CROMATOGRAFÍA

CROMATOGRAFÍA

Invención de la Cromatografía

Mikhail TswettBotánico Ruso(1872-1919)

Mikhail Tswett

Inventa la cromatografía en 1901 durante su investigación con pigmentos vegetales.

Utilizó la técnica para separar varios pigmentos vegetales como clorofilas, xantofilas y los carotenoides.

Cromatografía…

Papel

HPLC Gas

Capa delgada

Columna

CROMATOGRAFÍA

LÍQUIDOS

PLANAR COLUMNA

IEC SEC

FLUIDO SUPERCRÍTICO

BPC

TLC PC

GASES

GSC GLC

LSC

BPC-NP GPC GFC BPC-RP

Problemas de SorciónABsorción ADsorción

Ley de Distribución (Reparto)• Una sustancia (ácido benzóico HB) que se reparte entre

dos disolventes inmiscibles entre sí acorde con:

O2H

org

CC

K =[ ][ ] O2H

orgD HB

HBK =

HB ⇔ H+ + B-[ ] [ ]

[ ] O2H

O2HO2Ha HB

BHK−+

=

[ ][ ] O2H

org

HB.concHB.conc

D = [ ][ ] [ ] O2HO2H

org

BHBHB

D −+=

Ley de Distribución (Reparto)

[ ]

[ ] [ ]

+

=

+O2H

O2H

org

HKa1HB

HBD

a pH = 3 9.93

101105.61

100

3

5=

××

+=

−

−D

a pH = 5 3.13

101105.61

100D

5

5=

××

+=

−

−

a pH = 7 15.0

101105.61

100D

7

5=

××

+=

−

−

si Kd=100y Ka=6.5x10-5

[ ]

+

=

+O2HH

Ka1

KdD

Extracciones sucesivas• Si queremos extraer 4 g de ácido

butírico de 500 mL de H2O usando 500 mL de eter, donde Kd=3.0

( )5.0/X

5.0/X40.3CCKd O2Horg−

===

X = 1.0

3.0g

1.0g

Recobro – 75%

Extracciones sucesivas

250 mL 250 mL

500 mL 500 mL

2.40g

1.60g

0.96g

0.64g

colectar

transferir

colectado = 3.36gquedan = 0.64g

Recobro – 84%

Eficiencia de extracción

Nunca llega a cero

EXTRACCIÓN CONTINUA (CRAIG)

CROMATOGRAFÍA DE GASES

CROMATOGRAFÍA DE GASES(UNA TÉCNICA DE SEPARACIÓN)

Cromatógrafo

Cromatograma

LÍQUIDOS

PLANAR COLUMNA

IEC SEC

FLUIDO SUPERCRÍTICO

BPC

TLC PC

GASES

GLC

LSC

BPC-NP GPC GFC BPC-RP

GSC

CROMATOGRAFÍA

COLUMNA DE CG (EMPACADA)

FASE MÓVIL(Gas acarreador)

FASE ESTACIONARIA

COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS

Soporte SólidoFase Líquida

1/8" ODColumna empacada

0.25 mm IDCapilar o

WCOT

EQUIPO DE CGRegulador

de dos etapas

Cilindrode gas

GasPortador

Puerto de Inyección

Columna

Detector

Registrador

UN CROMATOGRAMA TÍPICO.

Tiempo de retención (tr)

Área de picoAlturade pico

Inyección

Res

pues

ta d

el d

etec

tor

línea base

Tiempo

VENTAJAS DE CG

•Alta Resolución

•Alta Velocidad

•Alta Sensibilidad

•Alta precisión

•Cuantitativa

•Fácil, Bien Conocida

VENTAJAS DE CGALTA RESOLUCIÓN

Columna CapilarArochlor 1260

Mezcla de PCB’s

0 MIN 60

VENTAJAS DE CGALTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD

1 2 3 4

Metil Paratión3pg

Malatión3pg

Etion3pg

Minutos

CG CUANTITATIVA

Componente Conc. Determinado ErrorPeso Real por CG (%) ± 1 SD Relativo

n-C-10 11.66 11.54 ± .02 0.1%

n-C-11 16.94 16.91 ± .02 0.2%

n-C-12 33.14 33.17 ± .02 0.1%

n-C-13 38.26 38.38 ± .03 0.3%

LIMITACIONES DE GC• La muestra debe ser volátil

• Las muestras “sucias” requieren limpieza

• Se debe usar otro instrumento (ej EM) para confirmar la identidad

• Se requiere de entrenamiento/experiencia

MUESTRAS PARA CG

•Gases, líquidos o sólidos

•Peso Molecular entre 2 a ~ 800

•Orgánico o Inorgánico

•¡La muestra debe ser volátil!

