Métodos separativos cromatográficos Cromatografía de...

FCEN-UBA Dr. F.iÑÓN

Análisis Intrumental2do – 2018

Métodos separativos cromatográficos

Cromatografía de Gases

Dr. Fernando A. Iñón

Análisis Instrumental 2018

Temario

• Instrumentación GCo Gas carriero Métodos de introducción de muestraso Detectores

• Columnas GC• Aplicaciones



1 2

3

4

6

51 - Reservorio de Gás y Controles de Presión.2 - Inyector de Muestra.3 - Columna Cromatográfica y Horno de la Columna.4 - Detector.5 - Electrónica de Tratamiento (Amplificación) de la SEÑAL.6 - Registro de la SEÑAL (Registrador o Computadora).

Instrumentación

Flujo volumétrico, velocidad lineal y presión de columna

h: Viscosidad del fluido.L: Largo de la columna.Fc: Flujo volumétrico de la columna (mL/min).u: Velocidad lineal del carrier (cm/seg).rc: radio de la columna



Viscosidad vs. temperatura

N2

He

H2

Vis

cosi

dad

, µ P

Temperatura de la columna, ºC

Cambio en la velocidad lineal con la temperatura para diferentes modos de control

20

30

40

50

60

40 90 140 190 240 290 340 390

Temperatura de la columna�ºC�

Vel

ocid

ad li

neal�

cm/s

eg�

0.25mmID x 30m , df=0.25μm

He: 150kPa,2.32mL/min,45.1cm/sec

Flujo constante

Velocidad lineal constante

Presión constante



Instrumental - Gases

• Gas portador:o Inerte, de alta pureza (trampas).o Elección según el detector.o Compromiso entre máxima eficiencia y menor tiempo

• Gas make-up:

• Reguladores de los gases:o A) en el cilindro: presión, de dos etapas.o B) en el equipo: de presión y de caudal de análisis.

Pureza de los gases• Los gases empleados en CG deben ser de

alto grado de pureza.• Utilizar gases con mayor contenido de

impurezas que lo recomendado puede causaro Deterioro de las columnas.o Alteraciones en la detección

• Colocar trampas para O2, H2O e hidrocarburos.



• Evita ensanchamiento de los picos

• Optimiza la respuesta del detector

• Minimiza los cambios de sensibilidad por variación del flujo de la columna

• El caudal se fija en función del detector utilizado

Gas “MAKE-UP”

Teoría RateVam Deemter: relaciona HEPT (H) en función de la velocidad linea (u).

( HEPT mínimo = u óptima )

n-C17H36 a 175 °C25 m, 0.25 mm, OV-111

HEPT = A + B/u + (Cs + CM) u



Comparación de H2, He y N2

Para obtener buenas resoluciones con N2 el tiempo de análisis se incrementa mucho.

+/- 20 min

+/- 24 min

+/- 40 min

N2

He

H2

Seleccionado la velocidad de carrier

• uopt varía con k• A una dada velocidad, sólo

algunos solutos eluyen con eficiencia máxima

15

0.1

k

0.24

0.10

hmin

mm

18

36

uopt

cm/s

40%0.40

33%0.15

Pérdida eficiencia

h2

30 m, 0.25 mm, 0.25 µm, He



Ventana de u• La ventana de velocidades se

incrementa en el siguiente orden:o N2 < He < H2

• Obviamente curvas menos empinadas permiten ventana más amplias, menor sacrificio en la eficiencia por desplazamiento de uopt y mayor rango de solutos sujetos a buenas separaciones.

1 => k = 0.52 => k = 1030 m, 0.25 mm, 0.25 µm, He

N2

He

H2

Muestra

Gas Líquido Sólido

* Solvente

Microjeringa

Introducción de muestras

Válvula y loop

* Calentamiento en un vial sellado (HS estático)



Jeringas

Micro jeringas

Para gases

Reforzadas

Inyector “Split / Splitless”



• De alta calidad y durabilidad

• Mínimo sangrado

• Purga del septum:

• Evita la contaminación del sistema

El septum

• Inyección Calienteo Inyección Split/splitlesso Inyección Directa

• con columnas wide-bore (0,53 um)

• Inyección fría• Inyección Cool-on column • Inyección PTV

Inyección Fría y Caliente



Discriminación y descomposición térmica.

