Cromatografía DEFINICIONES

Transcripción

1 Cromatografía DEFINICIONES

2 Dimensiones de la Columna L = Largo de columna (m) d c = diámetro interno (mm, µm) d p = diámetro de partícula (µm) d f = espesor de película de fase (µm) V o = volumen muerto (ml)

3 Dimensiones de la Columna L d c d c - 2d f d c d f

4 Dimensiones de la Columna L d c - 2d f V o = π d c 2 2d f 2 L

5 Velocidad y flujo de fase Flujo = F = gasto en volumen del eluyente por unidad de tiempo, medido a la salida de la columna y a temperatura ambiente (ml/min) Velocidad de fase móvil = u = distancia media recorrida por la fase móvil en una unidad de tiempo (cm/seg) F o π d c 2 u / 4

6 Tiempo Muerto (t 0 ) El tiempo que tarda en eluir un soluto que no interacciona con la fase estacionaria. El tiempo que se necesita para renovar totalmente la fase móvil de la columna. t o = V o / F o

7 TIEMPO DE RETENCIÓN t r = Tiempo transcurrido al momento de eluir el máximo de concentración del soluto. V r = volumen de retención = volumen de fase móvil gastado al momento de eluir el máximo de concentración del soluto. V r = t r F o

8 TIEMPO DE RETENCIÓN t r señal t o tiempo

9 Constante de Reparto Equilibrio de reparto: Soluto fm Soluto fe Soluto fe K = Soluto fm Cociente de las concentraciones del soluto. Soluto en la fase estacionaria entre soluto en fase móvil

10 Ecuación de la Retención V r = V o + KV e El volumen de retención de un soluto es la suma de las contribuciones del tiempo que estuvo en fase móvil (V m ) y en fase estacionaria (KV e ). K = V r V e V o

11 Ecuaciones de la Retención 1940, Wilson: 1943, Weiss: 1943, De Vault: 1968, Conder: 1968, Conder: V V V r r r e m V V d C = V m + d C V ( 1 ) V = V + ajy r o o m ( 1 ) V = V + ajy r o C = C d C = d C o m e m e e e m o o e C C i e m C C V e e, i m V e, i

12 Tiempo de Retención Corregido t r t r señal t o tiempo

13 Factor de Capacidad Cociente de la cantidad de soluto en fase estacionaria entre la cantidad en fase móvil. k = n n soluto soluto fe fm

14 FACTOR DE CAPACIDAD t r t r señal k = t r t = r t t o o t o t o tiempo

15 Factor de Capacidad k = K V e = V o t r t o t o Medida de la retención del soluto. Indica que tan lejos del tiempo muerto eluye este.

16 Area y Altura del Pico Area Altura tiempo

17 Ancho del Pico señal w 0.5 ½ Altura Altura w b tiempo En mediciones manuales w 0.5 es mucho mas preciso que w b

18 PLATO TEORICO t r señal Definición más conocida: N = 16 t w r b 2 w 0.5 ½ Altura Altura tiempo w b

19 PLATO TEORICO t r señal Mayor precisión con: N = t w r 0. 5 (mediciones manuales) 2 w 0.5 ½ Altura Altura tiempo w b

20 PLATO TEORICO t r Con integradores: señal N = 2 π t r Area Altura 2 Area Altura tiempo

21 Poder de Separación Entre mayor sea el numero de platos teóricos se logra mejor separación. El poder de separación es mayor. Se pueden separar mezclas mas complejas. Se pueden separar solutos mas parecidos.

22 Altura del Plato Teórico H = Altura equivalente a un plato teórico. L H = N L H

23 Eficiencia Cromatográfica H mide la eficiencia de la columna cromatográfica. Entre mas pequeño sea H, el sistema es más eficiente. ( mayor número de platos teóricos por metro. Para una misma longitud se logra mayor poder de separación con una menor H.

24 Separación de Solutos Señal tiempo

25 SELECTIVIDAD t r,1 t r,2 α = t r t, 2 r, 1 t o w b,1 w b,2

26 SELECTIVIDAD K 2 α = = K 1 k 2 k = 1 La selectividad muestra las diferencias de afinidad por los solutos de las fases involucradas. Indica el potencial de separación de esos solutos en el sistema, pero no mide la separación real. t t r, 2 r, 1 - t m - t m 1

27 SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA N 1, α 1 N 2, α 1 N 2, α 2 Aunque ambos influyen en la separación, por si solo ninguno de ellos indica si esta se logró.

28 RESOLUCIÓN t r,2 t r,1 R s = 1 2 ( t t ) r, 2 r, 1 ( w + w ) b, 1 b, 2 w b,1 w b,2

29 RESOLUCIÓN R s = 0.8 R s = 1.0 R s = 1.5 R s = 2.0

30 RESOLUCIÓN Tres son los factores que influyen en la resolución cromatográfica: retención, selectividad y eficiencia: R k k a N s retención selectivid ad eficiencia = α

31 RESOLUCIÓN Solo controlando la retención la selectividad y la eficiencia se logra una buena separación.

32 RESOLUCIÓN Y RETENCIÓN 90% 75% R s k

33 RESOLUCIÓN Y RETENCIÓN Si los solutos no se retienen no hay separación. Conforme aumenta la retención (t r /t o ), la separación mejora. Si los solutos se retienen demasiado (k >>6), solo se tarda mas el análisis sin mejorar la separación. Nota: Para mezclas complejas se necesita que los primeros compuestos salgan rápido pero hay que dar tiempo a separar todos, en esos casos se usan gradientes de elución.

34 RESOLUCIÓN Y SELECTIVIDAD R s Zona de trabajo usual α

35 RESOLUCIÓN Y SELECTIVIDAD A mayor selectividad mejor separación.- En cromatografía de gases la selectividad depende solo de las interacciones específicas de la fase estacionaria con los solutos. Para mejorar la selectividad se necesita cambiar la columna por otra con una fase estacionaria diferente.

36 RESOLUCIÓN Y EFICIENCIA 3.2 x R s 1.4 x x 0 20,000 40,000 60,000 80, ,000 N 1 2N 1 10 N 1 N

37 RESOLUCIÓN Y EFICIENCIA A mayor nímero de platos teóricos, mejor separación. La separación mejora apreciablemente solo si el aumento en N es de varios ordenes de magnitud. Los aumentos pequeños no son importantes, p. ej. duplicar el largo de columna duplica el tiempo de análisis y solo mejora en 40% la resolución. Las mejoras notables solo se logran mejorando las técnicas cromatográficas.

38 Tiempo total de análisis y resolución t t = 16 R 2 s α k ( ) α ( ) 2 1 k ANÁLISIS MAS RÁPIDOS SI: R s pequeña, como se busca separar : 1.5 R s 2. α >> 1. k chica, para separar : 3 k 6. Se logran altas eficiencias (H pequeño) a velocidades altas del gas de arrastre. H u