INTRODUCCIÓN
La adsorción es la retención de una especie
química en los sitios activos de la superficie
de un sólido
La absorción es la retención de una especie
química por parte de una masa y depende
de la tendencia que tiene ésta a formar
mezcla o reaccionar químicamente con la
misma.
Por lo tanto la única función de la fase móvil es la
de transportar el analito a través de la columna
Tipos de cromatografía de gases
Gas- sólido
Se guía por la adsorción.
Sus limitacónes son que este
procreso no es lineal .
La retenci+on del analito sobre la
superficie es semipermanente
Gas líquido
La más usada para el análisis químico
UN POCO DE HISTORIA…
El inicio de la técnica de cromatografía de gases re remonta al año de 1850 con
la separación de anilinas realizada por F.F. Runge.
El científico Ruso Mijail Stwett presento el primer
modelo de cromatografía en columna utilizando
éter de petróleo
En 1954 se logró el primer
cromatógrafo de Gases por el
científico Ray.
TEORÍAS DEL PROCESO CROMATOGRÁFICO
El proceso cromatográfico, aparentemente simple en práctica, es en realidad una
compleja unión de fenómenos tales como hidrodinámica, cinética, termodinámica,
química de superficie y difusión.
Hasta la fecha se han propuesto muchas teorías, que incluyen complejos modelos
matemáticos para poder explicar el comportamiento de los solutos en las columnas
cromatográficas. Las más estudiadas son: La Teoría de los Platos Teóricos (Martin y
Synge), la Teoría Cinética (Van Deemter, Zuiderweg, Klinkenberg y Sjenitzer)
TEORÍA DE LOS PLATOS
• Según la Teoría de los Platos, una columna cromatográfica está
constituída por una serie de platos que contiene una fase estacionaria.
• La principal desventaja de la Teoría de los Platos Teóricos es la falta de
conexión entre la eficiencia de la columna cromatográfica, el tamaño de
la partícula, la difusión, la velocidad de flujo y la temperatura.
• La otra desventaja es que utiliza un modelo basado en muchas
suposiciones.
Ecuación que rige esta teoría es:
• N = 16(tr/w)2
PARTES DEL CROMATÓGRAFO DE
GASES
GAS PORTADOR
• El gas portador cumple básicamente dos propósitos: Transportar los componentes
de la muestra, y crear una matriz adecuada para el detector.
• Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:-Debe ser inerte para evitar
interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria) -Debe ser capaz
de minimizar la difusión gaseosa -Fácilmente disponible y puro -Económico Adecuado al detector a utilizar
SISTEMA DE INYECCIÓN DE
MUESTRA
• La inyección de muestra es un apartado crítico, ya que se debe inyectar una
cantidad adecuada, y debe introducirse de tal forma que sea rápida.
• El método más utilizado emplea una microjeringa.
COLUMNAS Y SISTEMAS DE CONTROL DE TEMPERATURA
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En GC se emplean dos tipos de columnas:
Las empaquetadas o de relleno
Las tubulares abiertas o capilares.
Tienen mayor rapidez y eficiencia.
La longitud de estas columnas es variable, de 2 a 60 m
Construidas en acero inoxidable, vidrio, sílice fundida o teflón.
Debido a su longitud y a la necesidad de ser introducidas en un horno.
las columnas suelen enrollarse en una forma helicolidal con diámetros de 10 a 30
cm.
ALGUNOS TIPOS DE DETECTORES:
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Detector de ionización de llama.
Detector de conductividad térmica.
Detector termoiónico.
Detector de captura de electrones.
Detector de emisión atómica.
TEORÍA CINÉTICA
•
Considera el proceso de la cromatografía en función de
los factores cinéticos que intervienen en el.
•
Estos factores son las diferentes rutas que toma un
soluto durante su movimiento a través del empaque de
la columna provocando variaciones en la velocidad de
flujo.
•
La difusión axial o longitudinal del soluto en la fase
móvil.
DETECTORES
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Clasificación:
Según su grado de selectividad: universales y especificas.
Destructivos y no destructivos : si destruyen la muestra o no
Dependientes del flujo masico
Dependientes de la concentración
DETECTORES
• Características:
• Adecuada sensibilidad: 10-15 a 10-8 g / solutos
• Buena estabilidad y reproducibilidad
• Intervalo de temperaturas de trabajo comprendido desde la temperatura ambiente
hasta al menos 400°C
• Tiempo de respuesta corto que sea independiente del caudal
• Alta fiabilidad y manejo sencillo
• Una respuesta semejante para todos los solutos o una respuesta altamente
predecible para uno o mas tipos de solutos.
TIPOS DE DETECTORES
• Detector de Ionización de flama (FID) :
Responde al numero de átomos de carbono que entran al detector por unidad de
tiempo, es un detector mas sensible a la masa que a la concentración.