• Inyección Caliente (SPL, WBI)o Se observa Discriminación por fenómeno de

destilación y descomposición térmica de la muestra

• Inyección fría (OCI, PTV)o La inyección se ejecuta a baja temperaturao Alta precisión cuantitativa baja influencia de

discriminación y descomposición térmica.

• Discriminación: Fenómeno Destilación (Los componentes pesados condensan en la aguja fría)

• Fraccionamiento en el Aerosol

Relación % de Componentes con punto de ebullición muy distintos

Residuo de pesados

Discriminación



Discriminación

• Técnica de Llenado de la Jeringa• Técnica de la Aguja Fría• Técnica Flujo de Solvente• Técnica de la Aguja Caliente

Nota : La discriminación comienza a > nC20 no se elimina a > nC44 por Inyección Caliente.

Manejo de la jeringa



Inyector SPLIT/SPLITLESS

• Split

• Splitless

Modo “SPLIT”

• Principio: o La muestra es vaporizada en el inyector y luego se ventea

la mayor parte de la misma. Relación Split 5:1 a 1000:1• Cuándo es necesario:

o La capacidad de las columnas WCOT es pequeña, normalmente 10 a 100 ng. por componente.

• Aplicaciones más utilizadas: o Petroquímicas (gasolinas, naftas, etc.).o Alimentos y Sabores (aceites esenciales).o Análisis de rutina para mezclas orgánicas simples o

complejas.



Modo “SPLIT”• Usos del modo SPLIT

o En general para análisis de compuestos principales. Por ej. compuestos con una concentración entre 0,1 a 10 % .

• Ventajas del modo SPLITo Es adecuado para ser usado con cualquier

muestra.o En forma relativamente fácil se obtienen

buenos resultados.o La volatilidad del solvente no es crucial en

relación a la temperatura de la columna.

Inyección “SPLITLESS”

• Principio o La mayor parte de la muestra llega a la columnao Una vez que buena parte de la muestra ingreso a la

columna, se ventea para prevenir el largo coleado del solvente.

o El “efecto solvente” es crucial para obtener buenos resultados.

• Cuando es necesarioo Para constituyentes a nivel de trazas, cuando necesita

mayor sensibilidad y que no pueden hacerse en modo SPLIT.

• Usoso En general para compuestos a nivel de trazas con

concentraciones de 10 ppb a 100 ppm.




• Cierre temporal de la válvula de split• Inserto de cuarzo silizanizado, sin constricción• Efecto solvente• Análisis de trazas• Disminuye vida útil de la columna por sobrecarga• Solventes de PE inferior al de los analitos• No se aplica a compuestos muy volátiles.



Efecto solvente


• Aplicacioneso Muestras ambientales, biomédicas y sabores.

• Ventajas o Recomendado para compuestos trazas

que deban ser analizados con columnas capilares.

o Se deben usar bajas temperaturas en el inyector para evitar vaporización prematura de analitos y solventes (causan picos asimétricos).




• Desventajaso La temperatura inicial de la columna debe ser

compatible con el solvente (20 grados aprox mas baja que el peb).

o El tiempo de vida de la columna puede ser acortado debido a la sobrecarga de la columna.

o El número de solventes que puede usarse es muy reducido. (mas volátiles que la muestras).

o Es dificultoso separar los compuestos volátiles de la muestra del solvente.

