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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
Elba Rojas E.
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.