TEMA 16. Introducción a las separaciones cromatográficas

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO

Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13

1

1. Fundamentos

2. Clasificación

3. El proceso cromatográfico

4. Parámetros fundamentales

5. Aplicaciones de la cromatografía

2



CONTENIDOS



1. Fundamentos

Fig.1

Tswett (1872-1919)

Fase

móvil

Fase

estacionaria

Pigmentos

vegetales

Chroma: color

Graphein: escribirCROMATOGRAFÍA

1903: usó columnas de adsorción para separar pigmentos vegetales

3

• 2A. Según la disposición de la fase estacionaria:

– Cromatografía plana:• Cromatografía en capa fina• Cromatografía en papel

– Cromatografía en columna• Cromatografía de líquidos • Cromatografía de gases• Cromatografía de fluidos supercríticos



2. Clasificación

4

Fase estacionariaPapel Cromatografía en papel

Adsorbente sobre soporte Cromatografía

en capa finaGel de sílice, poliamida….Lámina de vidrio, de plástico o

metálica



2. ClasificaciónCROMATOGRAFÍA PLANA

METODOLOGÍA DE TRABAJO

12 3 4

5

Papel

Tapadera

Frente defase móvil

Fasemóvil

Fig.1

5

CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA



2. Clasificación

Faseestacionaria

Fasemóvil

Muestra(A+B)

A

B

A B

6

B

B

• 2B. Según el tipo de fase móvil:

• Cromatografía de líquidos (LC) • Cromatografía de gases (GC)

• Cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)



2. Clasificación

En columna o en superficie plana

En columna

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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS EN COLUMNA

Método Técnica Fase estacionaria Tipo de equilibrio

LC Reparto Líquido adsorbido sobre un sólido Distribución entre líquidos inmiscibles

Adsorción Sólido Adsorción

Intercambio iónico Resina de Intercambio Iónico Intercambio iónico

Exclusión por tamaños

Líquido en intersticios de un sólido polimérico

Distribución/Exclusión

GC Gas-líquido Líquido adsorbido sobre un sólido Distribución entre gas y líquido

Gas-sólido Sólido Adsorción

SFC Especies orgánicas enlazadas a superficie sólida

Distribución entre fluido supercrítico y superficie enlazada



2. Clasificación

8




Detector● ● ● ●

Faseestacionaria

Fasemóvil

Muestra(A+B)

●

A

B

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

●●

Se

ña

l an

alít

ica

Tiempo, min t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

A B

B

B

A

B

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Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICOGrado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos

Curso académico: 2012/13


ENSANCHAMIENTO DE BANDAS

Columna

Comienzo

Perfil de concentración

Tiempo

Fig.1

Fig.2

10



4. Parámetros fundamentalesR

espu

esta

del

det

ecto

r

Tiempo

Inyección

CH4 Octano Noidentificado Nonano

tr´ = tr - tm

11

Fig.1

Factor de retención (k)

k << 1: elución demasiado rápida

k~ 20-30: elución demasiado lenta

2 < k < 10: elución ideal

´r m r

m m

t t tk

t t




Factor de selectividad (α)

A

Bk

k

α = 1: Los compuestos no están separados

α > 1: Los máximos de los picos cromatográficosestán separados

12

Volumen de retención (Vr)

ur : caudal de la fase móvilr r rV t u




Res

pues

ta d

el d

etec

tor

Tiempot = 0Inyección

Punto de inflexión

tr

wi

wh

wbwi = 2σ

wh = 2,35σ

wb = 4σ

wb = 2wi

wb = 1,7wh

ANCHURAS CARACTERÍSTICAS

13

Fig.1




EFICACIA DE UNA COLUMNA: H, L

2

16

b

R

wt

N

LN

H

L

H

«Martin y Synge»

2

HL

wb = 4σ

LN

H

1

n

ii

NN

n

«n compuestos en el cromatograma»:

14

Factor de resolución (Rs)

Rs= Δt

wb,A + wb,B

2




Rs ≥ 1,5: separación ideal

1,5 > Rs > 1: separación aceptable

Rs < 1: separación inaceptable15

Fig.1




Resolución = 0,5

Resolución = 0,75

Resolución = 1 Resolución

= 1,5

Tiempo Tiempo

Señ

alS

eñal

Señ

alS

eñal

16

F1



5. Aplicaciones de la cromatografíaANÁLISIS CUALITATIVO

Se

ña

l an

alít

ica

Tiempo

CH4 Octano Nonano Decano

Disolución estándar

Se

ña

l an

alít

ica

Tiempo

CH4 Octano ¿Nonano? ¿Decano?

Muestra

La muestra no contienemetano ni octano.Si los contiene será a concentraciones inferioresa los correspondienteslímites de detección

Identificación positiva: - Comparación de datos de retención - Uso de detectores en línea

17

F1



ANÁLISIS CUANTITATIVO

Señ

al a

nal

ític

a

Tiempotrtm

Altura, h

Área

MÉTODOS DE ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CUANTITATIVO1. Calibración con patrones

Concentración, ng ml-1

0 5 10 15 20 25 30

Área de pico, s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Preparación de disoluciones patrón

Obtención de sus cromatogramas


18

Fig.1

B. Método del estándar interno




Concentración, ng ml-1

0 10 20 30 40 50 60

Area de pico/A

rea del estándar interno

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Tiempo

Señ

al a

nalít

ica

Analito 1

Analito 2

Estándarinterno

Se añade a disolucionespatrón y a muestras

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Fig.1

-Logo encabezado de páginas OCW-UM. Autor: Universidad de Murcia. Dirección web: http://ocw.um.es-Página 3, Fig.1. Dirección web: http://es.wikipedia.org/wiki/Mija%C3%ADl_Tsvet.

-Página 5, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatography_tank.png.-Página 10, Fig.1 y Fig.2. Dirección web: http://bcs.whfreeman.com/qca/default.asp.-Páginas 11, 13, 15 y 17, Fig.1. Dirección web: http://bcs.whfreeman.com/qca/default.asp.-Página 18, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatogram_1.jpg. Autor: CCC/CHT Original uploader was Sortjai at nl.wikipedia.-Página 19, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatogram.png. Autor: User Dubaj on sk.wikipedia

CRÉDITOS DE LAS ILUSTRACIONES – PICTURES COPYRIGHTS

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