Inyector PTV

• Conceptoo Las muestras se introducen en un inyector frio

(levemente por debajo del Punto de ebullición del solvente).

o El solvente se ventea lo mas posible por el flujo de Split.

o La cámara de Vaporización se calienta rápidamente para producir picos de analitos finos

• Inyección en modo PTVo Inyección Split (alta concentración)o Inyección directa (baja concentración)o Inyección de Gran Volumen (análisis de trazas)



Inyector PTV

Características del PTV

• El solvente se ventea disminuyendo el frente del solvente

• Más cantidad de muestra puede ser inyectada frente al OCI, split o splitless

• La diferencia de punto de ebullición del solvente debe ser significativa

• Si se inyecta en exceso hay ensanchamiento de los picos

• 10 µl es el volumen de inyección máximo

VENTAJAS DESVENTAJAS



Evaporación & splitde solutos alto P Eb

Fin calentamiento inyector

Inyección

Calentamiento rápido

Solvente

Tem

p Inye

ctor

Tiempo

Evaporación solvente a temperatura inicial

Eliminación de onda de presión en el PTV

Mejor precisión en la cuantificación

Menor fluctuación de columna &flujo split

Fluctuación reducida de la relación Split

Comparación de Split-SPL & Split-PTV

(Alta precisión cuantitativa)

Otros modos de introducción• Headspace• Purga y trampa• SPME (Micro Extracción de Fase sólida - Solid Phase

Micro Extraction) • Desorción térmica• Pirolizador



Instrumental: Columnas• Horno de columnas:

o Control reproducible de la temperatura de columna (@ 0.01°C)• ANALISIS ISOTERMICO

o Temperatura constanteo Muestras simples (baja dispersión de punto de ebullición de los

compuestos (20-50°C)) • PROGRAMACION DE TEMPERATURAS

o Aumento lineal de la temperatura con el tiempoo Muestras complejas, o Mayor eficiencia, menor tiempo de análisiso Mayor complejidad instrumental

Análisis isotérmico vs. Temperatura programada



Análisis isotérmico vs. Temperatura programada

Ejemplo de programación de la Temperatura



Configuraciones múltiples

UNIVERSALES:Generan una señal para cualquier

sustancia eluida

SELECTIVOS:Detectan algunas sustanciascon determinada propiedad

físico-química

ESPECÍFICOS:Detectan sustancias que

posean determinado elementoO grupo funcional en sus estructuras

DETECTORES: ClasificaciónDispositivos que generan una SEÑAL eléctrica proporcional a la

cantidad eluida de un analito



Clasificación de los detectores en CG

• DETECTORES GENERALES

• DETECTORES ESPECIFICOS

Detector de conductividad térmica (TCD)

• Principio de funcionamiento: o Diferencia de conductividad térmica entre el gas portador

y el soluto que eluye de la columnao Gases de mayor conductividad térmica: H2, He.o Filamento de W-Rh: gran variación de la resistencia con la

temperatura.o Celda del TCD: bloque de acero inoxidable. Provee

temperatura de referencia constante.• Características:

o Sensible a la concentracióno Rango lineal : 104 (4 órdenes)o Análisis de gases.



Salida de la Columna analítica

Salida de referencia

A

B

C D

Data Processor

Coriente Continua A-B

El voltaje entre C-D es cte a flujo de carrier ctedebido a que es cte la temperatura de los filamentos

La elución de los analitos produce:

•mayor temperatura en los filamentos(menor conductividad térmica)

•Cambio en la resistencia

•Cambio de voltaje en C-D

TCD

TCD: máxima intensidad de operación

• Posible daño del filamento

• Depende del gas carrier



Detector de Ionización de llama (FID)

• Principio de funcionamiento:o La conductividad eléctrica de un gas es directamente

proporcional a la concentración de partículas cargadas en el mismo

o Mechero de cuarzo con llama de H2 (d.i. 0,5mm)o Caudales ( H2 : portador : aire ) = ( 1 : 1 : 10 )o Electrodos colectores

• Características:o Sensible al flujo másicoo Rango lineal : 106 (6 órdenes)o Gas portador : N2 , Heo Análisis de compuestos con C e H en sus moléculas.

Esquema del FID

ATENUADOR

PROCESADORDE DATOS



Mecanismo Detección del FID

• Estos radicales reaccionesn en la zona rica en oxigéno (capa externa de la llama)o �CH + O = CHO+ + e-

• El CHO+ es inestable y la reacción con moléculas de agua genera iones H3O+ .o CHO+ + H2O =H3O+ + CO

• Las especies (H2O)nH+ producen la corriente medida.

