Platos Teoricos

35 

Texto completo

(1)

Parámetros cromatográficos

Parámetros cromatográficos

(2)

Número de Platos Teóricos(N)

Número de Platos Teóricos(N)

E

Ess llaa lloonnggiittuudd ddee ccoolluummnnaa rreeqquueerriiddaa ppaarraa qquuee ssee eessttaabblleezzccaa uunn eeqquuiilliibbrriioo ddeell ssoolluuttoo eennttrree llaa FFMM yy FFEE.. EEll nnúúmmeerroo ddee ppllaattooss tteeóórriiccooss mmiiddee qquuee ttaann bbuueennaa eess uunnaa ccoolluummnnaa,, llaa ccuuaall ddeebbee tteenneerr uunn nnúúmmeerroo ggrraannddee ddee pplalatotoss teteóróricicosos yy pproroduducicirr pipicocoss anangogoststosos..

 Algunas

 Algunas formasformas empleadasempleadas parapara incrementarincrementar loslos platosplatos teóricosteóricos incluye:incluye:  Alargar

 Alargar lala columna,columna, disminuirdisminuir elel diámetrodiámetro dede lala columna,columna, mejorarmejorar elel eemmppaaqquuee,, ddiissmmiinnuuiirr llaa ccaannttiiddaadd ddee mmuueessttrraa yy ooppttiimmiizzaarr eell fflluujjoo ddee ffaassee m

móóvviill.. LLaa ddeeffiinniicciióónn ddee ppllaattoo tteeóórriiccoo ((yy aallttuurraa ddee ppllaattoo)) aa ppeerrmmaanneecciiddoo ddeessddee llaa tteeoorrííaa pprrooppuueessttaa ppoorr MMaarrttiinn yy SSyyllee,, ppoossttuullaaddaa ppaarraa ttrraattaarr ddee eexxpplliiccaarr eeffiicciieenncciiaass eenn llaass sseeppaarraacciioonneess ccrroommaattooggrrááffiiccaass;; SSeeggúúnn eessttaa tteeoorrííaa llaa ccoolluummnnaa ssee eennccuueennttrraa ffoorrmmaaddaa ppoorr uunn nnuummeerroo NN ddee ccaappaass aannggoossttaass yy ssuucceessiivvaass llllaammaaddaass ““platosplatos”” ddeennttrroo ddee llooss ccuuaalleess ssee eefefectctuauababann eeququililibibririooss ddelel ananalalititoo eentntrere lalass fafasesess mmóvóviill yy esestataciciononarariia.a.

(3)

Número de Platos Teóricos(N)

Número de Platos Teóricos(N)

E

Ess llaa lloonnggiittuudd ddee ccoolluummnnaa rreeqquueerriiddaa ppaarraa qquuee ssee eessttaabblleezzccaa uunn eeqquuiilliibbrriioo ddeell ssoolluuttoo eennttrree llaa FFMM yy FFEE.. EEll nnúúmmeerroo ddee ppllaattooss tteeóórriiccooss mmiiddee qquuee ttaann bbuueennaa eess uunnaa ccoolluummnnaa,, llaa ccuuaall ddeebbee tteenneerr uunn nnúúmmeerroo ggrraannddee ddee pplalatotoss teteóróricicosos yy pproroduducicirr pipicocoss anangogoststosos..

 Algunas

 Algunas formasformas empleadasempleadas parapara incrementarincrementar loslos platosplatos teóricosteóricos incluye:incluye:  Alargar

 Alargar lala columna,columna, disminuirdisminuir elel diámetrodiámetro dede lala columna,columna, mejorarmejorar elel eemmppaaqquuee,, ddiissmmiinnuuiirr llaa ccaannttiiddaadd ddee mmuueessttrraa yy ooppttiimmiizzaarr eell fflluujjoo ddee ffaassee m

móóvviill.. LLaa ddeeffiinniicciióónn ddee ppllaattoo tteeóórriiccoo ((yy aallttuurraa ddee ppllaattoo)) aa ppeerrmmaanneecciiddoo ddeessddee llaa tteeoorrííaa pprrooppuueessttaa ppoorr MMaarrttiinn yy SSyyllee,, ppoossttuullaaddaa ppaarraa ttrraattaarr ddee eexxpplliiccaarr eeffiicciieenncciiaass eenn llaass sseeppaarraacciioonneess ccrroommaattooggrrááffiiccaass;; SSeeggúúnn eessttaa tteeoorrííaa llaa ccoolluummnnaa ssee eennccuueennttrraa ffoorrmmaaddaa ppoorr uunn nnuummeerroo NN ddee ccaappaass aannggoossttaass yy ssuucceessiivvaass llllaammaaddaass ““platosplatos”” ddeennttrroo ddee llooss ccuuaalleess ssee eefefectctuauababann eeququililibibririooss ddelel ananalalititoo eentntrere lalass fafasesess mmóvóviill yy esestataciciononarariia.a.

