MÉTODOS ÓPTICOS ELECTROQUÍMICOS Y CROMATOGRÁFICOS

HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LAS COLUMNAS CAPILARES Y SU

IMPACTO EN LA CROMATOGRAFÍA DE GASES

INTEGRANTES:Alma BastoJessica ChiFátima CanoIrvin CastilloÁngel Canul

Las columnas en cromatografía de gases

Las columnas cromatográficas varían en longitud desde menos de 2 hasta 50 m, o más. Empaq

uetadas o de

relleno

Tubulares

abiertas o

capilares

Clasificación general:

Tubulares o capilar abierta

Columna capilar con soporte

recubierto (SCOT)

Columna capilar de pared recubierta

(WCOT)

Columnas tubulares abiertas de sílice fundida

(FSOT)

Columnas tubulares o capilares

Columna capilar de pared recubierta (WCOT)

• Pared interna recubierta de una fina capa de fase estacionaria

Columna capilar con soporte recubierto (SCOT)

• la superficie interna del capilar está revestida de una fina capa (de unos 30 μm) de un material soporte (ej. diatomeas).

• Contiene varias veces la fase estacionaria de WCOT, por lo tanto tienen una mayor capacidad de carga.

Columnas metálicas.

• Se clasifican como columnas empacadas.

• Hay varios tipos: – Cobre– Acero inoxidable– Aluminio– Etc.

• Longitudes entre 2 y 3 m.• Diámetro inferiores entre 2 a 4 mm.• Su fase estacionaria es una película en

estado liquido (0.05 a 1 μm)

Características

Columnas de plástico.

Material de la columna capilar Desventaja Ventaja

Metálico Limitaciones definidas debido a la relativa irregularidad de la superficie interior del tubo. la actividad de la superficie del metalTiempo de vida relativamente corto.Procedimiento de limpieza es bastante elaborado a base de sucesivos lavados con disolventes

Uso de aditivos que pueden controlar el comportamiento del interior del capilar y alargar la vida.Las fases pueden ser polares y no polares.

Plástico Limitaciones de temperatura Falta de capacidad de revestimiento Corta vida causada por la migración del plastificante

Es más inerte que los metales.

Columna de vidrio

• Hecho de sosa-cal borosilicato (pyrex)• Dimensiones fueron: Bobina de 13-15 cm de diámetro Columna interna de 0.23-0.27mm Espesor 0.20- 0.25 mm

La fase estacionaria liquida debe tener una baja viscosidad y una alta y diferencial solubilidad. La interacción con la fase móvil recibe el nombre de reparto. Resolución : se requiere tener una fase estacionaria donde su retención relativa sea mayor a la unidad

Ventajas

Los disolventes líquidos en

general ejercen

algún efecto sobre los solutos

Desventajas

Poca capacidad

de recubrimie

nto

Frágil

Corta vida

Columna de sílice fundida (FSOT)• Es una columna tubular abierta, muy

frágil y recubierta con una capa porosa

de polímero (poliimida).

• Los tamaños de muestra empleados,

pueden ser de 1 x 10-3 μL hasta 1 μL.

• Diámetros internos de 320 y 250 μm y

con mayor resolución de 200 y 150

μm.

Figura 1. Poliimida

Figura 3. Columna de sílice fundida

Figura 2. Imida

La adsorción da como resultado picos distorsionados, los cuales s ensanchan y a menudo presentan cola. Se han demostrado que la adsorción se produce como consecuencia de los grupos silanol que se forman en la superficie de los silicatos debido a la humedad.

Uno de los problemas que siempre ha afectado a la cromatografia de gases, ha sido la adsorción física de los analitos polares o polarizables sobre las superficies de silicato de los soportes de las columnas o de las paredes del capilar.

Los grupos SiOH presentes en la superficie del soporte tienen una gran afinidad por las moléculas orgánicaspolares, y tienden a retenerlas por adsorción.

Material de la columna capilar Desventaja Ventaja

Sílice La fabricación de los capilares de sílice fundida requiere mucho cuidado.Baja capacidad de muestra.No se pueden usar en separaciones preparativas

Se obtiene un alto rendimiento.Mejor resolución.Menor tiempo de análisis.Mayor sensibilidad.Resistencia física.Reactividad menor a los componentes de la muestra.

La elección de una columna depende de estos factores:

a) Fase estacionaria

b) Diámetro

c) Longitud

e) Espesor de la película

Diámetro de la columna

Diámetro de la columna tiene una influencia en la eficiencia, retención, presión, tasa de flujo de gas portador, y la capacidad.• Eficiencia de la columna (N/m) es inversamente

proporcional al diámetro de la columna (menor diámetro tienen mayores platos teóricos por metro).

• Resolución es una función de la raíz cuadrada del número de platos teóricos. Por lo tanto, doblando eficiencia de la columna aumenta teóricamente resolución

• La retención es inversamente proporcional al diámetro de la columna (isotermas).