Respuesta del FID en función de caudal de gases



Detector FID:

• Compuestos que no dan respuestao Compuestos inorgánicos.o Gases Inorgánicos (CO2, CO, SO2, NOX).o Tetracloruro de Carbono.o Sulfuro de Carbono.o Formaldehído.o Ácido Fórmico.

Detector FID:Características de la respuesta

• 1) Influencia del Grupo y el Peso Molecular.



Esquema del ECD

Salida de la columna

Gas Makeup

Colector

salida

63Ni fuente radioativa

10mCi

Procesamiento de datos

N2 usado como gas de arrastre (gas makeup) es ionizado la emisión de

partículas β por el 63Ni.

Genera corriente eléctrica cuando electrones son capturados por el colector (corriente inicial)

N2 N2+� e-

Rad. β

Si eluyen compuestos eletrofílicos :

PCB-PCB � e-

Como PCB- es un compuesto bien mayor comparando con e-, demanda tiempo para alcanzar al colector à disminuye la corriente

eléctrica

Detector termoiónico de llama (FTD) o de Nitrógeno/fósforo (NPD)

• Muy sensible a nitrogenados (unión C-N) y fosforados

• FID modificado, con resistencia de Pt recubierta con RbSO4



Detector fotométrico de llama (FPD)

• Principio de funcionamiento:o La luz emitida por S y P en una llama reductora de H2 es

detectada por un fotomultiplicador.o Se usan filtros de interferencia para cada elemento o S = 394 nm; P = 526 nm

• Características:o Altamente selectivo y sensibleo Análisis de residuos de plaguicidas y contaminantes ambientales.o Gases de alta pureza.

2 RS + aire + O2 = CO2 + 2 SO2

2 SO2 + 4 H2 = 4 H2O + S2

S2 = S2* (quimiluminiscencia)

FPD: Mecanismos



Esquema del FPD

FPD: Performance1. Especificidad y Sensibilidad.



Comparación FID, FTD y FPD

Detector olfativo: snifer



Comparación de detectores para GC

¿Por qué GC-MS?• GC : Excelente en la separación y cuantificación de muestras que

contienen múltiples analitos. Sin embargo existen dificultades en la identificación.

• MS : Excelente en identificación. Sin embargo, presenta dificultades en la separación de muestras que contienen múltiples analitos.

• GC-MS : Separación por GC - identificación por MS. La cuantificación es también factible.

• Luego, la combinación de ambos instrumentos es sinérgica. Separación Identificación Cuantificación

GC +++ - +++

MS X +++ ++

GCMS +++ +++ +++



Análisis Cuali- y Cuantitativo• Información de GC: Tiempo de Retención• Información de MS: Identificación por número

másico y patrón de partición• Cuantificación por curva de calibración

• Diferencias entre GC y GCMSGC : Como la evaluación se realiza por tiempos de retención, la

cuantificación no es posible en picos solapados.GCMS : Aún con tiempos de retención idénticos, la cuantificación

es posible si los números másicos son distintos

• Cuantificación más exactas.

• GCMSMS: Mejor LoD y mayor selectividad en matrices complejas

Técnicas de Ionización en GC/MS• Ionización Impacto Electrónico (EI)

o Ionización Dura, Alta Energíao Información Estructural

• Ionización Químicao Positiva (PCI) o Negativa (NCI) o Ionización Blanda, Baja Energíao Información Peso Molecular



Ionización por Impacto Electrónico (EI)

ΔV = 70eV

ie- e- e-

+

+

+

+

Espectro Masas Pesticidas FosforadosEspectro EI de Diazinon

Espectro NCI de Diazinon



¿Qué información brinda el MS?

• MS brinda información sobre el peso molecular y de estructura• Por ejemplo, del espectro mostrado se puede saber que:

1) El peso molecular es 1302) El número de átomos de Cl es 3

• Cómo Cl tiene un número másico de 35, el peso restante de la molécula es : 130 - (35 x 3) = 25. Una molécula de masa 25 es C2H. Como resultado se concluye que la molécula es C2HCl3(Tricloroetileno).

