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 BPC IEC 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 [ HB] O H2 [ ] [ ] + H H2O B HB H+ + B- a [ HB] H2O conc. [ HB] org [ 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 6.5 10 1 + 1 10 100 a ph = 3 D = = 93. 9 5 a ph = 5 D = 1 + 6.5 10 1 10 100 5 3 5 = 13.3 a ph = 7 D = 0. 15 1 + 6.5 10 1 10 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 BPC IEC 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
UN CROMATOGRAMA TÍPICO Tiempo de retención (tr). Respuesta del detector Inyección Altura de pico Área de pico línea base Tiempo
VENTAJAS DE CG Alta Resolución Alta precisión Alta Velocidad Cuantitativa Alta Sensibilidad Fácil, Bien Conocida
VENTAJAS DE CG ALTA RESOLUCIÓN Columna Capilar Arochlor 1260 Mezcla de PCB s 0 MIN 60
VENTAJAS DE CG ALTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD Metil Paratión 3pg Malatión 3pg Etion 3pg 1 2 3 4 Minutos
CG CUANTITATIVA Componente 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%
LIMITACIONES DE GC La muestra debe ser volátil Las muestras sucias requieren limpieza Se debe usar otro instrumento (ej EM) para confirmar la identidad Se requiere de entrenamiento/experiencia
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 estándares t r (MEK) Metanol MEK Tolueno Desconocido=? tr (x) Conclusión (x) = MEK (x)
CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASAS
ANÁLISIS CUANTITATIVO Altura de Pico: h Área de Pico: A Tiempo
TÉRMINOS CG - - TIEMPO DE RETENCIÓN tr = Tiempo de retención to = Tiempo muerto t r = tr to = Tiempo de Retención Ajustado
EFICIENCIA PLATOS TEÓRICOS, N to tr t r Platos teóricos : N = 16 t R w b 2 = 5.545 t R w h 2 Wh Inyección 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=3 Solvente k = t' r t' o k=2 0 1 2 3 4 Tiempo (mins) K en el intervalo de 2 a 20 Nota: k inversamente proporcional a la temp.
FACTOR DE SEPARACIÓN SELECTIVIDAD to t' r(b) t'r(a) α = t r (B) = k (B) t r (A) k (A) Soluto A Soluto B Inyección TIEMPO
RESOLUCIÓN: CAPACIDAD, SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA t R s = ( W 2 t + W b( 1) b(2) ) W b(1) W b(2)
PICOS CON DIFERENTE RESOLUCIÓN R = 0.70 R = 1.5 R = 2.0
EFECTO DE N, y α SOBRE R REFERENCIA AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N) MISMA SELECTIVIDAD (α) MAYOR R AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>α) MISMA EFICIENCIA (N) MAYOR R
ECUACIÓN MAESTRA DE LA RESOLUCIÓN R s = 1 k + k α 1 α N 4 CAPACIDAD SELECTIVIDAD EFICIENCIA LA RESOLUCIÓN (R S ) ES UNA FUNCIÓN DE TRES FACTORES
1. RELACIONES FUNDAMENTALES t R L GC t R el tiempo de retención queda definido por el largo de la columna (L) y el flujo (F). También se define por la solubilidad o adsorción del analito en la fase estacionaria. ; t R 1 F K t R = t o (1+ β )
2. EFICIENCIA DE LA COLUMNA, N N L N = f (F, D.I., d f ) R S = N Ecuaciones de van Deemter (Golay).
3. TEMPERATURA DE LA COLUMNA N puede incrementarse con pequeños incrementos de temperatura. k casi siempre decrece. α por lo general también decrece. La Resolución puede subir pero usualmente decrece a altas temperaturas.
4. RELACIONES FUNDAMENTALESS Caída de presión ( psi) Solo se trata la columna que es la mayor fuente de resistencia al flujo. psi L psi t 1 R psi F ; Asume la misma velocidad lineal Poca influencia del DI de la columna
5. LARGO DE LA COLUMNA (L) t R L psi L N L α f (L) k (L) Columnas capilares de 10 a 100 metros.
6. FLUJO VOLUMÉTRICO (F) F psi F t 1 R k f (F) α f (F) N complicada f (F) ver ecuación de Golay
7. DIÁMETRO INTERNO ID α f (D.I.) k f (D.I.) F (D.I.) 2 t R (D.I.) R S y N = f (D.I.) Asume que la columna tiene el mismo L, d f y química.