ANÁLISIS CUALITATIVO

Comparar los tR de estándares y desconocidos

Señal

Tiempo

tR

ANÁLISIS CUALITATIVO

Desconocido=?

estándarest r (MEK)

MetanolMEK

Tolueno

tr (x)Conclusión (x) = MEK

(x)

CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASAS

ANÁLISIS CUANTITATIVO

Área dePico: A

Alturade Pico: h

Tiempo

TÉRMINOS CG - - TIEMPO DE RETENCIÓN

tr = Tiempo de retenciónto = Tiempo “muerto” t‘r = tr – to = Tiempo de Retención Ajustado

EFICIENCIA–PLATOS TEÓRICOS, N

tr

Inyección

Wh

Wb

• Platos teóricos :

N = 16 tR

wb

2

= 5.545 tR

wh

2

to

t’r

ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRICO - - HETP

L = LARGO DE LA COLUMNA

N = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS

HETP = H =Lc

N

FACTOR DE RETENCIÓN(FACTOR DE CAPACIDAD)

•

0 1 2 3 4Tiempo (mins)

Solvente

k=1

k=2

k=3

to=1 t’r=1

otrtk

''

=

K en el intervalo de 2 a 20•Nota: k inversamente proporcional a la temp.

FACTOR DE SEPARACIÓN SELECTIVIDAD

Inyección

to

t'r(A)

t'r(B)

Soluto A Soluto B

TIEMPO

t’r(A)α =

t’r(B) k(B)

k(A)

=

RESOLUCIÓN:CAPACIDAD, SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA

)(2

)2()1( bbs

WWtR

+∆

=

∆t

Wb(1) Wb(2)

PICOS CONDIFERENTE RESOLUCIÓN

R = 0.70 R = 1.5 R = 2.0

EFECTO DE N, y α SOBRE R

REFERENCIA

AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N)MISMA SELECTIVIDAD (α)

MAYOR R

AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>α)MISMA EFICIENCIA (N)

MAYOR R

ECUACIÓN MAESTRA DE LA RESOLUCIÓN

•LA RESOLUCIÓN (RS) ES UNA FUNCIÓN DE TRES FACTORES

CAPACIDAD SELECTIVIDAD EFICIENCIA

41

1N

kkRs ⋅

−

⋅

+=

αα

)βK+(1 tt

F1 t; L t

o R

R R

=

∝∝

1. RELACIONES FUNDAMENTALESGC

tR el tiempo de retención queda definido por el largo de la columna (L) y el flujo (F). También se define por la solubilidad o adsorción del analito en la fase estacionaria.

2. EFICIENCIA DE LA COLUMNA, N

Ecuaciones de van Deemter (Golay).

N R

)d D.I., F,(NLN

S

f

=

=∝

f

3. TEMPERATURA DE LA COLUMNA

• N puede incrementarse con pequeños incrementos de temperatura. • k casi siempre decrece.• α por lo general también decrece.• La Resolución puede subir pero usualmente decrece a altas temperaturas.

4. RELACIONES FUNDAMENTALESS

columna la de DI del influencia Pocalineal velocidadmisma la Asume

; F psi t1 psi L psiR

∝∆∝∆∝∆

Caída de presión (∆psi) – Solo se trata la columna que es la mayor fuente de resistencia al flujo.

5. LARGO DE LA COLUMNA (L)

(L) k (L) f α

L N L psi L tR

≠≠

∝∝∆∝

Columnas capilares de 10 a 100 metros.

6. FLUJO VOLUMÉTRICO (F)

Golay deecuación ver (F) f complicada N

(F) f

(F) f k t1 F psi FR

≠

≠∝∆∝

α

7. DIÁMETRO INTERNO ID

(D.I.) f = Ny R(D.I.) t

(D.I.) F (D.I.) f k (D.I.) f α

S

R

2

≠∝≠≠

Asume que la columna tiene el mismo L, df y química.