b. No debe reaccionar con ninguno de los componentes de la mezcla.

Transcripción

1 ANÁLISIS CUALITATIVO Una vez obtenido un cromatograma satisfactorio se procede a realizar la identificación de los componentes de la muestra empleando alguna de las siguientes técnicas. 1. Técnica cualitativa específica: Si el detector no destruye la muestra, se pueden recolectar los compuestos y tomar espectros de masas (E.M.) o infrarrojo (E.IR.); también se pueden acoplar estos equipos al cromatógrafo y hacer los análisis directamente. 2. Usando los tiempos de retención: Identificar el compuesto o compuestos de interés en la muestra con base en los tiempos de retención de la siguiente forma: Inyectar el compuesto puro que sea de interés en la muestra, en igualdad de condiciones en la cual se tomo el cromatograma, si su tiempo de retención coincide con el del compuesto en la muestra, según ± tr podemos concluir que se encuentra presente. Para confirmar su presencia se puede agregar a la muestra problema una cantidad X del compuesto e inyectar igual cantidad de muestra en igualdad de condiciones al cromatograma anterior. Se confirma su presencia si da un pico más grande en igual tiempo de retención. Si esto no sucede debe salir un pico más o algún otro pico aumentado si el compuesto adicionado se encuentra en la mezcla. Para tener mayor confiabilidad en el análisis, se deben variar las condiciones para hacer que el tiempo de retención cambie para los compuestos y repetir de nuevo la inyección o inyecciones de los compuestos presumiblemente presentes y que son de interés, si los tiempos de retención coinciden se asegura su presencia. 3. Adición de un estándar interno: para hacer el análisis según los tiempos de retención relativos. El estándar debe reunir los siguientes requisitos: a. Ser miscible con la mezcla que se va a analizar. b. No debe reaccionar con ninguno de los componentes de la mezcla. c. Debe dar solamente un pico y éste no debe solapar o cubrir parcialmente ninguno de los picos de los componentes de la muestra. d. Su tiempo de retención debe estar próximo al compuesto de la muestra que es de interés. Inyectada la muestra con el estándar, se calcula el tiempo de retención relativo para el compuesto de interés, luego en igualdad de condiciones se inyecta con el estándar el compuesto que se supone es

2 de interés, calculando nuevamente el tiempo de retención relativo y comparando el tiempo de retención relativo con el de la muestra, si corresponde se confirma la presencia del compuesto. Donde: : tiempo de retención relativo del compuesto A con respecto al estándar. : tiempo de retención del compuesto A : tiempo de retención del estándar : tiempo muerto La relación de los tiempos de retención, permite minimizar errores cometidos al hacer la inyección y colocar en funcionamiento el registrador o puesta en marcha del programa., acción que debe ser simultánea. 4. Calculando el índice de Kovats (para hidrocarburos): Para proporcionar un medio fácil de identificar un compuesto desconocido, Kovats propuso un sistema de índices basado en los n-alcanos como sustancias de referencia, puesto que estos compuestos son químicamente inertes, solubles en las fases estacionarias comunes y son no polares. El índice de Kovats, se calcula de la siguiente ecuación: ( [ ] ) donde: es el tiempo de retención de la sustancia desconocida X es el tiempo de retención del alcano normal que tiene z átomos de carbono es el tiempo de retención de un alcano normal teniendo z+n átomos de carbono n es la diferencia de átomos de carbono existente entre los alcanos normales (z+n)-z = n Ejemplo: Una sustancia X se supone que tiene 7 carbonos. Se mezcla con hexano (C 6 H 14 ) y con octano (C 8 H 18 ) y se obtuvo el cromatograma de la figura. R6 = 210 segundos R8 = 795 segundos Rx = 470 segundos n = 8-6 = 2 Z = 6

3 ANÁLISIS CUANTITATIVO La cromatografía de gas líquido es una técnica que para el análisis cuantitativo presenta las siguiente ventajas: Se requiere cantidades de muestra muy pequeñas por el orden de 10-7 µl, presenta limites de detección muy bajos, con algunos detectores por el orden de g, los limites de cuantificación y el rango de linealidad de las gráficas de calibración son muy confiables y reproducibles si se conservan las condiciones del análisis. La cantidad o concentración de los compuestos se puede calcular mediante diferentes técnicas: 1. Relacionando las áreas de los picos: para medir las áreas se pueden emplear varios métodos: a. Triangulación: se construye el triángulo correspondiente a cada pico trazando tangentes a los puntos de inflexión del pico y tomando la base como la intersección de esas tangentes con la línea base del cromatograma. Triangulación ancho a media altura

