Co
Microextracción en fase sólida e inyección en CG
Atravesar el septo
del CG con aguja
Retirar fibra y
sacar la aguja
Exponer fibra caliente al
gas portador durante un
tiempo fijo (columna
fría)
Aparato de purga y trampa
Extracción de sustancias volátiles mediante corriente
de gas
He
Horno
50 °C
Fase móvil
Gas transportador (carrier)
- No interactivo (no modifica los TR)
- Químicamente inerte
- De alta pureza
- Debe ser compatible con el detector
- Flujos: 25 – 250 mL/min (columnas empacadas)
< 5 mL/min (columnas capilares)
Fase móvil
Gases transportadores y detectores
Detector
Gas transportador
Conductividad térmica Helio
Ionización en llama
Helio o nitrógeno
Captura electrónica
Nitrógeno muy seco o argon
Fase móvil
Influencia del tipo de gas en la eficiencia
Puertos de inyección
Inyección
con división
Inyección
sin división
Inyección
en columna
Puertos de inyección
Inyección con división
Puertos de inyección
Ventajas
- Simple
- No se requiere
Inyección
con división diluir la muestra
- Buena resolución
Inyección - Buena sensibilidad
sin división
Inyección
en columna
- Permite análisis
de vestigios
Desventajas
- No adecuada para vestigios
- A veces no es representativa
(discrima analitos de alto PM)
- Mayor tiempo experimental
(comienza con columna fría)
- Se debe diluir la muestra
- Baja resolución
Puertos de inyección
Inyector para columnas empacadas
0.5-5 mL
HORNO
Controla la temperatura a la cual se lleva a cabo la cromatografía
Efecto de la temperatura en el cromatograma
Isotérmica a 45 °C
Isotérmica a 145 °C
Programada
Columnas
Columnas tubulares
abiertas (capilares)
Columnas rellenas
Columnas
 Empacadas
 Capilares
SCOT (support-coated open tubular): soporte recubierto
WCOT (wall-coated open tubular): pared recubierta
FSOT (fused-silica open tubular): sílica fundida
PLOT (porous layer open tubular): capa porosa
 Columnas macrocapilares (megabore): Ø ~ 530 μm
Columnas
Columnas empacadas
Columnas
Columnas tubulares abiertas (capilares)
Diámetro interno (100-250 µm)
SCOT
WCOT
FSOT
PLOT
Columnas
Tipos de inmovilización de fases estacionarias
adsorbidas
enlazadas
entrecruzadas (cross-linked)
Columnas
Propiedades y características de columnas típicas de CG
Columnas
Capilares vs. empacadas
Abiertas
Empacadas
• Ventajas
• Ventajas
– Alta resolución
– Alta capacidad de carga
– Alta eficiencia (N)
– Bajo costo
– Cortos tiempos de análisis
– Resistente
– Alta sensibilidad
• Desventajas
• Desventajas
– Baja capacidad de carga
– El largo finito limita R y N
– Elevado costo
– No compatible con
algunos detectores
– Columnas más frágiles
Columnas
Capilares vs. empacadas
empacada
macrocapilar
capilar
Columnas
Algunas FE usadas en cromatografía G-L
Fases estacionarias
Polidimetilsiloxano
Nombre comercial
OV-1, SE-30
Poli(fenilmetildimetil)siloxano [10% fenil]
OV-3, SE-52
Poli(fenilmetil)siloxano [50% fenil]
OV-17
Poli(trifluoropropildimetil)siloxano
OV-210
Polietilenglicol
Carbowax 20M
FE usadas en cromatografía G-S
Tamices moleculares (silicatos de aluminio). Separan por
Adsorbentes adsorción y tamaño.
