CROMATOGRAFIA GASEOSA

DEFINICION DE CROMATOGRAFIA GASEOSA.La cromatografía gaseosa es un método de separación en el cual los componentes de una mezcla se reparten entre dos fases: fase estacionaria (líquida). posee una superficie de exposición muy grande fase móvil(gaseosa). es un gas que circula en contacto con la fase estacionaria.

TIPOS DE CROMATOGRAFIA GASEOSA:

Cromatografía solida de gas (CSG).Está basada en la base sólida estacionaria en la cual la retención de las sustancias analizables es la consecuencia de la absorción física.

Cromatografía líquida de gas (CLG).Es útil para separar iones o moléculas disueltas en un disolvente. Si la solución de muestra está en contacto con un segundo sólido o fase líquida, los diferentes solutos interactuarán con la otra fase a diferentes grados debido a diferencias de adsorción, intercambio de iones, partición, o tamaño.

Cromatografía gaseosa - Gas de arrastre.La elección del gas portador depende del tipo de detector que se utiliza y los componentes a determinar. Los gases portadores para cromatógrafos deben ser de alta pureza y químicamente inertes, por ejemplo, helio (He), argón (Ar), nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y hidrógeno (H2). El sistema de gas portador puede contener un filtro molecular para la remoción de agua y otras o impurezas.

– Sistema de inyección de muestra.Los sistemas de inyección más comunes para la introducción de muestras de gas son válvula de muestra de gas e inyección con jeringa.

– Inyección directa con jeringa.Las muestras gaseosas y líquidas pueden inyectarse con una jeringa en la forma más simple.La muestra líquida es inyectada directamente en la columna con una jeringa y si la muestra es gaseosa la concentración se efectúa por medio del método criogénico.

– Inyección con válvula de muestreo/ loop.La inyección ‘loop’ es a menudo utilizada en el control de procesos, donde las muestras gaseosas o líquidas fluyen continuamente a través de un bucle. El bucle de muestra se llena en posición off-line con una jeringa o una bomba automática. Por lo tanto, el loop es conectado en serie con la columna y la muestra es transferida a la fase móvil. A veces es necesario efectuar a concentración.

CARACTERÍSTICAS DE LAS MUESTRAS QUE PUEDEN SER ANALIZADAS POR CROMATOGRAFÍA GASEOSA.

• gases, líquidos o sólidos• peso molecular entre 2 a aprox. 400 unidades

de masa. Valores mayores se alcanzan con técnicas especiales

• compuestos orgánicos o inorgánicos• la muestra debe ser volátil o debe poder ser

transformada en volátil

VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LA CROMATOGRAFÍA GASEOSA.

– Ventajas:

• Requiere muestras pequeñas.• alta sensibilidad, detecta ppm y a menudo

ppb.• cuantitativa (en ciertas condiciones).• alta velocidad de análisis.• Buena exactitud.• Fácil de usar y bien conocida.

– Limitaciones:

• no aplicable a muestras termolábiles.• muestras “sucias” requieren de un clean-up

previo.• se debe utilizar otro sistema de detección (ej.

MS) para la confirmación la identificación.• es necesario algo de entrenamiento y

experiencia.

DIAGRAMA DE UN CROMATPOGRAFO DE GASES.

– Gas portador:• El gas portador cumple básicamente dos

propósitos: Transportar los componentes de la muestra, y crear una matriz adecuada para el detector. Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:

• Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria).

• Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosaFácilmente disponible y puro.

• Económico.• Adecuado al detector a utilizar.

Sistema de inyección de muestra:

La inyección de muestra es un apartado crítico, ya que se debe inyectar una cantidad adecuada, y debe introducirse de tal forma (como un "tapón de vapor") que sea rápida para evitar el ensanchamiento de las bandas de salida; este efecto se da con cantidades elevadas de analitos.

Columnas y sistemas de control de temperatura:

• En GC se emplean dos tipos de columnas: las empaquetadas o de relleno y las tubulares abiertas o capilares. Estas últimas son más comunes en la actualidad (2005) debido a su mayor rapidez y eficiencia. La longitud de estas columnas es variable, de 2 a 60 metros, y están construidas en acero inoxidable, vidrio, sílice fundida o teflón. La temperatura es una variable importante, ya que de ella va a depender el grado de separación de los diferentes analitos. Para ello, debe ajustarse con una precisión de décimas de grado. Es recomendable utilizar temperaturas bajas para la elución ya que aunque a mayor temperatura la elución es más rápida, se corre el riesgo de descomponer el analito.

