Invención de la Cromatografía

Transcripción

1 CROMATOGRAFÍA

2 CROMATOGRAFÍA

3 Invención de la Cromatografía Mikhail Tswett Inventa la cromatografía en 1901 durante su investigación con pigmentos vegetales. Utilizó la técnica para separar varios pigmentos vegetales como clorofilas, xantofilas y los carotenoides. Mikhail Tswett Botánico Ruso ( )

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5 Cromatografía Papel Capa delgada HPLC Gas Columna

6 CROMATOGRAFÍA GASES FLUIDO SUPERCRÍTICO LÍQUIDOS GSC GLC COLUMNA PLANAR TLC PC LSC LSC BPC BPC IEC IEC SEC SEC BPC-RP BPC-NP GPC GFC

7 Problemas de Sorción ABsorción ADsorción

8 Ley de Distribución (Reparto) Una sustancia (ácido benzóico HB) que se reparte entre dos disolventes inmiscibles entre sí acorde con: K C C org H2O K D HB org HBH2O H H2O B HB H+ + B a HBH2O conc. HBorg HB D conc. HB D H2O K H2O HB B H2O H2O org

9 Ley de Distribución (Reparto) D HB H2O HB 1 org Ka H H2O D 1 Kd Ka H H2O si Kd=100 y Ka=6.5x D D a ph = 3 D a ph = a ph =

10 Extracciones sucesivas Si queremos extraer 4 g de ácido butírico de 500 ml de H 2 O usando 500 ml de eter, donde Kd=3.0 Kd C org X = 1.0 C H2O X / 0.5 X / 0.5 Recobro 75% 3.0g 1.0g

11 Extracciones sucesivas colectar 2.40g 250 ml 0.96g 250 ml 1.60g 500 ml transferir 0.64g 500 ml colectado = 3.36g quedan = 0.64g Recobro 84%

12 Eficiencia de extracción Nunca llega a cero

13 EXTRACCIÓN CONTINUA (CRAIG)

14 CROMATOGRAFÍA DE GASES

15 CROMATOGRAFÍA DE GASES (UNA TÉCNICA DE SEPARACIÓN) Cromatograma Cromatógrafo

16 CROMATOGRAFÍA GASES FLUIDO SUPERCRÍTICO LÍQUIDOS GSC GLC COLUMNA PLANAR TLC PC LSC LSC BPC BPC IEC IEC SEC SEC BPC-RP BPC-NP GPC GFC

17 FASE MÓVIL (Gas acarreador) COLUMNA DE CG (EMPACADA) FASE ESTACIONARIA

18 COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS Soporte Sólido Fase Líquida 1/8" OD Columna empacada 0.25 mm ID Capilar o WCOT

19 Regulador de dos etapas EQUIPO DE CG Puerto de Inyección Detector Gas Portador Columna Registrador Cilindro de gas

20 Tiempo N CROMATOGRAMA TÍPICO Tiempo de retención (tr). Respuesta del detector Inyección Altura de pico Área de pico línea base

21 VENTAJAS DE CG Alta Resolución Alta Velocidad Alta Sensibilidad Alta precisión Cuantitativa Fácil, Bien Conocida

22 VENTAJAS DE CG ALTA RESOLUCIÓN Columna Capilar Arochlor 1260 Mezcla de PCB s

23 VENTAJAS DE CG LTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD Metil Paratión 3pg Malatión 3pg Etion 3pg Minutos

24 CG CUANTITATIVA mponente Conc. Determinado Error Peso Real por CG (%) ± 1 SD Relativo n-c ± % n-c ± % n-c ± % n-c ± %

25 Se requiere de LIMITACIONES DE GC La muestra debe ser volátil Las muestras sucias requieren limpieza Se debe usar otro instrumento (ej EM) para confirmar la identidad

26 MUESTRAS PARA CG Gases, líquidos o sólidos Peso Molecular entre 2 a ~ 800 Orgánico o Inorgánico La muestra debe ser volátil!

