DETECTORES
CROMATOGRÁFICOS
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EQUIPO:
Yudali Acosta
Sergio Mazun
Milton Puerto
Adriana Solís
DETECTOR
• Dispositivo capaz de señalar la elución de un
componente de la muestra y ofrecer, al mismo tiempo,
una señal proporcional a la cantidad de substancia que
pasa a través de él.
• Los detectores utilizados en cromatografía de gases no
ofrecen señal cuando pasa por ellos solamente el gas
portador y responden ante alguna propiedad que pueda
variar cuando éste se encuentra mezclado con alguna
substancia eluida de la columna.
Tiempo de
respuesta
corto
Linealidad
Alta
sensibilidad
Características
Mínima
cantidad
detectable
Respuesta /
Señal
TIPOS DE DETECTORES
Detectores
Universales
Cromatografía
de gases
Detectores
Selectivos
Detectores
Específicos
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
• Este tipo de detector responde a la diferencia de conductividad
térmica existente entre el compuesto que eluye de la columna y el
gas portador.
• El detector de conductividad térmica es universal y no es destructivo
• Se utiliza para el análisis de gases permanentes, hidrocarburos
ligeros y otros tipos de compuestos que ofrecen una respuesta pobre
en otros tipos de detectores.
• Su sensibilidad oscila entre 10-6 y 10-8 g, con un rango dinámico
lineal de aproximadamente cuatro órdenes de magnitud.
IONIZACIÓN DE LLAMA
• Es el más ampliamente utilizado en cromatografía de
gases
• Este tipo de detector es universal, ya que es selectivo
hacia los compuestos que presenten enlaces C-H, por lo
que muy pocos compuestos no dan señal en él.
• Ofrecen una elevada sensibilidad, gran estabilidad y un
rango dinámico lineal excepcionalmente elevado; todo
ello, junto con una gran sencillez de utilización
El gas procedente
de la columna se
mezcla con
hidrógeno y esta
mezcla se quema
en una cámara
con exceso de
aire.
Por encima de la
llama, se dispone
un colector
cilíndrico
polarizado con el
fin de recoger los
iones generados
Se mide la
corriente iónica
que se establece
entre la punta del
quemador y el
electrodo colector
CAPTURA ELECTRÓNICA
• El detector de captura electrónica es probablemente el
dispositivo analítico más sensible que se conoce, es
enormemente utilizado para la detección y cuantificación de
trazas.
• Se utiliza una fuente de radiación β- para bombardear el gas
portador que pasa a través de una cámara de ionización,
generándose de esta forma un plasma de iones positivos,
radicales libres y electrones térmicos
• Responde de forma muy selectiva frente a compuestos que
presenten grupos con elevada afinidad electrónica, en
particular halógenos y grupos nitro
•
La aplicación de
un potencial a la
célula del detector
de captura,
permite que los
electrones
térmicos sean
recogidos en un
electrodo colector,
estableciéndose
de esta forma una
corriente de fondo
Cuando un
compuesto activo,
entra junto con el
gas portador en la
célula de medida,
se origina una
disminución de la
corriente de fondo
del detector
Las fuentes de
partículas β
utilizadas en este
tipo de detectores
son emisores
débiles, 3H, 63Ni,
55Fe, o electrones
emitidos por
efecto
termoeléctrico
NITRÓGENO-FÓSFORO
• También conocido como detector termoiónico o detector de llama
alcalina.
• Está basado en el hecho de que la adición de una sal de metales
alcalinos a la llama de un detector de ionización aumente la
respuesta de éste hacia determinados elementos (fósforo, nitrógeno,
azufre, etc.).
• Su selectividad depende de parámetros tales como la temperatura,
la forma y el tamaño de la llama, la composición de la sal alcalina,
etc.
• Ofrece una sensibilidad de aproximadamente 10-13 g/s de nitrógeno y
5x10-14 g/s de fósforo, con una especificidad de 104 sobre
compuestos que no presenten estos átomos y su rango dinámico
oscila entre 104 y 105.
• Utilizado en el campo de medio ambiente, fundamentalmente para la
determinación de residuos de plaguicidas.
