CROMATOGRAFÍA
CROMATOGRAFÍA
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 (1872 1919)
Cromatografía Papel Capa delgada HPLC Gas Columna
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
Problemas de Sorción ABsorción ADsorción
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
Ley de Distribución (Reparto) D HB H2O HB 1 org Ka H H2O D 1 Kd Ka H H2O si Kd=100 y Ka=6.5x10 5 100 6.510 1 3 110 100 D 5 6.510 1 5 110 100 D 6.510 1 110 a ph = 3 D 93. 9 5 a ph = 5 13.3 a ph = 7 0. 15 5 7
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 3.0 4 X / 0.5 X / 0.5 Recobro 75% 3.0g 1.0g
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%
Eficiencia de extracción Nunca llega a cero
EXTRACCIÓN CONTINUA (CRAIG)
CROMATOGRAFÍA DE GASES
CROMATOGRAFÍA DE GASES (UNA TÉCNICA DE SEPARACIÓN) Cromatograma Cromatógrafo
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
FASE MÓVIL (Gas acarreador) COLUMNA DE CG (EMPACADA) FASE ESTACIONARIA
COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS Soporte Sólido Fase Líquida 1/8" OD Columna empacada 0.25 mm ID Capilar o WCOT
Regulador de dos etapas EQUIPO DE CG Puerto de Inyección Detector Gas Portador Columna Registrador Cilindro de gas
Tiempo N CROMATOGRAMA TÍPICO Tiempo de retención (tr). Respuesta del detector Inyección Altura de pico Área de pico línea base
VENTAJAS DE CG Alta Resolución Alta Velocidad Alta Sensibilidad Alta precisión Cuantitativa Fácil, Bien Conocida
VENTAJAS DE CG ALTA RESOLUCIÓN Columna Capilar Arochlor 1260 Mezcla de PCB s
VENTAJAS DE CG LTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD Metil Paratión 3pg Malatión 3pg Etion 3pg 1 2 3 4 Minutos
CG CUANTITATIVA mponente Conc. Determinado Error Peso Real por CG (%) ± 1 SD Relativo n-c-10 11.66 11.54 ±.02 0.1% n-c-11 16.94 16.91 ±.02 0.2% n-c-12 33.14 33.17 ±.02 0.1% n-c-13 38.26 38.38 ±.03 0.3%
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
MUESTRAS PARA CG Gases, líquidos o sólidos Peso Molecular entre 2 a ~ 800 Orgánico o Inorgánico La muestra debe ser volátil!
ANÁLISIS CUALITATIVO t R Señal Tiempo Comparar los t R de estándares y desconocidos
ANÁLISIS CUALITATIVO tándares t r (MEK) MEK Tolueno Metanol onocido=? tr (x) Conclusión (x) = MEK (x)
CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASAS Efluente CG Gas Portador Muestra Espectrómetro de masas Al Vacío Computadora Espectro de
ANÁLISIS CUANTITATIVO Señal Altura de Pico: h Área de Pico: A
TÉRMINOS CG - - TIEMPO DE RETENCIÓN tr = Tiempo de retención to = Tiempo muerto
EFICIENCIA PLATOS TEÓRICOS, N to tr t r Platos teóricos : N16 t R w b 2 5.545 t R w h 2 Wh ección Wb
ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRICO - - HETP HETP H L c N L = LARGO DE LA COLUMNA N = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS
FACTOR DE RETENCIÓN (FACTOR DE CAPACIDAD) t o =1 t r =1 k=1 k t' r t' o Solvente k=3 k=2 0 1 2 3 4 Tiempo (mins) K en el intervalo de 2 a 20
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
RESOLUCIÓN: APACIDAD, SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA t R s ( W 2t W b( 1) b(2) )
PICOS CON DIFERENTE RESOLUCIÓN R = 0.70 R = 1.5 R = 2.0
EFECTO DE N, y SOBRE R REFERENCIA AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N) MISMA SELECTIVIDAD ( MAYOR R AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>) MISMA EFICIENCIA (N) MAYOR R
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
INSTRUMENTACIÓN
QUISITOS DEL GAS PORTADOR 1. Puro (seco) 2. Inerte 3. Compatible con el detector
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
FECTO DEL FLUJO SOBRE LA EFICIENCIA Máxima Eficiencia ncia na Region Flujo Óptimo
Introducción de Muestra
JERINGA ANALÍTICA Guía de protección del émbolo barril Aguja Refuerzo del émbolo
JERINGAS ANALÍTICAS
TAMAÑOS DE MUESTRA TÍPICOS Tipo de columna Líquido(l) Gas (ml) 1/4" Empacada 1-10 1-5 1/8" Empacada 0.1-2 0.1-1.0 0.25mm 0.01-1.0 0.1 Capilar con Splitter Las cantidades dependen del tipo de columna, detector y objetivo del análisis
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
Inyector SPLIT- SPLITLESS Modo Split
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)
Inyector SPLIT- SPLITLESS Modo Splitless
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
Inyector Cool on Column
INYECTOR ON-COLUMN uja inga < 0,25 mm 0.35 mm Columna Gas portador Septum Bloque Caliente Lana de vidrio Remplace frecuentemente el septum
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)
VÁLVULA DE MUESTREO DE Gas Portador GASES Gas Portador columna A la columna Muestra Posición de carga Loop de Muestra Posición de Inyección
COLUMNAS
COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS Soporte Sólido Fase Líquida 1/8" OD 0.25 mm ID Capilar o
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
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)
COLUMNAS CAPILARES (WCOT-WALL COATED OPEN TUBULAR) I's 100, 250, 20, 530 m Tubo Silica Fundida Fase Líquida 0.2-5 m
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)
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
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
Detector de Ionización de Flama FID
Detector de Conductividad Térmica TCD
Detector de Captura de Electrones ECD
Detector de Nitrógeno- Fósforo NPD
Detector de Fotométrico de Flama FPD
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
EFECTO DE LATEMPERATURA DE LA COLUMNA Isómeros Octano n-c-8 C -10 C -11 75 C C -12 0 4 8 12 16 18 20 C - 8 C -12 C - 8 C -12 110 C 130 C 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6
CG ISOTÉRMICO emperatura de la columna constante con respecto al tiempo. Temp. Columna ISOTÉRMICO Tiempo
SEPARACIÓN ISOTÉRMICA (Hidrocarburos) C 7 C 9 C 8 C 11 C 10 C12 C 13 C 14 Isotérmico 130 C C 15 0 5 10 20 30 90 95 MIN
CG CON PROGRAMACIÓN DE TEMPERATURA ambio controlado de la temp. con respecto al tiempo 200 TPGC peratura mna 150 4 C / min. 100
SEPARACIONES CG CON TP C 10 C 11 C 12 C 13 C 14 Programación de temperatura 75-200 o C C 9 C 15 C 16 C17 C 5 C 7 C 8 C 18 C19 C 20 C21 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 MIN
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
INTEGRADOR Y PRINTER/PLOTTER Detector CG A/D Pulsos Micro - Procesador 1.87 2.41 3.16 ROMATOGRAMA PK TIEMPO A% CONC 1 1.87 3.06 2.98 2 2.41 3.50 3.42 3 3.16 4.68 4.59 REPORTE ESCRITO
Sistema de Datos PRINTER / PLOTTER Fácil de Usar Precio Moderado COMPUTADORA Flexible, Poderosa Más Cara