INTRODUCCIÓN La fase estacionaria tiene en cromatografía un papel fundamental, ya que la fase móvil es cromatográficamente inerte y las separaciones.

Presentación del tema: "INTRODUCCIÓN La fase estacionaria tiene en cromatografía un papel fundamental, ya que la fase móvil es cromatográficamente inerte y las separaciones."— Transcripción de la presentación:

1 Historia y evolución de las columnas capilares y su impacto en la cromatografía de gases

2 INTRODUCCIÓN La fase estacionaria tiene en cromatografía un papel fundamental, ya que la fase móvil es cromatográficamente inerte y las separaciones son debidas exclusivamente a las interacciones específicas que se dan entre los componentes de la muestra y la fase estacionaria. Elegir la mejor fase estacionaria es la decisión más importante al seleccionar una columna. Los conceptos de selectividad y polaridad son muy útiles cuando se selecciona una fase estacionaria

3 Para la selección de una fase estacionaria hay que tomar en cuenta las siguientes características:
Viscosidad de la fase dentro del rango de temperatura. Rango de temperatura de trabajo. Capacidad para interaccionar de forma selectiva con diferentes solutos Los tipos de fase estacionaria mas utilizados en la cromatografía de gases 1.-Hidrocarburos 3.-Polifeniléteres 5.-Polietilenglicoles 2.-Polisiloxanos 4.-Poliésteres

4 Hidrocarburos Fase estacionaria apolar de elevado peso molecular
Los compuestos cromatografiados eluirán de las columnas en orden de volatilidad. Es muy utilizado como referencia de otras fases estacionarias El escualeno presenta una temperatura de trabajo muy bajo 120° Facilidad de oxidación

5 Polifeniléteres Polisiloxanos Polisiloxanos
Grupo de fase estacionaria de mas amplia utilización Elevada estabilidad térmica Altamente selectivos Modifica químicamente la estructura de base Son fases estacionarias moderadamente polares Tienen una gran utilidad para realizar separaciones a elevadas temperaturas

6 Poliésteres Polietilenglicoles
Los mas utilizados como fase estacionaria son los adipatos y succinatos de etilglicol, dietilglicol y butanodiol Son moderadamente polares Escasa estabilidad, puede reaccionar con algunos componentes de la muestra y son muy sensibles a la oxidación Poliésteres Polietilenglicoles Fases estacionarias muy utilices para la separación de compuestos polares Facilidad de oxidación

7 Interacciones de fase estacionaria

8 Columna – Fase Estacionaria
Gas Capilares o abiertas Empacadas o rellenas Líquido

9 Columnas capilares o abiertas
Columna abierta de pared recubierta (WCOT) Son capilares con pared interna recubierta de una fina capa de fase estacionaria Construidas de acero inoxidable, aluminio, cobre o plástico, posteriormente con vidrio Columna abierta recubierta con soporte (SCOT) La superficie interna esta revestida de un capa delgada de un material soporte Columna abierta de sílice fundida (FSOT) Se fabrican con sílice purificada Tiene paredes más delgadas que las de vidrio Son flexibles

10 Columnas empacadas o rellenas
Tubo de vidrio, metal o teflón Longitud: 2 – 4 m Diámetro interno: 4 – 9 m Soporte sólido de pequeñas partículas esféricas de tierra de diatomeas El empaque aumenta el área superficial al fijarse la fase estacionaria líquida Útil para separar muestra de gran cantidad

11 Tipos de columna WCOT SCOT FSOT Empacada Longitud (m9 10 - 100 1 - 6
Diámetro interno (m) 0,1 – 0,53 0,25 – 0,75 0,5 2 – 4 Eficacia 2,000 – 4,000 1,000 – 4,000 600 – 1,200 ,000 Platos totales (20-400) x 103 (10-400) x 103 (6-120) x 103 (1-10) x 103 Tamaño de muestra (ng) 10 – 1,000 Presión relativa de retroceso Baja Alta Velocidad relativa Rápida lenta

12 Técnica de recubrimiento de Dijkstra y De Goey:
Columna de metal Requieren de un recubrimiento con una película gruesa de la fase estacionaria. El tubo debe ser limpiado antes de poner la fase estacionaria debido a que dentro del tubo se encuentra un residuo líquido de recubrimiento. Tiene muchas limitaciones debido a la inestabilidad del metal en la parte interior del tubo. Sin embargo ha sido utilizado para el análisis de una variedad de muestras. Como resultado del proceso de fabricación, el tubo deja un residuo líquido de recubrimiento dentro del tubo. Debido a esta capa, el tubo debe ser limpiada antes de poner la fase estacionaria. La solución de la fase estacionaria se introduce al tubo con ayuda de un gas inerte, humedeciendo las paredes interiores del tubo con la solución. En seguida el solvente se evapora al dejar el gas en la columna durante un par de horas. Técnica de recubrimiento de Dijkstra y De Goey:

13 Columnas capilares de vidrio
Desarrollada por Golay Los tubos capilares tenían paredes gruesas, y su forma final era el de bobinas rígidas Tenían un diámetro cm de la bobina, una columna de 0,23 hasta 0,27 mm de diámetro interno, y un espesor de pared 0,20-0,25 mm. Mala capacidad de recubrimiento y corta vida Incluso con la mejor técnica de tratamiento previo y revestimiento, la formación de una película de escualano estable sobre el vidrio era muy difícil

14 Debido a las fuertes fuerzas cohesivas del líquido sobre la superficie de cristal.
Estas fuerzas se caracterizan por la tensión superficial, que a su vez puede caracterizarse por el ángulo de contacto de una gota sobre la superficie sólida La superficie interior del tubo de vidrio necesita ser tratado de alguna forma antes del revestimiento para aumentar su humectabilidad. Se necesitaba este tratamiento no sólo para mejorar la capacidad de revestimiento, sino también para hacer que el tubo más inerte.

15 Columnas de sílice fundida
Las columnas capilares de sílice fundida se utilizan universalmente en GC. Se fabrican a partir de sílice especialmente purificada con un contenido mínimo de óxidos metálicos Las columnas que resultan son flexibles y pueden doblarse en forma helicoidal con un diámetro de varios centímetros.

16 Las columnas capilares de sílice más frecuentemente utilizadas tienen diámetros internos de 320 y 250 μm. Ofrecen importantes ventajas tales como resistencia física, una reactividad mucho menor frente a los componentes de la muestra y flexibilidad. La introducción de columnas de sílice fundida no sólo cambió GC capilar sino a todo el ámbito de las técnicas de separación.

17 Columnas capilares Desventajas:
Al principio se utilizaron columnas fabricadas con una gran variedad de materiales: teflón, nylon, metálicas, etc., pero ninguna de ellas tiene un campo de aplicación como el que ofrecen las columnas de sílice fundida o de vidrio de cal sodada o de boro silicato. Columnas metálicas Desventajas: Las columnas metálicas son poco aptas para ser recubiertas Pueden presentar fenómenos catalícos No son recomendables para solutos polares

18 Columnas de plástico Desventajas
Limitaciones de temperatura Falta de capacidad de revestimiento Corta vida Desventajas En la mayoría de los análisis se utilizan columnas tubulares abiertas, largas y estrechas fabricadas de sílice fundida y recubiertas de poliimida como soporte y protección contra la humedad atmosférica. Las columnas abiertas se caracterizan por: Mayor resolución Mayor rapidez Mayor sensibilidad y menor capacidad de muestra

19 Columnas capilares de sílice fundida
Los capilares de sílice fundida se fabrican de sílice pura, con un contenido mínimo de óxidos metálicos Tienen paredes mucho mas finas que las de vidrio Para aumentar la resistencia de estos tubos se los protege con una capa protectora exterior de poliimida Las columnas que así resultan son completamente flexibles y se pueden enrollar en forma de espirales de algunas pulgadas de diámetro

20 Las columnas tubulares abiertas de sílice
Resistencia física Menor reactividad con los componentes de la muestra Flexibilidad. Ventajas Más problemáticas Exigen sistemas especiales de inyección y de detección Se debe usar un divisor de muestra (splitter) para reducir el tamaño de la muestra inyectada en la columna Sistema detector mas sensible de respuesta rápida. Columnas de alta resolución ( 200 a 120 µm)

21 Conclusión Actualmente las columnas que mas usan en CG son las capilares de sílice fundida, debido a su resistencia, su menor reactividad y su flexibilidad, se pueden enrollar en forma de espirales de algunas pulgadas de diámetro debido a todas estas características esta columnas son mas apropiadas para la realización de la mayoría de estos análisis en distintas muestras.

22 Referencias: Daniel C. Harris; Análisis químico cuantitativo; ed. Reimpresa; Editorial Reverte, 2007.p 579 Skoog W. Fundamentos de Química analítica. 8ª Ed.; Thomson. México, 2005 , pp 971. Skoog, D., Holler, F., Nieman, T. Principios de análisi instrumental 5º ed. Editorial Mc Graw Hill. España, Pp 770 – 771 Barquero M. Principio y Aplicaciones de la Cromatografía de Gases. 1ª Ed. Universidad de Costa Rica, 2006, pp 47. Fused-Silica Capillary —The Story behind the Technology, Steve Griffin; Octubre, 2002. Equipo: Aguilar Diana Falla María Fernanda González Nubia Martínez Paola Ramírez Javier Ravell Ariday