Polímeros porosos de estireno y divinilbenceno
Fundamento de la separación
- Polaridad de la fase estacionaria y del analito
- Volatilidad relativa del analito
calor de vaporización
ln k =
DHv
RT
constante de gases
- ln g + C
constante
actividad
temperatura
absoluta
CG de 10 compuestos en FE no-polar
poli(dimetilsiloxano)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Compuesto
acetona
pentano
propanol
metil etil cetona
hexano
butanol
3-pentanona
heptano
pentanol
octano
PE (°C)
56
36
97
80
69
117
102
98
138
126
Los compuestos aparecen casi en orden creciente de sus puntos de
ebullición. El determinante principal de la retención en esta columna
es la volatilidad de los compuestos
CG de 10 compuestos en FE polar
Poli(etilenglicol)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Compuesto
acetona
pentano
propanol
metil etil cetona
hexano
butanol
3-pentanona
heptano
pentanol
octano
PE (°C)
56
36
97
80
69
117
102
98
138
126
alcanos
cetonas
propanol
butanol
pentanol
La FE muy polar retiene los solutos polares. Los primeros que se eluyen son los 4
alcanos, le siguen las 3 cetonas y por último los 3 alcoholes. La fuerza determinante
de la retención es el enlace de hidrógeno con la FE.
Índice de retención de Kovats (I)
Relaciona el tiempo de retención de un soluto con los tiempos de
retención de alcanos lineales.
El I de un alcano lineal es igual a 100 veces su número de
carbonos (ejemplos: Ioctano= 800, Inonano= 900)
Un compuesto con tiempo de retención entre octano y nonano
tiene I igual a:
I = 100 n+(N-n)
log t’Rx - log t’Rn
log t’RN - log t’Rn
n = no de C del alcano más corto
N = no de C del alcano más largo
I está calculado para distintas FE.
I de benceno en poli(dimetilsiloxano) es 657 (eluye entre hexano y
heptano). En polietilenglicol es 956 (eluye después del nonano)
DETECTORES
Detector de conductividad térmica (TCD)
DETECTORES
Detector de conductividad térmica (TCD)
DETECTORES
Detector de ionización de llama (FID)
electrodo colector
llama
aire
H2
terminal de la columna
gas portador
DETECTORES
Detector de ionización de llama (FID)
DETECTORES
Detector de captura electrónica
aislante
al desecho
de la columna
emisor radiactivo b
(Ni63, Sr90)
+
electrodo
electrodo
DETECTORES
Detector de captura electrónica
CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA
IONIZACIÓN CAPTURA
DE LLAMA
ELECTRÓNICA
Orgánicos e
inorgánicos. Algunos
dañan los filamentos
(HCl, Cl2, haluros de
alquilo)
Orgánicos.
No responde
a CO, CO2,
SO2, H2O
Con átomos
electronegat.(halu
ros de alquilo,
organometálicos,
organofosforados)
GAS PORTADOR H2, He
N2, He
N2, Ar
SENSIBILIDAD
Moderada
Muy buena
Muy buena
LINEALIDAD
Buena
Amplia
Limitada
TEMPERATURA
LÍMITE
400 °C
400 °C
225 °C (Tr)
350 °C (63Ni)
OTROS
No destructivo.
Afectado por
variaciones de
temperatura y caudal
Destructivo,
requiere 3
gases y
electrómetro
No destructivo,
requiere licencia,
muestras secas y
electrómetro
COMPUESTOS
Análisis cuantitativo en CL y CG
Patrones externo
e interno
Patrón externo
S
S
Área S
Área S
Área P
Área Sx
Área Sx
Área P
Sx
[S]
P
Sx
P
[S]/[P]
Análisis cuantitativo en CL y CG
Adición de patrón
x0 = cc del analito en la muestra
y0 = señal del analito en la muestra
m = pendiente
m = (y1-y0)/(x1-x0)
m
y0
a
si y1 = x1 = 0
m = y0/x0
x0 = y0/m
pero m también es igual a:
m = y0/a
a = y0/m
x0 = a
Análisis cuantitativo en CL y CG
Adición de patrón
m
y0
a
Intuitivamente, lo podemos interpretar como: la concentración
de analito que debemos “sacar” de la muestra para que la
señal sea cero (“respetando” la pendiente de la recta, es
decir, la relación “señal vs. concentración”)
Análisis cuantitativo en CL y CG
Adición de patrón
¿Cuándo es necesario aplicar el método de adición de
patrón?
Cuándo hay un efecto matriz. Es decir, cuando otro/s
componente/s de la matriz interaccionan con el analito
modificando su señal
¿Cómo averiguamos si debemos o no aplicar el método
de adición de patrón?
Se compara la pendiente de la curva de calibración en
agua con la pendiente de la curva de agregado patrón.
Si son distintas, se verifica el efecto matriz y hay que
recurrir al método de adición de patrón.