• El principal problema que presenta este detector es la inestabilidad
de su respuesta, debida fundamentalmente a contaminación o
pérdida de actividad de la perla alcalina, por lo que es necesario
realizar calibraciones con relativa frecuencia.
FOTOMETRÍA DE LLAMA
• Utiliza una llama de hidrógeno para excitar a un estado electrónico
elevado fragmentos de moléculas que contengan átomos de azufre o
fosforo.
• Las líneas analíticas de interés son seleccionadas por medio de un filtro
(392 nm para determinar azufre y 526 nm para fósforo) y la intensidad de
las radiación emitida es medida por medio de un fotomultiplicador.
• El gas portador procedente de la columna es mezclado con aire y
quemado en una atmósfera de hidrógeno.
• Se utiliza un diseño de doble quemador con una segunda llama para
producir la excitación; esto, para así evitar el fenómeno de apagado de
llama, que se da en este tipo de detectores, cuando eluye de la columna
un compuesto en gran cantidad
• La sensibilidad y selectividad de este tipo de detectores
son variables, dependiendo de su diseño y de las
condiciones de trabajo.
• Un valor de sensibilidad típico es 10-13 g/s para fósforo y
10-12 g/s para azufre, con un rango dinámico lineal de
aproximadamente 1.000.
DETECTOR DE FOTOIONIZACIÓN
Basados en la utilización de los
fotones generados en una
lámpara de descarga para
ionizar los compuestos
orgánicos que emergen, junto
con el gas portador de la
columna cromatografía.
Prácticamente la
totalidad de los
compuestos
orgánicos dan
algún tipo de
respuesta con
estos detectores.
Estos detectores , utilizan para
generar la radiación un tubo de
descarga que contiene una
mezcla de gases a baja
presión; estos son excitados
por medio de una diferencia de
potencial que se mantiene entre
2 electrodos.
Los compuestos que
eluyen de la columna
son ionizados por los
fotones de alta
energía procedentes
de la lámpara y los
iones generados los
recoge un electrodo
polarizado.
El gas portador pasa
a través de una
cámara de
ionizacion,separada
físicamente del tubo
de descarga por
medio de una
ventana transparente
al de la radiación.
• La sensibilidad del Detector de Fotoionización es dependiendo del potencial de
ionización del compuesto de que se trate; la respuesta del detector frente a los
compuestos orgánicos sigue el orden general:
Compuestos Aromáticos > Alquenos > Alcanos > Alcoholes > Esteres > Aldehídos > Cetonas
En general , el detector de
fotoionización es entre 5 y 10
veces mas sensible que el
detector de ionización de
llama frente a los alcanos y
es 35 veces mucho mas
sensible en los compuestos
aromáticos.
DETECTOR CONDUCTIVIDAD ELECTROLÍTICA
Esta basada en la medida
de variaciones de la
conductividad
que
presenta una disolución de
electrolitos ; estos se
forman por disolución en
agua de los productos de
las sustancias eluidas ;
eso quiere decir que solo
las
sustancias
que
contengan
grupos
capaces de comportarse
como electrolitos serán
detectables por el medio.
La descomposición de las
sustancias eludas se lleva
a cabo por pirolisis o de
reacciones catalizadas en
un horno de flujo de bajo
volumen
formado
normalmente por un tubo
de níquel o cuarzo de
pequeño
diámetro
manteniendo
una
temperatura entre los 500
° C y 1000 °C
Las
reacciones
catalizadas de oxidación y
reducción , se realizan
mezclando el gas portador
con Oxigeno, Aire y
Hidrogeno a la salida de la
columna y haciendo pasar
este mezcla por un
catalizado
contenido
dentro de un tubo reactor.
Estos detectores ofrecen una buena sensibilidad del elemento con el que se este trabajando ,
una buena selectividad y un rango dinámico lineal. Pero no es fácil usar estos detectores porque
cualquier contaminación, un catalizador desactivado o algún filtro químico agotado refleja en el
equipo deformación de picos y ruido elevado.
CG-EM
Parámetros que mide: Separación y cuantificación de sustancias volátiles / Hidrocarburos
Aromáticos Polinucleares en aguas, sedimentos y organismos.
