Cromatografia de Gases
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INTEGRANTES: • Estrada Machacca, Raiser • Rivera Puma, Yosselin Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur Docente: • Lic. Llojan Chuquisengo Octubre, 2014
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INTEGRANTES:
• Estrada Machacca, Raiser
• Rivera Puma, Yosselin
Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur
Docente:
• Lic. Llojan Chuquisengo
Octubre, 2014
INTRODUCCIÓN
La cromatografía es un método deseparación de muestras moleculares.
Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur
DEFINICIÓN
“Técnica que permite separarlos componentes de unamuestra debido a su diferenteafinidad entre dos fasesinmiscibles entre sí, unaestacionaria (liquida o sólida) yotra móvil (gas o líquida)”
to
t1
t2
A B
A B
Flujo de fase móvil
Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur
Fase Móvil
La fase móvil es un fluido:
Líquido
Gas
Fluido supercrítico
Fase Estacionaria
La fases estacionaria tiene un cociente (Área Superficial /Volumen) muy elevado:
Sólido
Líquido
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
Cromatografía
Cromatografía de gases Cromatografía de líquidos
Gas –Líquido
GLC
Gas –Sólido
GSC
Líquido –Líquido
LLC
Líquido –Sólido
LSC
Intercambio
iónico
IEC
Exclusión
EC
Casos particulares:
Intercambio Iónico: Los componentes iónicos de la muestra se separan por el
intercambio selectivo con contraiones de la fase estacionaria
PROCESO CROMATOGRÁFICO
El lecho cromatográfico puede ser abierto (placa) o cerrado
(columna)
La fase móvil fluye a lolargo del lechocromatográfico encontacto con la faseestacionaria
PROCESO CROMATOGRÁFICO
Los solutos se reparten entre ambas fases
La fase móvil fluye arrastrando consigo los solutos
PROCESO CROMATOGRÁFICO
Al alimentar la muestra al Sistema, los solutos se
Reparten entre las dos Fases.
PROCESO CROMATOGRÁFICO
Las moléculas de soluto en fase
estacionaria se estancan
Las moléculas en fase móvil avanzan con ella
PROCESO CROMATOGRÁFICO
La velocidad del soluto varia inversamente con la afinidad por la
fase estacionaria.
SEPARACIÓN DE SOLUTOS
Los componentes con constantes de reparto
diferentes se separaran.
SEPARACIÓN DE SOLUTOS
t1
t2
t3
Características
Se opera en columna
„„ Se trabaja por elución
Separa:
mezclas complejas (poder de separación)
solutos muy parecidos (resolución)
Es rápida (minutos)
„„ Usa poca muestra (µL)
„„ Utiliza instrumentación especial
„„ Proporciona información cualitativa y cuantitativa
CROMATOGRAFÍA DE GASES
CROMATOGRAFÍA DE GASES
SISTEMA DE INYECCIÓN
El modo estándar es la inyección directa, la
muestra es inyectada con una jeringa a
través de un septum de goma a un alineador
de vidrio donde es vaporizada y
transportada por el gas al interior de la
columna.
El bloque de inyección, se mantiene a una
temperatura tal que permita convertir
prácticamente de forma instantánea la
muestra líquida en un tapón de vapor.
Existen jeringas especiales para muestras
gaseosas. También se puede emplear un lazo
o bucle para incoporar las muestras gaseosas
al flujo de gas portador
SISTEMA DE INYECCIÓN
El modo de separación más extendido
en la actualidad se basa en el empleo
de columnas capilares. Estas columnas
requieren muy pequeños volúmenes de
muestra.
Esto se logra empleando un inyector
que incorpora un divisor de flujo
(split). Normalmente se introduce en
la columna un 1%
Cuando las sustancias a separar se
encuentran a muy bajas
concentraciones se realiza inyección sin
divisor (splitless)
SISTEMA DE INYECCIÓN
Para el análisis de compuestos
orgánicos volátiles en muestras
sólidas y líquidas, se han
desarrollado algunas técnicas
auxiliares:
Espacio de cabeza (Head
space)
Purga y trampa (Purge and
trap)
ESPACIO DE CABEZA (HEAD SPACE)
Se analiza la fase de vapor en
equilibrio termodinámico con la
muestra en un sistema cerrado.
Para ello se procura un equilibrio
estable, mediante el control de la
temperatura del vial que contiene
la muestra.
Posteriormente, se arrastra la
fase vapor al interior del
cromatógrafo.
T equilibrioGas portador
A la columna
PURGA Y TRAMPA (PURGE AND TRAP)
Es aplicable solo a muestras líquidas.
Consiste en la continua renovación del gas en
equilibrio con la muestra, con lo que se consigue el
desplazamiento dinámico de los compuestos
volátiles de la muestra líquida a la fase gaseosa.