27 ANÁLISIS CUALITATIVO t R Señal Tiempo Comparar los t R de estándares y desconocidos

28 ANÁLISIS CUALITATIVO tándares t r (MEK) MEK Tolueno Metanol onocido=? tr (x) Conclusión (x) = MEK (x)

29 CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASAS Efluente CG Gas Portador Muestra Espectrómetro de masas Al Vacío Computadora Espectro de

30 ANÁLISIS CUANTITATIVO Señal Altura de Pico: h Área de Pico: A

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32 TÉRMINOS CG - - TIEMPO DE RETENCIÓN tr = Tiempo de retención to = Tiempo muerto

33 EFICIENCIA PLATOS TEÓRICOS, N to tr t r Platos teóricos : N16 t R w b t R w h 2 Wh ección Wb

34 ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRICO - - HETP HETP H L c N L = LARGO DE LA COLUMNA N = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS

35 FACTOR DE RETENCIÓN (FACTOR DE CAPACIDAD) t o =1 t r =1 k=1 k t' r t' o Solvente k=3 k= Tiempo (mins) K en el intervalo de 2 a 20

36 FACTOR DE SEPARACIÓN SELECTIVIDAD to t' r(b) t'r(a) = t r (B) t r (A) = k (B) k (A) Soluto A Soluto B Inyección

37 RESOLUCIÓN: APACIDAD, SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA t R s ( W 2t W b( 1) b(2) )

38 PICOS CON DIFERENTE RESOLUCIÓN R = 0.70 R = 1.5 R = 2.0

39 EFECTO DE N, y SOBRE R REFERENCIA AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N) MISMA SELECTIVIDAD ( MAYOR R AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>) MISMA EFICIENCIA (N) MAYOR R

40 ECUACIÓN MAESTRA DE LA RESOLUCIÓN R s k 1 k 1 N 4 CAPACIDAD SELECTIVIDAD EFICIENCIA LA RESOLUCIÓN (R S ) ES UNA FUNCIÓN DE TRES FACTORES

41 INSTRUMENTACIÓN

42 QUISITOS DEL GAS PORTADOR 1. Puro (seco) 2. Inerte 3. Compatible con el detector

43 GASES PORTADORES PREFERIDOS Detector Conductividad Térmica(TC) Gas Portador Helio Ionización de Nitrógeno o Flama (FID) Helio Captura de Nitrógeno (muy seco) Electrones (EC) (Libre de Oxígeno) o Argón, 5% Metano

44 FECTO DEL FLUJO SOBRE LA EFICIENCIA Máxima Eficiencia ncia na Region Flujo Óptimo

45 Introducción de Muestra

46 JERINGA ANALÍTICA Guía de protección del émbolo barril Aguja Refuerzo del émbolo

47 JERINGAS ANALÍTICAS

48 TAMAÑOS DE MUESTRA TÍPICOS Tipo de columna Líquido(l) Gas (ml) 1/4" Empacada /8" Empacada mm Capilar con Splitter Las cantidades dependen del tipo de columna, detector y objetivo del análisis

49 INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 1. Columna empacada - A) vaporización Flash B) On-Column 2. Introductores capilares Split Splitless tipo Grob Directa 3. Válvula de muestreo de gases

50 Inyector SPLIT- SPLITLESS Modo Split

51 INYECCIÓN SPLIT 1. Se vaporizar la muestra en el inyector caliente 2.Divida (Split) el vapor, de forma que tan sólo una fracción entre a la columna 3. Un split normal es de - 10:1 a 200:1 4.El operador puede fácilmente controlar el split ratio (abriendo y/o cerrando la válvula de aguja)

52 Inyector SPLIT- SPLITLESS Modo Splitless

53 INYECCIÓN SPLITLESS. Se vaporizar la muestra en el inyector caliente. Se mantiene cerrada la válvula de split por unos cuantos segundos. Se abre la válvula con el split seleccionado 10:1 a 200:1. Con ello se logra ingresar una mayor cantidad de muestra a la columna y se elimina el disolvente

54 Inyector Cool on Column

55 INYECTOR ON-COLUMN uja inga < 0,25 mm 0.35 mm Columna Gas portador Septum Bloque Caliente Lana de vidrio Remplace frecuentemente el septum