¿Qué información brinda el MS?• La elucidación

estructural a partir de espectro de masas es difícil.

• La búsqueda de información se realiza por bibliotecas.

• El analito es identificado como Fenitrotion.



Análisis Cuantitativo• En el siguiente cromatograma se observa a los 14 minutos

una co-elución de 2 componentes.• El cromatograma del GC es el mismo que se obtiene en

modo TIC en GCMS• Normalmente, el área del pico es determinada por una

integración línea de base horizontal. El error es elevado.

Análisis Cuantitativo• Con GC-MS, si los compuestos que coeluyen tienen diferentes iones,pueden analizarse con excelente especificidad. Por ejemplo los m/zdel primer pico son 62 y 64, mientras que para el segundo son 78 y 77.

• Cuando se calcula el área de pico, la cuantificación es posible sinefecto de coelución con otros componentes. De esta forma seobtiene resultados más exactos.



Modo de Medición• Modo Scan • Modo SIM (Monitoreo Ion Seleccionado)

núm

ero

de m

asa

Tiempo Tiempo

[Scan] [SIM]

(Cualitativo) (Cuantitativo)

tiempo

m/z

tiempo

m/z

Modo Scan (Barrido)

m/z

Tiempo Retención

TIC : Modo Scan

72

54

152



Modo SIM

Tiempo Retención

m/z=72 m/z=152 m/z=54

Más Alta Sensibilidad que en Modo Scan

Para propósitos de cuantificación

¿Qué es GC-MS/MS ?

CID Gas (Ar)

Primer cuadruplo (Q1)

Segundo cuadrupolo(Celda de colisión)

DetectorFuente de

iones

Bomba de vacío

Tercer cuadrupolo (Q3)

Los iones producto se crean a través de colisiones



GC-MS Vs GC-MS/MS (con EI)extracto de espinaca

Fenvalerato 10ppb

GC-MS GC-MS/MS 20.00 20.25

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0(x10,000)

165.00206.00226.00

� � ��

��

��

��

��

��

��

��

��

Ciflutrina 1,2,3 y 4 10ppb

GC-MS GC-MS/MS

Fenpropatrin 10ppb

GC-MS GC-MS/MS 22.75 23.00 23.25 23.50

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

2.50

2.75(x10,000)

375.00127.00125.00

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

Imibenconazol 10ppb

GC-MS GC-MS/MS

Análisis de metabolitos en orina de rata

Adipic acid-2TMS

Glutaric acid-3TMS

MRM Data• Análisis Target• Cuantificación exacta

Datos Scan• Información cualitativa• Análisis Non-target

100 200 300

14773

26155 158129

97 204 233

MRM 0.1 s

Scan 0.05 s

son posibles a si el espectrómetro es suficientemente rápido lo que genera una gran información cuantitativa y cualitativa

��

��

��

��

� ��

��

Mediciones en modo Scan/MRM



Análisis de perfume

© 2009 SHIMADZU77

Total Ion Chromatogram (TIC)

Cromatograma FID

C

BA

AB

C

Resultado Peak A: 0.13%Peak B: 0.37%Peak C: 1.65%

Análisis cuantitativo con FID, con amplio rango de respuesta

Análisis cualitativo con MS

Análisis simultáneo MS y FID

Peak A mass spectrum

Library search resultD-Limonene

A

Total ion chromatogram (TIC)

Información cualitativa obtenida simultáneamente

Target

-> Mejora la exactitud de la identifiación

Análisis de perfumeAnálisis simultáneo MS y FID



Análisis simultáneo con 3 detectoresFID, FTD, and FPD

• Análisis de aceite de uva

Phosphorus compound

Sulfur compound Sulfur

compoundC

BA

B

Cromatograma FID

Cromatograma FTD

Cromatograma FPD

La selección de la columna• Se basa en 5 parámetros

fundamentaleso Propiedades de la muestrao Tipo de fase estacionariao Diámetro interno de la columna o Espesor del film de fase

estacionariao Largo de la columna

• Veamos entonces, cada uno de estos parámetros



Cromatografía GaseosaCGS:o Fase estacionaria: sólido adsorbente, por ej: gel de sílice,

alúmina, tamiz molecular, polímeros porosos.

