Cromatografía de gases

M. en C. Elba Rojas Escudero.

Técnicas de separación

◼ Decantación

◼ Filtración

◼ Centrifugación

◼ Destilación

◼ Extracción

◼ Cromatografía

Elba Rojas E.

Cromatografía

Es un método de separación de mezclas,

basado en el intercambio de los solutos

entre dos fases.

Elba Rojas E.

Cromatografía

elución

Elb

a R

oja

s E

.

Cromatografía

Sólido Líquido Sólido Líquido

Gas Líquido

CGS CGL CLS CLL

Gas Líquido

CGS CGL

Clasificación

Empacadas Capilares

WCOT PLOT

SCOT

Elba Rojas E.

Instrumentación

FM Inyector

Registrador Detector

Columna

Elba Rojas E.

Equipo de CG

Elba Rojas E.

Introducción de la

muestra

Fase móvil

Columna

FEZona caliente

Muestra

(jeringa)

Septa

Elba Rojas E.

FM - Gas de arrastre

◼ Baja viscosidad bajo PM

◼ Inerte

◼ Seguro

◼ Alta pureza

◼ Económico

Elba Rojas E.

Fase móvil

◼ Flujo = F = gasto en volumen del eluyente

por unidad de tiempo, medido a la salida

de la columna a temperatura ambiente

(mL/min)

◼ Velocidad del gas = u = distancia media

recorrida por la FM por unidad de tiempo

(cm/seg)

◼ Fc ( DI 2 u) / 4Elba Rojas E.

Fase móvil

◼ Gases utilizados

◼ Nitrógeno

◼ Columnas empacadas

◼ Hidrógeno

◼ Máxima eficiencia con columnas capilares

◼ Helio

◼ Sistemas acoplados

Elba Rojas E.

H = f ( u )

Elba Rojas E.

Fase estacionaria

◼ Estabilidad química

◼ Bajo punto de fusión

◼ Baja presión de vapor

◼ Baja viscosidad

Elba Rojas E.

Requisitos de la muestra

◼ Presión de vapor apreciable a la temperatura

de operación

◼ pv 1 torr, Tmáx 450 ºC

◼ No termolábil formar derivados

◼ No debe reaccionar con las superficies del

sistema cromatográfico (partes internas e

inertes)

Elba Rojas E.

Proceso cromatográfico

◼ El lecho cromatográfico puede ser abierto

(placa) o cerrado (columna)

◼ La fase móvil fluye a lo largo del lecho

cromatográfico en contacto con la fase

estacionaria

Elb

a R

oja

s E

.

Proceso cromatográfico

◼ La fase móvil fluye, arrastrando consigo

los solutos

◼ Los solutos se reparten entre ambas fases

FM FEsoluto

Elba Rojas E.

Proceso cromatográfico

◼ Al alimentar la muestra al sistema, los

solutos se reparten entre las dos fases

FM FM

Elba Rojas E.

Dimensiones

◼ L = Longitud de la columna (cm)

◼ DI = Diámetro interno (mm)

◼ Df = Espesor de la película (m)

◼ Vm = Volumen muerto (mL)

Elba Rojas E.

Columna empacada

Elba Rojas E.

Columna capilar

Elba Rojas E.

Columnas

Empacadas Capilares

Longitud 2 m 60 m

N / m 2,000 3,000

Platos totales 4,000 180,000

Elba Rojas E.

Columnas

◼ Empacadas

◼ Baja eficiencia

◼ Capilares

◼ Vidrio

◼ Sílice fundida

◼ WCOT (CGL)

◼ PLOT (CGS)

Elba Rojas E.

Columna empacada

Elba Rojas E.

Columna capilar

Elba Rojas E.

Columnas capilares

WCOT

(Nmáx)

WCOT

rápida

Widebore

df (m) 0.25 0.25 1.00

DI (mm) 0.25 0.25 0.5-0.75

L (m) 10 - 60 10 50 - 100

F (mL/min) 1 2 - 5 4 - 10

N 100 K 10-20 K 20K - 50K

Tanál(min) 30 - 120 2 - 10 10 - 60

Elba Rojas E.

Velocidad óptima FM

Espesor

película

N2 He H2

250 m 12 25 42

320 m 9 19 32

530 m 6 14 22

Elba Rojas E.

Ecuación van Deemter

Columnas Empacadas

H = A + + CuB

u

A – Difusión de Eddy

B – Difusión molecular

C – Transferencia de masa en la FE líquida

Elba Rojas E.

Ecuación Golay

Columnas Capilares

H = + (Cs + CM) uB

u

B – Difusión molecular

Cs – Transferencia de masa en la FE líquida

CM – Transferencia de masa en la FM

Elba Rojas E.

H = f ( u )

Elba Rojas E.

Temperatura límite

FE Similitud Tmin

(C)

Tmáx

(C)

Isot.

Tmáx

(C)

Prog.

DB-1 SE-30, OV-1 -60 320 350

DB-17 OV-17 40 280 300

DB-WAX C-20M 20 240 250

Elba Rojas E.

Temperatura límite

FE Similitud Tmin

(C)

Tmáx

(C)

Isot.

Tmáx

(C)

Prog.

DB-5 SE-54 -60 320 350

DB-210 OV-210 40 240 260

DB-225

DB-1301

DB-1701

OV-225

-------

OV-1701

40

-20

-20

220

280

280

240

300

300

Elb

a R

oja

s E

.

Isotérmico vs programada

◼ Columna (FE)

◼ a) Ti = Tf

◼ b) Ti Tf Ti

Tf

X C/ min

X C/ min

Ti

Tf

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Aplicaciones

Proteínas

Aminoácidos

Drogas

Polímeros

Carbohidratos

Vitaminas

Fármacos

Líquidos fisiológicos

Lípidos

Surfactantes

Esteroides

Explosivos

Control de calidad

Control de procesos

Química clínica

Separación de muestras

Elba Rojas E.

Ventajas de CG

◼ Resolución

◼ fases estacionarias

◼ N grande

◼ Sensibilidad

◼ determina ng para la mayoría de analitos

◼ pg para algunos analitos

◼ Exactitud

◼ análisis cuantitativo aceptable 1 ppb

Elb

a R

oja

s E

.

Ventajas de CG

◼ Velocidad

◼ 5-10 min en la mayoría de las muestras

◼ análisis de alta resolución 2 h

◼ Manejo del equipo

◼ fácil

◼ automatizados (actuales)

◼ costo razonable

Elba Rojas E.

Limitantes de CG

◼ Muestra volátil

◼ Muestras “sucias” “limpiar”

◼ Requiere disoluciones estándar

◼ Sistemas acoplados

◼ Infrarrojo

◼ Espectrometría de masas

◼ Experiencia

Elba Rojas E.