Cromatografía de gases Profesor: Alfredo Araujo León Integrantes del Equipo: Adriana Solís Sergio Mazun Yudali Acosta Milton Puerto Métodos Ópticos Electroquímicos y Cromatograficos Actividad # 3

Cromatografía de gases Técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. La fase móvil no interactúa con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna.

Tipos de Cromatografía de gases Cromatografía de gas-sólido Fase estacionaria: Sólido Se da separación por: Adsorción Columna empleada: Empaquetadas o de relleno y las tubulares abiertas o capilares Cromatografía gas-líquido Fase estacionaria: Líquido (características de reparto adecuados al analito, baja volatilidad, 100°C mayor que T°max del horno, baja reactividad y estabilidad térmica) Se da separación por: reparto Columna empleada: De acero inoxidable de diámetro interno uniforme

Equipo cromatografico Los componentes fundamentales del equipo cromatografico son: Fuente de Gas Sistema de Inyección Horno y Columna Cromatografía Sistema de Detección Sistema de Registro.

Amplio rango de T° (-60 y 400°C) FASES ESTACIONARIAS Amplio rango de T° (-60 y 400°C) Presión de vapor baja Térmicamente estable Químicamente inerte Baja viscosidad Debe mojar bien el soporte y adherencia suficiente para no ser arrastrada por fase móvil Propiedades que debe cumplir una fase estacionaria:

La retención de un soluto por la fase estacionaria puede ser por cualquier tipo de fuerzas intermoleculares: Fuerzas de dispersión de London: Se debe a campos eléctricos producidos por dipolos instantáneos debidos al movimiento relativo de núcleos y electrones. Fuerzas de inducción (fuerzas de Debye) : Debidas a interacciones electrostáticas que se produce entre dipolos permanentes y dipolos instantáneos, formados en moléculas no polares aunque polarizables, inducidos por los primeros. Fuerzas de orientación (fuerzas de Keesom): Debidas a interacción entre dipolos permanentes, tanto de fase estacionaria como del soluto. Fuerzas donador-aceptor: Debidas a interacciones químicas de carácter débil en las que se produce una transferencia no completa de electrones por parte del donador hacia el aceptor.

Tipos de fases estacionarias Hidrocarburos: -Fase estacionaria apolar de elevado peso molecular -Fuerzas de dispersión -Se oxida fácilmente Polisiloxanos o siliconas: -Elevada estabilidad térmica

Polifeniléteres: -Moderadamente polares -Volatilidad baja por su bajo peso molecular Poliésteres: -Polímeros resinosos -Fácilmente hidrolizables Sensibles a oxidación -Más usados: adipatos y cuccinatos de etilenglicol, dietilengllicol y butanodiol Polietilenglicoles: -Para separar compuestos polares -Se preparan por polimerización del óxido de etileno -Se oxidan fácilmente -Carbonwax 20M, Superox-4

Evolución de las Columnas Capilares

Columnas de Metal La primera columna capilar era en realidad un 10 m x 3 mm tubo de PTFE y tenían una vida media corta Estas columnas tenían limitaciones definidas debido a la falta de uniformidad relativa de la superficie del tubo interior Se recubría con una película gruesa de fase estacionaria (no polares y polares) debido a la actividad de la superficie del metal. El proceso de manufacturado de las columnas de metal representaba un perjuicio

Columnas de plástico Columnas de VIDRIO Surgen como la alternativa a un material de tubo más inerte diferente al acero inoxidable tenía limitaciones de temperatura, falta de capacidad de recubrimiento y corta Columnas de VIDRIO Podrían prepararse usando borosilicato (Pyrex), pero eran frágiles. El problema era el mal recubrimiento y la corta vida. Estas columnas se hicieron en diferentes longitudes y diámetros y recubiertas con una amplia variedad de fases estacionarias y en una amplia gama de espesores de película

Columnas de Sílice Fundida. La idea surge cuando se dan cuenta de que el cuarzo es más inerte que el vidrio Describieron la producción y el uso de columnas de sílice fundida flexibles de pared delgada. Para evitar grietas y rotura, que recubría el exterior del tubo en un primer momento con caucho de silicona , pero más tarde cambiaron de poliamida Ya no hay que preocuparse por la selección de la fase adecuada, parámetros de la columna, y la preparación.