Es insensible a los gases no combustibles como H2O, CO2 y SO2.
Intervalo lineal de 107
Es muy utilizado en análisis de compuestos orgánicos incluyendo aquellos que están
contaminados con agua y dióxidos de azufre.
•Respuesta tanto a especies orgánicas como inorgánicas.
Detector de conductividad térmica (TCD) :
•Amplio intervalo dinámico lineal (105)
•No destruye la muestra lo que permite recoger los solutos
después de la detección.
Detectores de quimioluminiscencia de azufre (SCD):
•Es especialmente útil en la detección de contaminantes como mercaptanos.
•Se basa en la reacción entre ciertos compuestos azufrados y el ozono.
Detector de captura de electrones (ECD):
•Altamente utilizado para análisis de compuestos halogenados, por ejemplo
productos como pesticidas.
•Sensible a grupos funcionales electronegativos como halógenos, peróxidos, y grupos
nitro.
•No es sensible a alcoholes, aminas e hidrocarburos.
• Detectores termoiónicos (TID):
• Selectivo de compuestos orgánicos que contienen fósforo y nitrógeno
• En comparación con el detector de llama es 500 veces mas sensible para los
compuestos que contienen fósforo y 50 veces mas sensible para los compuestos
que contiene nitrógeno.
• Detector de emisión atómica (AED):
• Utiliza un plasma de helio que atomiza los elementos en la muestra, excita el
sistema electrónico del átomo y se obtienen los espectros de emisión atómica de
los elementos presentes.
• Se utiliza un espectrofotómetro que detecta la radiación en el rango de 170 nm a
780 nm.
CROMATOGRAMA
Es el resultado gráfico de la cromatografía. En el caso de
separación óptima, los diferentes picos o manchas del
cromatograma se corresponden a los componentes de la mezcla
separada. Un cromatograma es un grafico que representa la
respuesta del detector en función del tiempo. Muestra lo que
podrá observarse cuando una mezcla y un componente
desconocido se separa por cromatografía de gases.
Cromatograma con Picos No Resueltos
Cromatograma con Picos Resueltos
En el eje X se representa el tiempo de retención, y en el eje Y una
señal (obtenida, por ejemplo, a partir de un espectrofotómetro,
un espectrómetro de masas o cualquier otro de los diversos
detectores) correspondiente a la respuesta creada por los
diferentes analitos existentes en la muestra. En el caso de un
sistema óptimo, la señal es proporcional a la concentración del
analito específico separado.
INTERPRETACIÓN DE UN CROMATOGRAMA
Los siguientes términos son los utilizados en un
cromatograma típico y recomendados por la IUPAC:
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Line Base
Pico Cromatográfico
Base del Pico
Área del Pico
Altura del Pico
Ancho del Pico
Ancho del Pico a la mitad de la Altura
• Altura del Pico: Medida que se efectúa, para cada pico de interés, desde
la línea base hasta el máximo del pico. Las desviaciones en la línea base
se pueden compensar por interpolación de ésta entre el principio y el
final del pico.
• Área del Pico:
Integración Manual:
 Métodos Geométricos (triangulación).
 Métodos Mecánicos (Planiméricos, Corte y Pesada).
Integración Automática:
 Electromecánica
 Electrónica
ANÁLISIS CUALITATIVO
Los procedimientos para identificación de los picos cromatográficos podemos dividirlos en dos
categorías:
• Identificación Cromatográfica
– Por Datos de Retención
– Por Serie Homólogas (Indices de Retención de Kovacs)
• Identificación No Cromatográfica
– Análisis Clásicos
– Identificación por:
• Adición de Estándar
• Formación de Derivados
• Sustracción de un Componente
– Identificación con Técnicas Auxiliares: UV, IR, MS, RMN
Conclusiones
La cromatografía de gases es una técnica muy útil de separación y
determinación de compuestos orgánicos volátiles y semi-volátiles que sean
térmicamente estables. Acoplada a la espectrometría de masas, permite una
identificación inequívoca de los distintos componentes separados sin
necesidad de disponer de patrones de los mismos. En caso de poder
comparar con los correspondientes patrones, se puede llevar a cabo, además,
el análisis cuantitativo de los compuestos identificados.
BIBLIOGRAFÍA
Skoog , Holler, Nieman « Análisis Instrumental»
http://www.quiminet.com/ar9/ar_hgsAhgsAaasd-la-cromatografia-degases.htm
http://www.pucpr.edu/marc/facultad/mrodriguez/PDF/Q420/Capitulo%2027.pdf
http://www.marsopa.es/page3/assets/Tema%204A.pdf
http://www.scribd.com/doc/20708873/cromatografia-de-gases
http://www.chem.agilent.com/esMX/products/instruments/gc/pages/default.aspx
http://www.elergonomista.com/tecnicas/cg.htm
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Un poco de historia…