o Análisis de compuestos de bajo PM (Gases por lo general)

CGL:Fase estacionaria: líquido orgánico de alto PE:

Polímeros del tipo:• Metil-siliconas : SE-30, OV-1• Poliglicoles : Carbowax 20 M• Poliésteres : DEGS

• Separación por disolución diferencial

Porous Layer Open Tubular

Wall Coated Open Tubular

Empacada / microempacada

Principales tipos de columnas para GC



Tubos para columnas capilares• Sílice Fundida - cuarzo sintético de alta

purezao El exterior esta usualmente recubierto de

poliimidao El interior esta químicamente tratadoo Son las mas habituales

• Acero Inoxidableo Para aplicaciones a alta temperatura de

columna o Minimiza la posibilidad de rotura

Fase estacionaria

• En columnas capilares (WCOT) normalmente se usao Polisiloxanos (siliconas)o Polietilen glicol (PEG)

• La mayoría de las fases estacionarias son poliméricas:o Non-Bondedo Estabilizadaso Cross-linked (pueden lavarse con solvente)



Composición a fase J&W SGE Restek

100% dimethilpolisiloxano DB-1 BP-1 Rtx-1

95% dimetil-5% difenilpolysiloxano

DB-5 BP-5 Rtx-5

Polietilenglycol (PEG) DB-Wax BP-20 Stabilwax

65% dimetil-35% difenilpolisiloxano

DB-35 BP-35 Rtx-5

6% cianopropifhenil-94% dimetilpolysiloxano

DB-624 BP-624 Rtx-624

Fases estacionarias más comunes

cadenasiloxano

Fase estacionaria: Polisiloxanos



5% difenil 95% dimetil polisiloxano

5% 95%

5% fenil 95% metil polisiloxano

Fase estacionaria:Nomenclatura & Estructuras

• Usualmente tienen un grupo Fenilo o derivados de fenilo que son incorporados dentro de la cadena del polímero siloxano

DB-5ms

Rtx-5ms

BPX-5

e.g.

Mejor estabilidad a la temperaturaSe puede ajustar la cantidad de grupos fenilo

Fase Estacionaria: “ms”, versión “bajo sangrado”



• Tipo de fases “WAX” o “FFAP”o Ej: Rtx-WAX, DB-WAX

• Menor estabilidad térmica que los tipos polisiloxano- límites de temperatura más bajos

Fase Estacionaria:Polietilenglicoles (PEG)

Fase estacionaria: Polaridad

• La polaridad de la fase estacionaria esta determinada por la polaridad de los grupos funcionales y sus cantidades relativas.

• La polaridad tiene un efecto pronunciado sobre la retención del compuesto y por ende sobre la separación



• capacidad de la fase estacionaria para diferenciar (retener selectivamente)solutos por medio de las diferencias en las propiedades físicas y químicas, tales como:o la composición química,o la estructura química,o los puntos de ebullición,o la polaridad

Selectividad de la Fase Estacionaria

Grupos

Funcionales

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Muy fuerte

Fuerte

Muy fuerte

Moderado

Moderada

Débil

NoNo

No

PEG

Cianopropil

Fenil

Metil

Puente - HDipoloDispersión

Interacciones

Fase Estacionaria: Interacciones principales



En fases estacionarias NO POLARES• Los compuestos eluyen en orden creciente a sus

puntos de ebullición.• Pero, los puntos de ebullición pueden ser usados

para estimar el orden de elución, solo si los compuestos tienen estructuras o grupos funcionales similares.

• En general, los compuestos con P.eb. que difieren en ³ 30 °C pueden ser separados por la mayoría de las fases estacionarias.

