CROMATOGRAFÍA - depa.fquim.unam.mxdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CG1_26112.pdf ·...
Transcript of CROMATOGRAFÍA - depa.fquim.unam.mxdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CG1_26112.pdf ·...
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
LÍQUIDOSLÍQUIDOS
PLANAR COLUMNA COLUMNA
IEC IEC SEC SEC
FLUIDO SUPERCRÍTICO
BPC BPC
TLC PC
GASES
GSC GLC
LSC LSC
BPC-NP GPC GFC BPC-RP
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 mL250 mL
500 mL500 mL
2.40g
1.60g
0.96g
0.64g
colectar
transferir
colectado = 3.36gquedan = 0.64g
Recobro – 84%
LÍQUIDOSLÍQUIDOS
PLANAR COLUMNA COLUMNA
IEC IEC SEC SEC
FLUIDO SUPERCRÍTICO
BPC BPC
TLC PC
GASES
GLC
LSC LSC
BPC-NP GPC GFC BPC-RP
GSC
CROMATOGRAFÍA
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
tade
l det
ecto
r
línea base
Tiempo
VENTAJAS DE CG
•Alta Resolución
•Alta Velocidad
•Alta Sensibilidad
•Alta precisión
•Cuantitativa
•Fácil, Bien Conocida
VENTAJAS DE CGALTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD
1 2 3 4
Metil Paratión3pg
Malatión3pg
Etion3pg
Minutos
CG CUANTITATIVA
omponente 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” requierenlimpieza
• Se debe usar otro instrumento (ejEM) para confirmar la identidad
• Se requiere de
MUESTRAS PARA CG
•Gases, líquidos o sólidos
•Peso Molecular entre 2 a ~ 800
•Orgánico o Inorgánico
•¡La muestra debe ser volátil!
ANÁLISIS CUALITATIVO
stándarest r (MEK)
MetanolMEK
Tolueno
conocido=? tr (x)Conclusión (x) = MEK
(x)
CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASASEspectrómetro de masas
Computadora
Espectro de masas
AlVacío
GasPortador
Muestra
Efluente CG
ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRICO - - HETP
L = LARGO DE LA COLUMNA
N = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS
HETP H L c
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
FACTOR DE SEPARACIÓN SELECTIVIDAD
Inyección
to
t'r(A)
t'r(B)
Soluto A Soluto B
t’r(A)
=t’r(B) k(B)
k(A)
=
EFECTO DE N, y SOBRE R
REFERENCIA
AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N)MISMA SELECTIVIDAD (
MAYOR R
AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>)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
•Detector Gas Portador•Conductividad Helio• Térmica(TC) •Ionización de Nitrógeno o• Flama (FID) Helio••Captura de Nitrógeno (muy seco)• Electrones (EC) (Libre de Oxígeno)• o• Argón, 5% Metano
GASES PORTADORESPREFERIDOS
TAMAÑOS DE MUESTRA TÍPICOS
Tipo de columna Líquido(l) Gas (ml)1/4" Empacada 1-10 1-51/8" Empacada 0.1-2 0.1-1.00.25mm 0.01-1.0 0.1
Capilar con Splitter
– Las cantidades dependen del tipo de columna, detector y objetivo del análisis
1. Columna empacada -A) vaporización FlashB) On-Column
2. Introductores capilares
3. Válvula de muestreo de gases
INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS
SplitSplitless tipo GrobDirecta
INYECCIÓN SPLIT
• 1. Se vaporizar la muestra en el inyectorcaliente
• 2.Divida (Split) el vapor, de forma quetan sólo una fracción entre a la columna
• 3. Un split normal es de - 10:1 a 200:1• 4. El operador puede fácilmente
controlar el “split ratio” (abriendo y/ocerrando la válvula de aguja)
1. Se vaporizar la muestra en el inyectorcaliente
2. Se mantiene cerrada la válvula de split por unos cuantos segundos
3. Se abre la válvula con el split seleccionado 10:1 a 200:1
