Detectores en Cromatografía de
Gases
Karla Acevedo
Sergio Huesca
Esteban Polanco
Melissa Ramírez
Laura Rivero
Elisa Santos
Revela la presencia de las sustancias eluídas a la salida de la columna cromatográfica.
Es capaz de convertir una propiedad física, no medible directamente, en una señal
elaborable y ofrecernos información sobre la naturaleza y magnitud de la propiedad
física.
Funciona comparando una propiedad física entre el gas portador puro y el mismo gas
portador llevando cada uno de los componentes que previamente se han separado en la
columna traduciéndolo en una señal que se amplificará mediante un registrador gráfico
ó integrador permitiendo indicar el momento que salen de la columna los componentes.
Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle, Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551
Se localiza en la salida de la columna de separación, reacciona ante la
presencia de los componentes individuales conforme abandonan la
columna.
El volumen del detector debe ser pequeño para prevenir el
remezclado de los componentes separados en la columna.
Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle, Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551
La salida eléctrica analógica del detector se amplifica y después
se envía directamente a un registrador de tira continua, o se
convierte en una señal digital y se envía a un sistema de
microcomputadora.
Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle, Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551
Los detectores usados en cromatografía de gases pueden dividirse en forma
genérica en
- Universales - Tienen la ventaja de responder ante cualquier
compuesto que eluya de la columna, sin embargo cuando se procede al
análisis de mezclas complejas tiene serios inconvenientes
- Específicos – Tiene la ventaja de responder únicamente frente a un
grupo limitado de compuestos, ofreciendo cromatogramas muy
simplificados
- Selectivo - Son aquellos que la superficie absorbente tiene distinta
respuesta según sea la longitud de onda de la radiación incidente.
Entre ellos están las fotocélulas y los fotomultiplicadores
Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle, Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551
Existen otro tipo de clasificaciones que no son menos importantes
pero no es muy común clasificarlos así.
 Detectores Destructivos y No destructivos
 Detectores según su modo de respuesta
Dependientes del Flujo Másico
Dependiente de la Concentración
 Detectores según el proceso de detección
TIPOS DE DETECTORES
Detectores de
conductividad térmica
(TCD)
 Tipo de muestras: Detector
Universal.
 Cualidades:
• Simples
• Intervalo dinámico bastante
lineal
• No destruye la muestra
• Los solutos se pueden
recuperar tras su detección.
 Desventajas:
• Menor sensibilidad a frente
otros detectores.
Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental; 5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769.
Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed; McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.
Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and company; EUA, 200; pp 541-543.
Detector de
ionización de flama.
(FID)
Forma una llama que ioniza el
eluato, produciendo radicales
C-H y éstos producen iones + .
 Tipo de muestra: hidrocarburos.
 Selectividad: Sustancias que
contengan uniones C-H en su
estructura.
 Cualidades:
• Muy sensible
• Poco ruidoso.
• Da una respuesta bastante lineal.
• Resistente y fácil de usar.
 Desventajas:
• Destruye la muestra.
Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental; 5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769.
Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed; McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.
Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and company; EUA, 200; pp 541-543.
Detector de fotoionización
• Utiliza una fuente de UV de
vacío para ionizar
compuestos aromáticos y
no saturados, pero apenas
responde a hidrocarburos
saturados.
• Recoge y mide los
electrones producidos por
ionización de estos
compuestos.
Harris, D. Análisis quimico cuantitativo. Editorial Reverté. 2da ed. España. 2001, pp 672
Detector fotométrico de llama
• Mide la emisión óptica procedente del fósforo,
azufre, plomo, estaño y algún otro elemento
concreto.
• Cuando el eluato pasa por una llama de H2aire, análoga a la del detector de ionización de
llama, los átomos excitados emiten luz
característica.
Harris, D. Análisis quimico cuantitativo. Editorial Reverté. 2da ed. España. 2001, pp 672
Detector de captura electrónica
(ECD)
• El efluente pasa sobre un emisor β (Ni-63) y un electrón de
éste provoca la ionización del gas portador y se produce
una ráfaga de electrones.
• En ausencia de especies orgánicas se obtiene una
corriente constante, pero en presencia de ellas la
corriente disminuye por su tendencia a capturar
electrones.
• Es muy sensible a compuestos con grupos funcionales
electronegativos como halógenos, peróxidos, nitro y
quinonas. Insensible a grupos como aminas, alcoholes e
hidrocarburos.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
Éstos detectores son altamente sensibles y no
alteran la muestra de manera significativa.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
Detector termoiónico (TID)
• El detector termoiónico también llamado “de llama alcalina” es un
FID modificado poniendole una bolita de vidrio que contiene
RbSO4.
• Selectivo de los compuestos orgánicos que contengan átomos de
fósforo y nitrógeno.
• Comparado con un FID normal, es unas 500 veces más sensible para
los compuestos que contienen fósforo y unas 50 veces más sensible
a las especies nitrogenadas.
• No se puede usar N2 como gas acarreador.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
Un detector termoiónico posee la
siguiente configuración:
1.-El gas de la salida se mezcla con hidrógeno, pasa a través de la llama, y se
quema.
2.-El gas caliente fluye alrededor de una bola de silicato de rubidio calentada
eléctricamente, la cual se mantiene a unos 180 V con respecto al colector.
3.-La bola caliente forma un plasma que alcanza una temperatura de 600 a 800°C.