Interacciones entre dispersión y puntos de ebullición

• Algunas fases estacionarias pueden tener interacciones dipolo con los solutoso Esto depende de los grupos funcionales de la

cadena del polímero

o Los grupos cyanopropil, trifluoropropil polisiloxanossustituidos y los PEG tiene interacciones dipolo

o Los polisiloxanos sustituidos con grupos metil o fenilno presentan interacciones dipolo con los solutos.

Fase estacionaria:Interacciones Dipolo



1. p-Xileno2. m-Xileno3. o-Xileno

7. o-Cresol8. p-Cresol9. m-Cresol

4. 1,3-Diclorobenceno5. 1,4-Diclorobenceno6. 1,2-Diclorobenceno

100% metil polysiloxano Trifluoropropil-metil polysiloxano

Ej: Separación de cresoles Efecto de las interacciones dipolo-dipolo

Relación Polaridad-Retenciónalcoholes vs hidrocarburos

Columna: DB-1

30 m x 0.25 mm i.d., 0.25 µm1-Undecanol

n-Tetradecane

1-Dodecanol

n-Tridecane

4.6 5.0 5.85.4 6.66.2 7.0 7.4

100% metil polysiloxano



Relación Polaridad-Retenciónalcoholes vs hidrocarburos

Columna: DB-35MS

30 m x 0.25 mm i.d.0.25 µm n-Tridecane

n-Tetradecane

1-Undecanol

1-Dodecanol

4.4 4.8 5.65.2 6.46.0 6.8 7.2 7.6 8.0

Equivalente a35% fenil65% metil polisiloxano

Parámetros y propiedades de la Columna a considerar

• Parámetros: o Fase Estacionariao Diam. Int.

Columna.o Espesor de film de

la fase Estacionaria (df)

o Largo de la Columna

• Propiedades:o Separacióno Estabilidad Térmica/

Temperatura de operación

o Capacidad de la Columna

o Tiempo Vida/durabilidad

o Actividad/reactividad con la muestra

o Estabilidad Químicadf

di.



Índice de retención• Número obtenido por interpolación, que relaciona el tiempo

de retención de un soluto con el de dos estándares.• El índice de Kováts es definido en cromatografía de gases

utilizando n-alcanos como estándares y realizando una interpolación logarítmica.

Constantes de Mc Reynolds• Miden la interacción de solutos estándar con todas las fases líquidas.

Valores tabulados en bibliografía.

• Fase no polar : ESCUALANO : X’ = Y’ = Z’ = U’ = S’= 0• Ordena las fases por polaridad creciente



Diámetro Interno de la Columna (ID)

• El ID, de la columna afecta la:

o Eficiencia columna (resolución)o Retención de los analitoso Capacidad de carga de la columnao Presión interna de la columnao Flujo de gas Carrier

ID

0.32 mm i.d.15 m, 0. 25 µm

0.25 mm i.d.15 m, 0. 25 µm

Efecto del ID de la columna sobre la resolución



Diámetro Interno de la Columna (ID)

60-meter SPB-1 capillary columns, 2-meter SE-30 packed column.0.25mm & 0.32mm ID columns: 0.25µm film0.53mm & 0.75mm columns: 1.0µm filmCarrier Gas: helium (except as noted)Column Temperature: optimized for approx. equal k' values (145°C-165°C)isothermal test mix (straight chain hydrocarbons and active compounds)

InternalDiameter

0.10mm

0.20mm0.25mm0.32mm0.53mm0.75mm2mm (packed)

SampleCapacity (ng)(each component)

5-10

5-3050-100400-5001000-200010.000-15.00020.000

Efficiency(theoreticalPlates/meter)

7000*

500041703330167011702000

Optimum FlowRate (cc/min)+

0.18 (He)/0.37(H2)0.40.61.02.85.620

Espesor del Film (df)

• El espesor de Film afecta la:o retención del soluto,o resolución del picoo sangrado de la columnao Reactividad de la columnao capacidad de la columna

df



Efectos del espesor de film

1. butanol2. benceno3. 2-pentanona4. C75. 1-nitropropano6. piridina7. C88. C99. C10

30 m, 0.32 mm i.d., Rtx-1, 70º C isotérmico

Espesor del film: Capacidad de carga

Espesor Film (µm)