• Flujo (se requieren flujos altos).

Aumenta el diámetro de la columna

Disminuye eficiencia

Disminuye la

resolución

Disminuye la presión

Disminuye retención

Aumenta la tasa de

flujo

Aumenta la capacidad

Longitud de la columna

La longitud de la columna influye en tres parámetros: eficiencia, la retención (análisis tiempo) y la presión del gas portador.

• Cuando la eficiencia aumenta por el alargamiento de la columna, hay un aumento significativo en el tiempo de análisis

• Presión es casi proporcional a la longitud de la columna. • Aumenta sangrado de la columna como aumenta la longitud

de la columna. Columnas más largas tienen más fase estacionaria, así más productos de degradación se producen.

Aumenta la longitud de la columna

Aumenta eficiencia

Aumenta el Sangrado

Aumenta la presión

Fase estacionaria

Grosor de película Las columnas comercializadas están disponibles con fases estacionarias cuyo grosor varía de 0.1 a 5 μm. (El grosor de la película afecta la retención) Las películas gruesas se utilizan con analitos muy volátiles.

Retención Debe originar diferentes coeficientes de distribución para los distintos solutos.La dispersión Interacción dominante puede ser simplificado en el concepto de volatilidad. En pocas palabras , el más volátil de un soluto , más rápido se eluye de la columna ( es decir, tiempo de retención más corto).

Fase estacionaria

Características ideales de una fase estacionaria

Factor de selectividad adecuados al analitoBaja volatilidad Baja reactividadEstabilidad térmica

Aumenta Grosor de la

Película

El Polidimetilsiloxano

Es una fase no polar, utilizada para hidrocarburos aromáticos plurinucleares; drogas, esteroides; PCBs• El polidimetilsiloxano o PDMS o dimeticona es el polímero lineal del

dimetilsiloxano• Transparente, inerte, inocuo, inflamable• La hidrólisis de Si(CH3)2Cl2 genera un polímero teminado en dos grupos

silanol (-Si(CH3)2OH]). Estos centros reactivos normalemnte se cierran con cloruro de trimetilsililo.

• El polisiloxano más básica es la de metilo 100% sustituido. Cuando otros grupos están presentes, la cantidad se indica como el porcentaje del número total de grupos. El prefijo "di-" indica que cada átomo de silicio contiene dos de ese grupo en particular.

A) Temperatura máxima: 350 °C

El Poli(fenilmetildifenil)siloxano

- Es (10% fenilo), para ésteres metílicos de ácidos grasos, alcaloides, drogas y compuestos halogenados.

- Temperatura máxima: 350 °C- Fuerza polarizable, el mecanismo de interacción es dispersiva,

se genera un dipolo inducido en los grupos fenil.

El Poli(fenilmetil)siloxano

- Es (50 % fenilo), drogas, esteroides, pesticidas y glicoles.- Temperatura máxima: 250 °C- Fuerza polarizable, el mecanismo de interacción es

dispersiva, se genera un dipolo inducido en los grupos fenil.

La Poli (trifluoropropildimetil)siloxano

- Para aromáticos clorados, nitroaromáticos, bencenos alquilsustituidos, herbicidas, triazinas, pesticidas organofosforados, alquenos y aromaticos sustituidos.

- El mecanismo de separación son interacciones dispersivas y dipolos fuertemente permanentes

El Poli(dicianoalildimetil)siloxano

- Para ácidos grasos poliinsaturados, ácidos libres y alcoholes.- El mecanismo de separación son interacciones dispersivas y

dipolos fuertemente permanentes

El Polietilenglicol

Para compuestos polares, también para compuestos como glicoles, alcoholes, éteres, aceites esenciales, aldehídos, cetonas, sabores y fragancias.

Biodegradable, baja inflamabilidad, puede ser recuperado por destilación directa o Extracción.

Las fases estacionarias no se sustituyen, por lo tanto el polímero es 100% del material indicado: ácido-bases o neutros.

Interacción hidrófoba y de dispersión.

Bajo sangrado

Presenta enlaces de hidrógeno, el mecanismo de separación son interacciones dispersivas dipolo fuertemente permanente.

Polimerización de la columna, lo que resulto en una película de fase estacionaria que se formo en la columna.El producto que conforma la película de fase estacionaria se le conoce como fase inmovilizada.

Conclusión

• Cada una de las fases tiene diferentes características y por lo tanto, unas son más utilizadas que otras, dependiendo de las interacciones con sus moléculas. Se clasifican según el tipo de analito que pueden retener, además algunos se pueden utilizar para más de un analito sin embargo se utiliza el de mayor eficiencia y porcentaje de extracción.

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México.pp 628-640• Tubo capilar de sílice fundida flexiible

http://www.directindustry.es/prod/fiberguide-industries/tubos-capilares-silice-fundida-flexibles-36215-743041.html. (consultado marzo 2014)