4.-Al pasar por el plasma se forman una gran cantidad de iones a partir de las
moléculas de fósforo y nitrógeno, las cuales de utilizan para la determinación de
los compuestos
5.-Al tener el medio conductor dicha diferencia de potencial permite la aparición
de una pequeña corriente eléctrica amplificable y medible. Por lo general, la
intensidad de la corriente será proporcional al número de iones formados, y por
tanto a la cantidad de analito.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
Detector de Emisión Atómica
• Utiliza la intensidad de una luz emitida por flama, plasma
o chispa, a una longitud de onda particular, para
cuantificar elementos.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
Detector de Quimioluminiscencia
• La reactividad de compuestos que contienen
sulfuro permite su detección.
• Los compuestos con sulfuro dan ciertas
propiedades a alimentos y bebidas, y están
presentes en el petróleo.
se oxida el
sulfuro a SO2
reacciona con
H2 y produce
SO
reacciona con
O3 formando
SO2 excitado
El SO2 genera
luz cuando
regresa a su
estado basal.
Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260-261.
Detector de Quimioluminiscencia
• Ventjas: bajo límite de deteccióm, analiza
hasta picogramos.
• El uso de este detectorcombina la
especificidad y la supresión de la matriz, en un
nivel de de detección bajo.
Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260-261.
De transformada de Fourier
Haz de radiación es
generado por la
fuente
Se dirige al
interferómetro
Rayo láser de HeNe para conocer la
longitud a la que se
da la absorción
Llega a un detector
El rayo pasa por la
muestra
Un espejo conduce
el rayo hacia la
muestra
El interferómetro , que sustituye a un monocromador, es fundamental ya que
proporciona un interferograma (representación de la intensidad vs. Tiempo).
Una operación matemática (transformada de Fourier), permite separar las frecuencias
de absorción individuales, produciendo un espectro.
Sierra, I., Pérez, D., Gómez, S., Morante, S. Análisis Instrumental. Netbiblo: España, 2010. pp. 79-80.
De transformada de Fourier
• Ventajas: Gran sensibilidad, buena resolución,
alta velocidad de adquisición de datos.
• Desventajas: Costosos, necesitan un
ordenador que decodifique los datos.
Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768
COMPATIBILIDAD DE LOS DETECTORES
CON LA FASE ESTACIONARIA
Ionización por Flama
En columnas capilares
angostas requiere un
gas soporte para
mayor sensibilidad
(N2)
Cantidad mínima
detectable de
compuestos
orgánicos: 10-100
pg, dependiendo
de la estructura.
Flujo total
(columna + gas
soporte)
preferente: 20-60
mL/min
Jennings, W., Shibamoto, T. Qualitative Analysis of Flkavor and Fragrance Volatiles by Glass Capillary Gas Chromatography. Academic Press: EUA, 1980.
McMinn. D. Gas Chromatograpgy: Detectors: General. Gonzaga University: EUA, 2000.
Conductividad Térmica
Mayormente para
columnas empacadas
El uso de capilares
con diámetros
mayores (0.75 mm)
aumenta la
sensibilidad.
Columnas capilares
pueden usarse,
pero con menor
sensibilidad.
En celdas de 5 µL se
recomienda el uso
de gas soporte.
Celdas de 100 µL se
usan con columnas
de 530µm de
diámetro sin gas
adicional.
Jennings, W., Shibamoto, T. Qualitative Analysis of Flkavor and Fragrance Volatiles by Glass Capillary Gas Chromatography. Academic Press: EUA, 1980.
McMinn. D. Gas Chromatograpgy: Detectors: General. Gonzaga University: EUA, 2000.
Espectrómetro de Masas
La interfase debe tener un
volumen muerto mínimo.
Con columnas
empaquetadas debe
reducirse el flujo que
entrará al
espectrómetro
usando separadores.
La interfase debe
reducir la presión
Jennings, W., Shibamoto, T. Qualitative Analysis of Flkavor and Fragrance Volatiles by Glass Capillary Gas Chromatography. Academic Press: EUA, 1980.
McMinn. D. Gas Chromatograpgy: Detectors: General. Gonzaga University: EUA, 2000.
De Captura de Electrones
Usa
Nitrógeno
como gas
soporte
La
sensibilidad
se duplica si
se emplea
Argón en vez
de Nitrógeno.
Jennings, W., Shibamoto, T. Qualitative Analysis of Flkavor and Fragrance Volatiles by Glass Capillary Gas Chromatography. Academic Press: EUA, 1980.
McMinn. D. Gas Chromatograpgy: Detectors: General. Gonzaga University: EUA, 2000.
Ejemplos de acoplamiento
Para detectar
conservativos
en alimentos
• Inyector: Split/splitless
• Detector de Ionización por Flama
• Columna: 30m×320µm×0.25µm
• Fase estacionaria: HP-Innowax
(polietilenglicol)
Para detectar
pesticidas en
alimentos
• Inyector: Split/splitless
• Detector de Captura de Electrones
• Columna: 30m×320µm×0.25µm
• Fase estacionaria: Agilent J&W HP-1701
• Gas Portador: N2
Agilent Technologies. GC & GC/MS Columns.
http://www.chem.agilent.com/en-US/products-services/Columns-Sample-Preparation/GC-GC-MS-Columns/Capillary/HP-INNOWax/Pages/default.aspx
Consultado Marzo 2014
Referencias
• Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle,
Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial
Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551
• Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental;
5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769.
• Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed;
McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.
• Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and
company; EUA, 2001; pp 541-543, 693.
• Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with
Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260261.
• Sierra, I., Pérez, D., Gómez, S., Morante, S. Análisis Instrumental.
Netbiblo: España, 2010. pp. 79-80.
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