Curso de cg sp

CURSO TEÓRICO -
PRÁCTICO

CROMATOGRAFÍA
DE
GASES

Página 1 M.Sc. Segundo M. Miranda Leyva 03/11/12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

CROMATOGRAFIA
GAS-LIQUIDO (GLC)
CURSO: TEÓRICO - PRÁCTICO
Profesor:

M.Sc. Q.F. Segundo M. Miranda Leyva

Definición.- Fundamentos
Instrumentación para GLC.- Componentes básicos
Contenidos Gases portadores.- Características
Columnas y materiales de empaque.-
Características
Detectores

The new Agilent 7890A Gas
Chromatograph


Cromatografía de gases


CROMATOGRAFIA
• El método más general para tratar una
interferencia,
– consiste en la separación física del analito.
• Hoy en día el método más utilizado con este fin
es la cromatografía.


DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA
CROMATOGRAFIA
• Grupo variado e importante de métodos para
– separar, aislar e identificar componentes
estrechamente relacionados;
• muchas de estas separaciones son imposibles por otros
medios.
• Se emplea una fase estacionaria y una fase
móvil.
– Los componentes son transportados a través de la
fase estacionaria por medio de la fase móvil;
• la separación se basa en las diferencias de velocidad de
migración de los componentes de la muestra.


Proceso cromatográfico

• Los componentes que se desea separar
deben ser solubles en la fase móvil.
– Deben ser capaces de interaccionar con la
fase estacionaria ya sea disolviéndose en
ella, adsorbiéndose, o reaccionando con
ella en forma química.
• Como consecuencia, durante la separación los
componentes se distribuyen entre ambas fases.


Cromatografía en columna empacada

• La fase estacionaria es
– un sólido finamente dividido
• sostenido en un estrecho tubo de vidrio o metal.
• La fase móvil, puede ser
– líquido o gas,
• se obliga a pasar a través del sólido bajo
presión.


Cromatografía en columna capilar

• Las columnas capilares tienen diámetros internos (DI)
de menos de 1 mm y la pared interna está recubiertas
con una película de fase estacionaria.
– Las columnas con DI de 530 μm se llaman de megaporo; y
– las con DI de 100 μm se llaman de microporo.
• La cromatografía de gases capilar ha reemplazado a
la cromatografía de gases en columna empacada; por
– la alta eficiencia de la primera: 200 000 platos teóricos en
comparación con
• sólo 10 000 o menos de las columnas empacadas.


Cromatografo de Gases


Cromatografía de gases.
• Existen dos tipos generales
decromatografía de gases (CG):
– Cromatografía Gas-Sólido
• Fase estacionaria: Sólido
– Cromatografía Gas-Liquido
• Fase estacionaria: Liquido inmovilizado


Principios de la CG
• Volumen de retención: Se tienen en cuenta los
efectos de presión y temperatura.
– VR= tR ·F VM= tM ·F
– Retenida no retenida
• F=flujo volumétrico promedio (mL/min), se
estima midiendo la velocidad del gas de salida
de la columna usando un medidor de pompas de
jabón.
– Pero medir VR y VM depende de
• la presión dentro de la columna
• la temperatura de la columna

Principios de la CG
• VR y VM dependen de la presión
promedio dentro de la columna
• La columna tiene una resistencia al flujo
– En la entrada, P= alta, F= bajo
– En la salida, P= baja, F= alto
• P·F= constante
• El factor de la caída de presión j se usa para
calcular la presión promedio desde la presión de
entrada Pinlet y la presión de salida Poutlet


Medidor de pompas de jabón


Principios de la CG
Factor de caída de presión j:

Volumen de retención corregido:


Principios de la CG

Volumen de retención especifico


Principios de la CG
• Relacion entre Vg y K

• ρFe ; densidad de la fase estacionaria
• Vg ; parámetro útil para identificar especies
– Vg depende de la constante de distribución para una
T dada


Sistema de Inyección
• La eficacia de la columna requiere que la
muestra sea de un tamaño apropiado.
– Es necesario que la muestra sea como un
tapón de vapor.
• La inyección lenta de muestras demasiado
grandes
– Provoca
• Ensanchamiento de las bandas y mala resolución


Sistema de Inyección
• En general, se inyecta la muestra con
una micro jeringa a través de un
septum.
– Que esta situado
• En una cámara de vaporización instantánea en
la cabeza de columna.
– La cámara debe estar
• 50 ºC por encima del punto de ebullición del
compuesto mas volátil.


Sistema de inyección
• Split: Método de rutina
• 0.1-1% de la muestra va a la columna Resto a desperdicios
• Splitless: Toda la muestra va a la columna
• Ideal para análisis cuantitativo
• Solo para análisis de trazas o muestras de baja
concentración
• On-column: Para muestras que se descomponen por
encima de su punto de ebullición - portal de inyección no
calentado
• Columna: a una temperatura baja
• Muestra: condensada en una estrecha
• Cromatografía: comienza al calentar la columna.


CG. Sistema de Inyección


Configuración del horno
• La temperatura de la columna
– Dependiente de:
• Punto de ebullición de la muestra y
• Grado de separación requerido.
• Programa de temperaturas:
– Se utiliza para:
• Muestras con un amplio intervalo de puntos de
ebullición.