4 La altura es medida desde la base al punto en el que se cruzan las tangentes. Se calcula la superficie de cada pico con la fórmula A = b h / 2. b. Ancho a media altura: tomando el área como la altura x ancho de base a media altura esta área así obtenida no es igual al área del triángulo pero si aproximado. Se puede aplicar este método para relacionar todos los picos del cromatograma, cuando se presentan colas y bases poco netas en los mismos y así evitar errores. El error es mayor para picos muy angostos. La exactitud será razonable para picos netos y bien simétricos. Las relaciones matemáticas para determinar los porcentajes de cada componente se hacen de igual manera que en a. c. Integradores: existen integradores de diversos sistemas (electrónicos, a bolillo y disco, a voltaje) agregados al registrador del cromatógrafo, de manera que simultáneamente con el registro se obtiene la integración de cada pico. El integrador digital electrónico representa uno de los mayores avances tecnológicos incorporados al cromatógrafo para realizar la cuantificación de los compuestos. Con este dispositivo electrónico el método consiste en transformar la señal interna del detector en un voltaje que genera unas pulsaciones proporcionales al área de cada pico que es registrado. La exactitud depende de la sensibilidad del integrador y de la capacidad de registro y conteo. El software del computador reporta automáticamente mediante previa programación, el nombre de los compuestos, el tiempo de retención y el porcentaje de cada uno de ellos en la muestra si así se desea. 2. Relacionando alturas: se utiliza este método cuando los picos son angostos, simétricos, bien definidos y poseen ancho de base muy iguales. Se mide la altura de cada pico desde la base hasta la cúspide. La sumatoria de las alturas se hace igual al 100% de la mezcla y luego se hacen las relaciones matemáticas para determinar el % de cada compuesto, de tal forma que para una mezcla de 3 compuestos a, b y c cuyas alturas son: para a = 90 mm, b = 110 mm, c = 50 mm la sumatoria de las alturas será igual a 250 mm y el porcentaje de un compuesto como a está dado por: 3. Factor de Respuesta: es un método que permite cuantificar rápidamente un compuesto de interés en una mezcla, evitando que sea necesario medir áreas, alturas o pesos para todos los compuestos. El factor de respuesta se determina inyectando en el cromatógrafo una cantidad conocida del compuesto de interés, en igualdad de condiciones en las cuales se inyectó la mezcla. Se analiza la forma del pico tanto en la inyección sola del compuesto como en la mezcla y se define si se calcula con factor de respuesta considerando la altura, el área o el peso. El factor de respuesta

5 vendrá dado por la relación más conveniente entre uno de estos parámetros y el volumen o peso del compuesto inyectado y será igual a la altura o área o peso del pico del compuesto sobre el peso o volumen de la cantidad de compuesto inyectado. Las unidades del factor de respuesta serán entonces: altura en milímetros o centímetros por unidad del compuesto en peso o volumen (g, mg, o ml). Área en mm 2 o cm 2 por unidad del compuesto en peso o volumen. Peso en g o mg por unidad del compuesto en peso o volumen. Ejemplo: se inyectó al cromatógrafo 5 x 10-3 mg de una mezcla de acetona, metiletilcetona e isobutilcetona, el pico de la acetona dió un área de 5 cm². En igualdad de condiciones se inyectó 1 x 10-3 mg de acetona y el pico dio un área de 2 cm². Cuál es el % de acetona en la mezcla? 4. Curva de Calibración: Para obtener la mayor precisión en la determinación de un compuesto de interés en una mezcla, una curva de calibración de alturas, áreas o pesos de los patrones con relación a un estándar, contra algún parámetro de concentración (mg/l, % en volumen, % en peso, fracción molar, etc) representa el mejor método. Procedimiento: 1. Se prepara una serie de patrones (mínimo 4) de diferente concentración y a cada uno se le adiciona una cantidad igual del estándar. El estándar interno debe cumplir los mismos requisitos que un estándar utilizado para análisis cualitativo 2. Se toma un alícuota de la muestra, se le adiciona igual cantidad de estándar que a los patrones y se afora al mismo volumen de estos. 3. En idénticas condiciones instrumentales se inyecta al cromatógrafo una cantidad igual de cada patrón y de la muestra. 4. Se mide la altura, el área o se determina el peso del pico de cada patrón y del estándar y se calculan las alturas, áreas o pesos relativos, igual procedimiento se hace con el pico del compuesto de interés en la muestra y el estándar. 5. Se construye una tabla de datos la cual nos da una idea aproximada del rango de concentración en el cual se encuentra el compuesto en la muestra. 6. Si se requiere mayor precisión se construye una curva de calibración en cuyo eje de abscisas (eje x) se coloca la concentración relativa y en el eje de ordenadas (eje y) las alturas, áreas o pesos relativos. Se ubica cada punto, se traza la gráfica y se extrapola a cero. Si quedan puntos por fuera de la línea, se puede realizar un ajuste por mínimos cuadrados. Se interpola el valor relativo

6 obtenido para el compuesto en la muestra problema y se determina su concentración. La concentración real del compuesto en la muestra será igual a la concentración leída en la gráfica multiplicada por el Factor de dilución (Fd). La escogencia de la altura, área o peso como parámetro relativo depende de la forma del pico y su tratamiento debe ser igual para todos los patrones y la muestra. El rango de concentración para preparar los patrones depende la linealidad de respuesta que presente el detector para el compuesto de interés. Ejercicio Para el análisis del pesticida Malatión en una muestra de tomate por GC, se procedió como sigue: se pesó una muestra de 10 g de tomate previamente secado, se realizó una extracción con 10 ml de acetonitrilo y 1 ml de solución de Fenitrotión de 2 mg/l (patrón interno), luego se realizó una extracción en fase sólida quedando la mezcla finalmente en un extracto de 1 ml usando como solvente una mezcla de acetona hexano (1:1). La muestra se inyectó en las condiciones descritas: Detector NPD Temperatura del Detector 300 C Temperaturas del horno 200 C (isoterma) Temperatura Portal de Inyección 275 C Flujo gas portador (nitrógeno) 0,6 mllmin Volumen de Inyección 1 µl Se preparó una serie de cuatro patrones usando diferentes volúmenes de un patrón de 10 mg/l de Malatión que se sometieron al mismo proceso que la muestra (extracción con 10 ml de acetonitrilo + 1 ml de Fenitrotión, y extracto final de 1 ml) y se inyectaron obteniéndose los siguientes resultados Volumen de patrón de 10 mg/l (ml) Volumen de Fenitrotión (ml) Volumen final del extracto (ml) Area Malatión Area Fenitrotión Muestra Calcular el porcentaje de pesticida en la muestra de tomate.