Detectores:El detector es la parte del cromatógrafo que se encarga de determinar cuándo ha salido el

analito por el final de la columna. Las características de un detector ideal son:

• Selectividad. Algunos detectores presentan respuestas para cualquier sustancia diferente

del gas de arrastre que pasa por este. Estos son los llamados detectores universales. Por otro lado, existen detectores que sólo responden a compuestos que contengan un determinado elemento químico en su estructura, que son los detectores específicos.

• Ruido. Son los desvíos y oscilaciones en la línea de base (señal del detector cuando

sólo pasa el gas de arrastre). Puede ser causado por problemas electrónicos, impurezas y suciedades en los gases y en el detector, etc.

• Tipo de Respuesta. Algunos detectores presentan una señal que es proporcional a la

concentración del soluto en el gas de arrastre; en otros, la señal es proporcional a la fracción de masa del soluto que entra en el detector.

• Cantidad Mínima Detectable (CMD). • Es la cantidad de muestra mínima para generar

una señal dos veces más intensa que el ruido, cuanto menor la CMD, más sensible es el detector.

• Factor de Respuesta. Es la intensidad de señal generada por una determinada masa de soluto, que depende del detector y del compuesto estudiado. Cuanto mayor es el factor de respuesta, más confiable el análisis cuantitativo.

• Rango Lineal Dinámico. • Es la razón entre la menor y la mayor masa entre

las cuales el factor de respuesta de un detector para un soluto es constante

• Los dos detectores más significativos son:Otros detectores minoritarios son el detector

fotométrico de llama (PFD), empleado en compuestos como pesticidas e hidrocarburos que contengan fósforo o azufre.

En el detector de fotoionización (PID), el gas eluido al final de la columna se somete a una radiación ultravioleta con energías entre 8,3 y 11,7 eV, correspondiente a una λ = 106-149 nm. Mediante la aplicación de un potencial a la celda de ionización se genera una corriente de iones, la cual es amplificada y registrada.

Columnas y tipos de fases estacionarias:

• Columnas de relleno.Las columnas de relleno o empacadas consisten en unos tubos de vidrio, metal (inerte a ser posible como el acero inoxidable, Niquel, Cobre o Aluminio) o teflón, de longitud de 2 a 3 metros y un diámetro interno de unos pocos milímetros, típicamente de 2 a 4. El interior se rellena con un material sólido, finamente dividido para tener una máxima superficie de interacción y recubierto con una capa de espesores entre 50 nm y 1 μm. Para que puedan introducirse en el horno, se enrollan convenientemente.

• Columnas capilares.• Las columnas capilares son de dos tipos básicos: las de pared

recubierta (WCOT) y las de soporte recubierto (SCOT). Las WCOT son simplemente tubos capilares donde la pared interna se ha recubierto con una finísima capa de fase estacionaria. Las columnas SCOT tienen en su parte interna una fina capa de material absorbente como el empleado

• La fase estacionaria. En CG existe un gran número de fases estacionarias líquidas y

sólidas:Las FE líquidas son las más utilizadas en CG. FE sólidas (carbón

activo, sílica, tamices moleculares y polímeros porosos) son aplicadas para la separación de gases y compuestos de bajo peso molecular. En principio, para que un líquido sea usado como FE en CG este debe ser poco volátil y térmicamente estable.

Para esta fase ser usada en una separación en particular, ella necesita:

Ser un buen solvente para los componentes de la muestra. Ser un buen solvente diferencial. Ser químicamente inerte en relación a la muestra.

• Montaje de técnicas.• El montaje de una técnica analítica de CG es

netamente empírica, el perfil de los analitos que se quiera determinar, la elección de la fase móvil, los tiempos de retención (elución) estarán dados exclusivamente por las condiciones particulares de la columna (fase estacionaria) frente al equipo. Las rampas de temperatura a seleccionar bien pueden isotérmicas o escalonadas.

Análisis Cualitativo • Los procedimientos para identificación de los picos

cromatográficos podemos dividirlos en dos categorías: • Identificación Cromatográfica – Por Datos de Retención – Por Serie Homólogas (Índices de Retención de Kovacs)

• Identificación No Cromatográfica – Análisis Clásicos – Identificación por:

• Adición de Estándar • Formación de Derivados • Sustracción de un Componente

• Identificación con Técnicas Auxiliares: UV, IR, MS, RMN

Análisis Cuantitativo.

• La CG es una técnica eminentemente cuantitativa. El principio básico de la cuantificación es que el área de los picos registrados en el cromatograma es proporcional a la masa del compuesto inyectado. Así, es fundamental para la confiabilidad del análisis que el área de los picos sea medida lo más exacta y reproductible posible.