Diámetro de la columna (mm)

0.25 0.32

0.250.501.00

100~25050~100 75~125250~500100~200 125~250500~1000200~300 250~500

0.53

Rangos Típicos de (en ng)



Relación de fases (β)

< 100• Características

• Mayor sangrado• Alta retención• Alta capacidad de

carga

• Aplicaciones• Compuestos

altamente volátiles o de bajo PM

100 - 400 • Características• Buen compromiso de retención

• Buena capacidad de carga

• Aplicaciones• Lo mas habitual, amplio rango de aplicaciones

> 400• Características• Bajo sangrado• Baja retención• Menor capacidad de carga

• Aplicaciones• Compuestos de alto PM

! ≈ #$%&'

Incremento de la relación de fases

Selección por b• A igual b, similar patrón de elución



Efecto del largo de la columnaAnálisis Isotérmico

1. fenol

2. o-cresol

3. 2,6-xilenol

4. p-cresol

5. m-cresol

6. o-etilfenol

7. 2,4-xylenol

8. 2,5-xylenol

9. 2,3-xylenol

10. p-etilfenol

11. m-etilfenol

12. 3,5-xylenol

13. 3,4-xylenol

4 8 12 16 20 24 28 32 36

1

2

3

4

5

6 7 89

10 1211

13

60 metros

4 8 12 16

30 metros1 2

3

4

5

678

9

10

111213





Columnas rellenas• Material del tubo:

o No debe interactuar con la muestra ni catalizar descomposición. Vidrio, acero inox., cobre, Teflón®.

o Retenedores de relleno:o Lana de vidrio o sílice tratada

• Conectores:o Tuercas de acero inoxidable o bronceo Conos y arandelas para evitar fugas (grafito, Teflón®, aluminio,

goma de siliconas)o Elección según material y diámetro del tubo



Columnas Empacadas

Fases estacionarias para CGS• Separación por adsorción y exclusión por tamaño.• Tamiz molecular: gases permanentes, HC de bajo

PM• Tamiz molecular de carbón : no adsorbe agua;

elución a mayores temperaturas.



Fases estacionarias para CGS• Polímeros porosos:

o PORAPAK o HAYSEP: de distintos tipos (Q, S, R, T, etc.), separan gases, HC, alcoholes, cetonas, NH3, H2O, CO2, freones, etc.

o TENAX : separa compuestos polares de alto P.E.

o CHROMOSORB CENTURY Series (101 - 108)

Análisis CualitativoIdentificación por uso de soluciones patrón



Análisis Cualitativo

Identificación de series homólogas

Análisis Cualitativo

1. Características de la Retención:

• La desviación estándar del tiempo de retención (tR) o el volumen de retención es altamente reproducible. Están en el orden del 0.2-2% dependiendo del instrumento, la columna y el solvente.



Comparación de tR entre diferentes columnas• La identificación correcta de un componente

desconocido debe realizarse bajo distintas condiciones (i.e., distintas fases estacionarias)

• Como una regla empírica, puede considerarse que una identificación es correcta: o en un 90% de los casos, si los tiempos de retención de los

picos son idénticos corridos en una misma condición.o en un 99% de los casos, si los tiempos de retención de los

picos son idénticos corridos en condiciones diferentes.

IS α

-Cho

lest

ane

Cho

lest

erol

1

2

3

4

5

RRT1 = RT1/RTIS

RRT2 = RT2/RTIS

RRT3 = RT3/RTIS

Aumenta la exactitud

Tiempo de retención relativo



• 1) Normalización interna.

• 2) Estándar externo.

• 3) Estándar agregado

1. 2 o 3 con Estándar interno.

Cálculo de la concentración del analito

Normalización InternaÁrea total

Área del componente i

% i = Área Área total



Normalización Interna

: % del componente i en la muestra

: área del pico del componente i

: factor de respuesta del detector para el componente i

Métodos separativos cromatográficos Cromatografía de...

Documents

Transcript of Métodos separativos cromatográficos Cromatografía de...