4. Con ello se logra ingresar una mayor cantidad de muestra a la columna y se elimina el disolvente
INYECCIÓN SPLITLESS
INYECTOR “ON-COLUMN”
Remplace frecuentemente el septum( 50 inyecciones)
gujaringa
ColumnaGas portador
SeptumLana de vidrio
BloqueCaliente
0.35 mm< 0,25 mm
INYECCIÓN DIRECTA CAPILAR
Sólo con películas gruesas o megaboro
El propósito simplicidad y grandescantidades de muestra
La banda de soluto debe re-enfocarse(temp)
VÁLVULA DE MUESTREO DE GASES
Gas Portador
a columna
Muestra
Posición de carga Posición de Inyección
A la columna
Loop deMuestra
Gas Portador
COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS
Soporte SólidoFase Líquida
1/8" ODColumna empacada
0.25 mm IDCapilar o
COLUMNA EMPACADA
Gasortador
Acero InoxidableFase Estacionaria
Fase líquidaSoporte Sólido
(5 o10% en peso)
La separación depende de la distribución de lasmoléculas entre el gas y la fase líquida
COLUMNAS EMPACADAS -REVISIÓN
Largo 3,6 o 12 Ft1/4 y 1/8 pulgada de D.E.Acero Inox. o vidrioFáciles de fabricar y usarUna gran variedad de faseslíquidas
Un número modesto de platos(8000 Máximo)
COLUMNAS CAPILARES
(WCOT-WALL COATED OPEN TUBULAR)
DI's 100, 250,320, 530 m
TuboSilica Fundida
Fase Líquida0.2 - 5 m
COLUMNAS CAPILARES
Largo de 5 a 100 metros
100 a 530 m D.I.
Silica fundida (recubrimiento de poliimida )
Separaciones muy eficientes (100,000 platos)
SCOTSupport Coated
Open Tube
PLOTPorous LayerOpen Tube
WCOTWall CoatedOpen Tube
polyimide coating
stationaryphase
fused silicacapillary
Packed Columns
Length: <2m
Diameter: 1/8” & ¼” OD
Capillary Columns
Length: 10m to 100m
Diameter: 180um, 250um, 320um & 530um I.d
DETECTORES DE CG
1. Detector de Ionización de Flama (FID)
2. Detector de Conductividad Térmica (TCD)
3. Detector de Captura de Electrones (ECD)
Muy Sensible ~ 100 ppbAplicable sólo a compuestos orgánicos
Universal-todos los compuestosSensibilidad Moderada ~ 10 ppm
El más sensible ~ 10 ppbMuy Selectivo
DIAGARAMA DE BLOQUES DE CG(ZONAS CALIENTES)
DIAGARAMA DE BLOQUES DE CG(ZONAS CALIENTES)
Puerto deInyección
Columna
Sistemade datos
Caliente para Vaporizar
Caliente paraMantener Limpio
Caliente paraControlar tR
RegistradorDetector
Gas Portador
EFECTO DE LATEMPERATURADE LA COLUMNA
0 4 8 12 16 18 20
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6
C - 8
130° CC -12C - 8 C -12
110°
IsómerosOctano
n-C-8 C -10 C -11
75° C
C -12
C
CG ISOTÉRMICOTemperatura de la columna constante con
respecto al tiempo.
ISOTÉRMICOTemp.Columna
Tiempo
SEPARACIÓN ISOTÉRMICA(Hidrocarburos)
Isotérmico130° C
0 5 10 20 30 90 95 MIN
C7
C8
C10
C9
C11 C12 C13
C14
C15
CG CON PROGRAMACIÓN DE TEMPERATURA
mperaturaumna
TPGC
4° C / min.
200
150
100
Cambio controlado de la temp. con respecto al tiempo
5 10 20 25 30
SEPARACIONES CG CON TPProgramaciónde temperatura
75-200 Co
MIN0 4 8 12 16 20 24 28 32 36
C5C7
C8
C9
C10 C11 C12 C13 C14
C15 C16C17
C18 C19C20 C21
VENTAJAS DE LACG CON TEMPERATURA
PROGRAMADA• Muestras que son mezclas complejas• Análisis mas rápidos (más de 20 picos)• Mejor definición de compuestos con alto
p.e, o compuestos traza que eluyen tarde• Desarrollo de métodos más rápido• Más versátil, Cromatografía Estable
INTEGRADOR Y PRINTER/PLOTTER
DetectorCG
A/D Micro -Procesador
Pulsos
PK TIEMPO A% CONC
1 1.87 3.06 2.98
2 2.41 3.50 3.42
3 3.16 4.68 4.59
CROMATOGRAMA REPORTE ESCRITO
1.872.41
3.16