Los vapores se arrastran a una trampa donde
quedan retenidos y se van concentrando.
Finalizado el proceso se calienta la trampa y se
arrastran los vapores al interior del cromatógrafo.
T
1) Gas portadortrampa
T baja
T
2) Gas portadortrampa
T alta
A la columna
COLUMNAS CROMATOGRÁFICAS
Columnas capilares Columnas Empacadas
COLUMNAS CROMATOGRÁFICAS EMPACADAS
Se construyen con tubo de acero
inoxidable, niquel o vidrio.
Los diámetros interiores van de 1,6 a
9mm.
La longitud suele ser inferior a los 3 m.
Se rellenan de un material adsorbente
adecuado a las sustancias que se quiere
separar.
COLUMNAS CROMATOGRÁFICAS CAPILARES
Se construyen con sílice fundida.
Los diámetros interiores suelen ser de 200-250 mm.
La longitud suele ser superior a los 20 m.
Hay dos tipos:
Empacadas con partículas sólidas ocupando el total del diámetro de la
columna (micro-empacadas)
Tubulares abiertas, con trayectoria para el flujo abierta y sin restricción por
el centro de la columna
Las columnas cromatográficas se enrollan, se sujetan en un soporte y se introducen en el interior de un horno
El horno debe poderse calentar y enfriar rápidamente
La temperatura se debe poder programar para poder trabajar en régimen de gradiente
Muchas aplicaciones y métodos cromatográficos requieren comenzar a temperaturas por debajo de la ambiental
HORNO
T1
T2> T1
HORNO
Características ideales de un detector para Cromatografía de Gases:
Sensibilidad alta y estable; típicamente 10-8 g soluto/s
Bajo nivel de ruido
Respuesta lineal en un amplio rango dinámico
Tiempo de respuesta corto
Buena respuesta para toda clase de compuestos orgánicos
Insensibilidad a las variaciones del flujo y la temperatura
Estabilidad y robustez
Simplicidad en su operación
Identificación de compuestos positiva
Técnica no destructiva
Pequeño volumen en prevención del mezclado de componentes
SISTEMAS DE DETECCIÓN
SISTEMAS DE DETECCIÓN
Detector de ionización de llama (FID)
Este detector añade hidrógeno al
eluyente de la columna.
La mezcla pasa a través del
conducto de un mechero, donde se
mezcla con aire externo y luego
arde.
Cuando entra en la llama material
ionizable del eluyente de la columna
Se quema y la corriente aumenta
notablemente.
Este detector es ideal para
compuestos oxidables.
No responde a los compuestos de
carbono totalmente oxidados, como
carbonilos o carboxilos y grupos
éster
SISTEMAS DE DETECCIÓN
Detector de conductividad térmica (TCD) Utiliza un filamento caliente
colocado en el flujo de gas emergente.
La cantidad de calor por conducción
que pierde el filamento hacia las
paredes del detector depende de la
conductividad térmica de la fase
gaseosa.
Es útil para determinar la presencia
incluso de pequeñas cantidades de
materiales orgánicos que producen
una reducción relativamente grande
en la conductividad térmica del
eluyente de la columna.
SISTEMAS DE DETECCIÓN
Detector de captura de electrones (ECD)
El eluyente pasa entre dos electrodos.
Uno de los electrodos tiene en su
superficie un radioisótopo que emite
electrones de alta energía conforme
decae.
Los electrones bombardean el gas
portador (N2) formándose un plasma
que contiene iones positivos, radicales
y electrones térmicos.
Se aplica una diferencia de potencial
de modo que se recolectan los
electrones generados.
Los compuestos que absorben
electrones reaccionan con los
electrónes térmicos disminuyendo la
corriente del detector, la cual es
medida y permite la cuantificación
SISTEMAS DE DETECCIÓN
Detector de espectroscopía de masas (MS)
Los eluyentes son ionizados y
fragmentados.
Los iones resultantes se dirigen a
través de un cuadrupolo y se ordenan
en función de su masa.
Ese detector permite obtener el
espectro de masas del compuesto que
ha eluido.
Podemos por tanto conocer, además
del tiempo de retención el espectro de
masas del compuesto y contrastarlo
con bibliotecas de espectros.
Se trata por tanto de un detector
universal para la mayoría de los
compuestos conocidos.
to
t1
t2
A B
A B
Flujo de fase móvil
tBA B
tA
A
Señal
tiempo
to
t1
t2
tB
tA
k´ razón de reparto
tR – tM VR - VM
k´= =
Señal
tiempo
to
tB
tA
tM VM
Donde tM es el tiempo de retención de
un compuesto que no interaccionara con
la fase estacionaria y tR es el tiempo de
retención del compuesto de interés. Lo
mismo se puede expresar en relación con
Los volúmenes de retención.