Elución isotérmica


Programa de temperaturas


Programa de temperatura
• Si la temperatura aumenta,
– La presión de vapor del analito aumenta, y
• Se eluye mas rápidamente.
• La columna
– Alcanza la temperatura durante la
separación, y
• Las especies se separan según su rango de
polaridades o presión de vapor.


Detectores. Características
• NECESARIO
– Adecuada sensibilidad (10-8-10-15 g soluto/s)
– Buena estabilidad y reproducibilidad
– Respuesta lineal a varios ordenes de magnitud
– Intervalo de temperaturas (0- 400ºC)
• DESEADO
– Tiempo de respuesta corto
– Alta fiabilidad y manejo sencillo
– Respuesta semejante para todos los analitos
– No destructivo de la muestra


Sistemas de detección


Detector de Ionización de Llama (FID)


Detector de Ionización de Llama
(FID)
• Los compuestos orgánicos se pirolizan en llama de H 2/Aire,
produciendo iones y electrones que conduce la electricidad a través
de la llama.
• La señal depende del número de átomos de C que entra por unidad
de tiempo. Detector sensible a la masa.
• Se aplica a compuestos orgánicos. Poco sensible a grupos
carbonilos, aminas, alcoholes.
• No sensitivo a no-combustibles-H2O, CO2, SO2, NOx
• Elevada sensibilidad (10-13 g/s)
• Gran intervalo lineal, (107)
• Bajo ruido
• Destructivo de la muestra.


Detector de Conductividad Térmica (TCD)


GC-MS (espectrometría de masa)

• MS: mide la razón masa/radio (m/z) de los iones
producidos por la muestra.
– La mayoría de los iones que se generan están
univalentemente cargados.


Detector Quimiluminiscente de
Azufre (SCD)

• Se basa en una reacción entre ciertos
compuestos de azufre y ozono. El eluyente
se mezcla con H2 y aire y se queman en un
FID.
– Los gases resultantes se mezclan con
ozono generando luminiscencia.
• La intensidad de luminiscencia es
proporcional a la concentración de azufre.
– Útil para cuantificar mercaptanos.

Detector de captura de electrones
(ECD)
• El eluyente pasa sobre un emisor beta (Ni-63) y
provoca la ionización del gas portador.
– En ausencia de especies orgánicas se obtiene una corriente
constante.
– La corriente disminuye en presencia de moléculas orgánicas
que tienden a capturar los electrones.
– Selectivo a compuestos con grupos funcionales
electronegativos (halógenos, quinonas, nitros, peróxidos).
– Altamente sensible, bajo rango lineal.
– No alteran la muestra significativamente.


Detector de emisión atómica

• El eluyente se introduce en un plasma
de He obtenido por microondas, que
– se acopla a un espectrofotómetro de
emisión.
– Aplicación:
• análisis de los componentes de la gasolina y
derivados.


Detector de emisión atómica


Detector Termoiónico (TID)

• Detector selectivo para compuestos orgánicos que
contienen P y N.
– Útil en la determinación de pesticidas.
• Semejante a FID.
– El fluyente se quema en una llama que fluye
alrededor de una bola de silicato de rubidio
calentada eléctricamente (600-800 C).
• No esta bien establecido el mecanismo pero eso
hace que se produzcan gran cantidad de iones a
partir de las moléculas que contienen P y N.


Otros Detectores

• Detector de fotoionización
– El eluyente se irradia con luz UV
provocando la ionización de las moléculas
• Detector fotométrico de llama
– Análisis de pesticidas e hidrocarburos
– Selectivo a compuestos que contienen S y
P.


Columnas y fases estacionarias en
CG

• Dos tipos de columnas
– Empaquetadas
• Material de soporte sólido formado por
partículas de sílice recubiertas con liquido
(100-300 μm diámetro) en un tubo de vidrio.
• Ideal para gran escala pero lenta e ineficiente
– Capilares/ tubulares abiertas


Columnas capilares/tubulares
abiertas
• Ideal para una mayor velocidad de análisis y eficacia,
solo aplicable a muestras pequeñas
– WCOT (wall coated open tubular) < 1 μm de líquido
recubriendo el interior de un tubo de sílice.
• Actualmente, se utilizan capilares de sílice fundida con un
recubrimiento externo protector de poliimida.
– SCOT ( support coated open tubular ) 30 μm de líquido
soportado en el interior de un tubo de sílice.
• La superficie interna esta revestida de una capa fina tal
como tierra de diatomeas.


Soporte


Columnas tubulares abiertas


Columnas empaquetadas

• Se fabrican con tubos de vidrio, metal, con
longitud de 2 a 3 metros y diámetro de 4 mm
– Se empaquetan con un material de relleno sólido
finamente dividido y homogéneo.
– El material de relleno se puede recubrir con una
delgada capa de FE liquida (SCOT).


Tamaños de partículas
• Eficacia aumenta con la disminución de la partícula.
• La diferencia de presión varia inversamente con el
cuadrado del diámetro de la partícula.
• No es conveniente trabajar con presiones superiores a
50 psi.
• Las partículas son por lo general de 250-170
micrómetros


Materiales de soporte sólidos

• Sirven para retener y ubicar la fase estacionaria
– Partículas esféricas, pequeñas, uniformes, buena
resistencia física, superficies especifica de 1m2/g.
• Tierras de diatomeas:
– Esqueletos de miles de especies de plantas
unicelulares que habitaban mares y lagos.


A todos ustedes

No pidas a la vida

¡Aquello que temes vivir!

Muchas Gracias

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