COMPARACIÓN ENTRE LAS Columnas DE cromatoGRAFÍA DE GASES Mayor sensibilidad el de la columna capilar por lo cual es mayor la relación señal-ruido NOTA: Estos datos permite que los componentes residan mayor tiempo en la columna, lográndose picos de buena forma y muy definidos

De pared recubierta (WCOT) COLUMNAS CAPILARES Formada por un tubo (de vidrio o de sílice fundida) con diámetro entre 0.2 y 0.8 mm, en cuya pared interna se dispone la fase estacionaria. Según sea la forma en que se dispone la fase estacionaria sobre la pared del tubo, se distinguen 2 tipos: Wall Coated Open Tubular Pared recubierta de finísima capa de fase estacionaria Mayor eficacia Se fabrican a partir de sílice fundida y se recubre con capa de poliimida (son resistentes, flexibles y de baja reactividad; menos analito . Inconveniente: por presencia de grupos silanol (Si-OH) interacciona con moléculas polares orgánicas y por esto se absorbe analito en superficie de la sílice fundida) De pared recubierta (WCOT) Porous Layer Open Tubular Parte interna tiene fina capa de material absorbente donde se adhiere fase estacionaria Mayor capacidad de carga Si a su vez el soporte está impregnado con fase estacionaria líquida, las columnas son denominadas SCOT (Support Coated Open Tubular) PLOT

Características de las columnas capilares y empaquetadas Tipo de columna Ventajas Factores que afectan la separación. Columnas Capilares Pueden tener eficacias muy altas y por ello realizar una separación concreta. Longitud significativamente Mayor. Diámetro interno mucho menor. Longitud significativamente mayor. Carecen material de empaque Tiene menor capacidad de carga. Longitud de la columna. Diámetro interno de la columna. Espesor de la película de la fase estacionaria. Tipo de gas acarreador. Velocidad del gas acarreador. Temperatura de la columna. Columnas Empaquetadas Permite conseguir separaciones muy complejas en base a la selectividad de la fase estacionaria. Admiten mucha cantidad de muestra. Tienen baja separación

Columnas Capilares. Algunas consideraciones instrumentales de este tipo de columnas pueden ser que los sistemas de inyección y de detección deben ser modificados. Los flujos y las masas de los analitos son menores. Los picos son significativamente mas angostos. Con respecto a los DETECTORES deben ser rediseñados para minimizar los volúmenes muertos. Los INYECTORES deben ser modificados para manejar la menor capacidad de la columna o bien para acoplarse a métodos alternos de inyección.

Columnas empacadas Se fabrican con tubos de vidrio o de metal. Miden de 2 a 3 m de largo y su diámetro interior de 2 a 4 mm. Consisten en un envolvente en forma de cilindro que tiene en su interior un plato de soporte para el material de empaque, un dispositivo de distribución de líquido, con un diseño tal que proporcione una irrigación eficaz al empaque. Se rellenan densamente con un material finamente dividido y homogéneo (soporte sólido) cubierto con una capa delgada de 0.05 a 1 μm de fase estacionaria líquida. Estos soportes sólidos suelen ser de tierra de Diatomeas. Se usan para destilación, absorción de gases y extracción líquido-líquido.

Columna empacada

BIBLIOGRAFÍA Skoog D. A., West D. M. y Holler F.J., "Fundamentos de Química Analítica". Ed. Reverte. Barcelona. 1997;pp 692-698 Skoog, Douglas A. y Leary, James J. (1994). Análisis Instrumental. Armenia: McGraw-Hill. 84-481-0191-X. McNair, Harold M. & Miller, James M. (1998). Basic Gas Chromatography. Canada: John Wiley & Sons, Inc.. ISBN :0-471-17260-X (alk. paper); ISBN 0-471-17261-8 (pbk.: alk. paper). www.mncn.csic.es/docs/repositorio/es_ES/investigacion/cromatografia/cromatografia_de_gases.pdf Barquero M., “Principios y Aplicaciones de la Cromatografía de Gases” (2006), 1ª Edición, Ed. UCR, Costa Rica; pp.44-47. Skoog D. A., West D. M. y Holler F.J., "Fundamentos de Química Analítica".(2007) 6ta Edición, Ed. Reverte. Barcelona, pp 800-805. Ettre, S. L. Evolution of Capillary Columns for Gas Chromatography. LCGC. 2001. 19, 1, 48-57