Descripción general: Una muestra se hace pasar a su estado gaseoso y posteriormente
se hace circular por una columna capilar la cual separa los componentes de la mezcla,
posteriormente cada componente de la mezcla se hace pasar por el detector de masas el
cual rompe las moleculas en pequeños fragmentos los cuales son posteriormente leídos
generando un espectro de masas.
Consta de una línea de transferencia, una fuente de iones, un cuadrupolo, un filtro de
masas, un detector y un registrador de datos.
Detector
Asegura una larga
duración y
extraordinaria
sensibilidad.
Registra la
corriente
producida cuando
un ion pasa cerca
o golpea una
superficie. En un
instrumento de
exploración la
señal es
producida en el
detector durante
la trayectoria de la
misma (en qué
m/z) y producirá
un espectro de
masa
Para identificación
de compuestos
conocidos y
desconocidos así
como su
cuantificación, a
partir de su
espectro de
masas.
Cuadrupolo de
cuarzo recubierto
en oro
Consiste en 4
varas hiperbólicas
perpendiculares a
cada uno
conectadas
eléctricamente
entre sí en pares
opuestos
A dichos pares se les aplica
una tensión de
radiofrecuencia variable que
sintoniza con un
determinado ion. Cuando
existe sintonía entre el ion
que está pasando por ellas y
la frecuencia aplicada,
dicho ion continúa su camino
desviándose todos los
demás no sintonizados fuera
del cuadrupolo y de esta
manera no impactan en el
detector
Las superficies
hiperbólicas
submicrónicas,
ofrecen un nivel
máximo de
transmisión,
manteniendo la
resolución en todo
el rango de masas
Interfase
• Temperatura de la interfase de 100° a 350°C seleccionable por el usuario
• Conducto calentado dentro del MSD para la columna capilar.
• Unido con un perno al lateral derecho de la cámara del analizador, con un sello de
arandela.
• Un extremo de la interfase GC/MSD pasa por el lateral del cromatógrafo de gases y
se extiende hasta el horno del GC. Este extremo está roscado para permitir la
conexión de la columna con una tuerca y una férrula.
• El otro extremo de la interfase se ajusta en la fuente de iones.
• Se calienta mediante un calentador de cartuchos eléctrico.
CG-IR
Proporciona un potente medio para la separación y la
identificación de los componentes de mezclas complejas
Ventajas de método de FT: 1) mejorar la resolución de los
espectros 2) obtener mayor sensibilidad. La mejora de
sensibilidad es consecuencia de una mayor energía de flujo del
haz de luz hasta llegar al detector y de la mejora de la relación
señal/ruido (S/N) por promediación de interferogramas.
Interfase
Un tubo o conducto de luz de
10 a 40 cm de longitud y de 1 a
3 mm de diámetro interno se
conecta a la columna mediante
un tubo estrecho. El conducto
de luz, que se muestra
esquemáticamente en la Figura
consiste en un tubo de Pyrex
recubierto internamente con oro
La transmisión de la radiación
tiene lugar por múltiples
reflexiones en la pared. A
menudo se calienta el conducto
de luz con objeto de evitar la
condensación de los
componentes de la muestra
Los conductos de luz de este
tipo se diseñan para maximizar
el camino óptico y aumentar la
sensibilidad, minimizando, a su
vez, el volumen muerto para así
disminuir el ensanchamiento de
banda
Referencias
• Harris, D. Análisis Quimico Cuantitativo; 4a ed. Reverté:
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•
España, 2003. pp. 599
Skoog, D. Fundamentos de Química Analítica, 2a ed.
Reverté: España, 2001 pp.698-702
Facultad de Química UNAM “Detectores”
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/5.4Cromatogr
afiadeGasesDetectores_2760.pdf
(Consultado Marzo 2014)
www.mncn.csic.es/docs/repositorio/es_ES/investigacion/c
romatografia/cromatografia_de_gases.pdf
Miriam Barquero Quirós ; Principios y aplicaciones de la
cromatografía de gases, 1 Ed ; San José : Ed ; Química
10, pp 30-32.
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Detectores Cromatograficos