56 INYECCIÓN DIRECTA CAPILAR ólo con películas gruesas o megaboro l propósito simplicidad y grandes cantidades de muestra a banda de soluto debe re-enfocarse (temp)

57 VÁLVULA DE MUESTREO DE Gas Portador GASES Gas Portador columna A la columna Muestra Posición de carga Loop de Muestra Posición de Inyección

58 COLUMNAS

59 COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS Soporte Sólido Fase Líquida 1/8" OD 0.25 mm ID Capilar o

60 La separación depende de la distribución de las moléculas entre el gas y la fase líquida COLUMNA EMPACADA as rtador Fase Estacionaria Acero Inoxidable Fase líquida (5 o10% en peso) Soporte Sólido

61 COLUMNAS EMPACADAS - REVISIÓN Largo 3,6 o 12 Ft 1/4 y 1/8 pulgada de D.E. Acero Inox. o vidrio Fáciles de fabricar y usar Una gran variedad de fases líquidas Un número modesto de platos (8000 Máximo)

62 COLUMNAS CAPILARES (WCOT-WALL COATED OPEN TUBULAR) I's 100, 250, 20, 530 m Tubo Silica Fundida Fase Líquida m

63 COLUMNAS CAPILARES Largo de 5 a 100 metros 100 a 530 m D.I. Silica fundida (recubrimiento de poliimida ) Separaciones muy eficientes (100,000 platos)

64 polyimide coating fused silica capillary stationary phase WCOT Wall Coated Open Tube PLOT Porous Layer Open Tube SCOT Support Coated Open Tube Capillary Columns Length: 10m to 100m Diameter: 180um, 250um, 320um & 530um I.d Packed Columns Length: <2m

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70 DETECTORES DE CG. Detector de Ionización de Flama (FID) Muy Sensible ~ 100 ppb Aplicable sólo a compuestos orgánicos. Detector de Conductividad Térmica (TCD) Universal-todos los compuestos Sensibilidad Moderada ~ 10 ppm. Detector de Captura de Electrones (ECD) El más sensible ~ 10 ppb

71 Detector de Ionización de Flama FID

72 Detector de Conductividad Térmica TCD

73 Detector de Captura de Electrones ECD

74 Detector de Nitrógeno- Fósforo NPD

75 Detector de Fotométrico de Flama FPD

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77 DIAGARAMA DE BLOQUES DE CG (ZONAS CALIENTES) Caliente para Vaporizar Caliente para Controlar t R Gas Portador Puerto de Inyección Columna Registrador Sistema de datos Detector Caliente para Mantener Limpio

78 EFECTO DE LATEMPERATURA DE LA COLUMNA Isómeros Octano n-c-8 C -10 C C C C - 8 C -12 C - 8 C C 130 C

79 CG ISOTÉRMICO emperatura de la columna constante con respecto al tiempo. Temp. Columna ISOTÉRMICO Tiempo

80 SEPARACIÓN ISOTÉRMICA (Hidrocarburos) C 7 C 9 C 8 C 11 C 10 C12 C 13 C 14 Isotérmico 130 C C MIN

81 CG CON PROGRAMACIÓN DE TEMPERATURA ambio controlado de la temp. con respecto al tiempo 200 TPGC peratura mna C / min. 100

82 SEPARACIONES CG CON TP C 10 C 11 C 12 C 13 C 14 Programación de temperatura o C C 9 C 15 C 16 C17 C 5 C 7 C 8 C 18 C19 C 20 C MIN

83 VENTAJAS DE LA CG CON TEMPERATURA PROGRAMADA Muestras que son mezclas complejas Análisis mas rápidos (más de 20 picos) Mejor definición de compuestos con alto p.e, o compuestos traza que eluyen tarde Desarrollo de métodos más rápido Más versátil, Cromatografía Estable

84 INTEGRADOR Y PRINTER/PLOTTER Detector CG A/D Pulsos Micro - Procesador ROMATOGRAMA PK TIEMPO A% CONC REPORTE ESCRITO

85 Sistema de Datos PRINTER / PLOTTER Fácil de Usar Precio Moderado COMPUTADORA Flexible, Poderosa Más Cara