(4)

Determinación de N

(5)

Determinación de N

Es difícil establecer en forma precisa el comienzo y final de la señal cromatográfica, se mide el ancho en la mitad de la altura de la señal y se asumirá que es una Gaussiana (W1/2)

(6)
(7)

 Altura de un plato teórico (HETP ó H)

 –

Representa el largo de columna requerida por un

plato teórico. Según Syle y Martin: representa la

longitud de las capas continuas (platos) que

componen una columna. H es empleada como

medida de la eficiencia de una columna. Cuando el

valor es pequeño representa una eficiencia mayor.

H es empleada además como parámetro para

determinar el ensanchamiento de una banda.

(8)

Coeficiente de partición (K)

Es el valor de la

constante de equilibrio formado por el analito entre

las fases

m

vil y estacionaria. Es constante para

una temperatura y

  caracter

stica para cada

relaci

n de analito-fase

 m

vil-fase estacionaria.

= Conc 

.

 AnalitoFE 

/

Conc 

.

 AnalitoFM  K =

s

 /

C M 

= k , x 

(9)

Factor de Capacidad (k 

Es un parámetro (k ´) que se utiliza para describir las velocidades de migración de

los analitos en las columnas y se interpreta considerando que mientras mayor sea el valor de este factor menor es la velocidad de migración de los solutos en la columna.

Para una especie A, el factor de capacidad A k ′ se define como:

′ 

 A

= K

 A

V

S

V

M

Donde K A = constante de distribución, VS = Volumen de la fase estacionaria y VM = Volumen de fase Móvil

También puede escribirse:

k ′  A = tRA - tM tM

Donde tRA = Tiempo de retención de Compuesto A, tM = Tiempo muerto

(10)
(11)

Factor de S electividad o s eparacaión ( 

α)

Determina las separaciones entre picos, un valor de

α

=

1

representa tiempos de

  retenci

n iguales y por lo tanto no

existe

  separaci

n. Un

n

mero

m

s grande significa una

columna

m

s selectiva y una mejor 

 resoluci

n . Los valores

grandes de

α

son el resultado de una fase estacionaria

selectiva.

(α)

=

 k ’B

k ’ A

donde k ’B es el factor de capacidad del compuesto B, que es el mas

retenido y k ’ A es el factor de capacidad del compuesto A( primer comuesto

en eluir), que es el menos retenido.

Con esta definición α siempre es mayor que la unidad.

=

t

RB

- t

M

(12)
(13)

R esolución (R ):

Es un parámetro que indica cómo dos señales están

separadas una de la otra.

Un valor de

 1

.

5

representa

una

 separaci

n hasta la linea base de ambos picos,

y un valor de

1

.

0

, representa una

  resoluci

n del

90

%, en algunos casos esto es suficiente para los

c

lculos del

 

rea de los picos

Rs = 2 [t

RB

 – 

t

RA

]

W

A

+ W

B

(14)
(15)

Factor de Retención (R f ) : Mide la velocidad del soluto a través de una columna comparado con la velocidad de la fase móvil.

(16)
(17)

Mecanismo de Separación de

Componentes

Si los solutos 1 y 2 tienen capacidades k 1 y k 2, entonces sus tiempos de retención están dados por:

(18)

Asumiendo que las fases no son compresibles

después de diversas operaciones matemáticas se

tiene que:

(19)

Resolución (R)

Es un parámetro que indica cómo dos señales

están separadas una de la otra

(20)

Otras formas de calcular R usando datos

experimentales se muestra a continuación:

(21)

Capacidad de Señales

Es una medida de cuántas señales se pueden separar entre

dos puntos en un cromatograma.

(22)
(23)

Es una medida del número de componentes que pueden

ser separados.

Está basada en condiciones isotérmicas o isocráticas.

Asume que el ancho de la señal aumenta linealmente

con la temperatura.

Si asumimos un ancho de señal (w) constante, el

número posible de señales separadas entre los puntos 1

y 2 será:

(24)

Ejemplo:

(25)

Modelo de Platos Modificado

Para Columnas Capilares

Las ecuaciones para calcular la resolución y

la capacidad para columna empacadas NO

son aplicables para columnas capilares.

(26)

El número de platos puede ser determinado por:

Donde W

0

corresponde al ancho de la señal del

solvente (aire)

(27)

Tiempo de retención

t= Tiempo transcurrido desde el instante de inyección de muestra al máximo de pico

Tiempo retención ajustado: t’= t–  tm

Tiempo muerto, tm, tiempo necesario para que la fase móvil atraviese la columna

(28)

Recuerde que existen solo dos formas para mejorar 

las separaciones cromatográficas:

a)Incrementar la

 separaci

n de las bandas: Aunque

se mejora la

  separaci

n de los componentes este

m

todo tiene el inconveniente de que ocasiona

ensanchamiento de las bandas y se requieren

tiempos de

 eluci

n mayores.

Ej. Emplear flujos de fase

m

vil menores, Al

aumentar el largo de la columna, Al variar la fase

estacionaria

(modificando

k

),

finalmente,

incrementando

α

ya sea variando la temperatura

(GC), o la

 composici

n de la fase

 m

vil (HPLC)

(29)

b) Disminuir el ensanchamiento de los picos

-Resulta la forma ideal de trabajar pero por  

desgracia

las

variables

que

afectan

el

ensanchamiento de las bandas solo pueden ser 

disminuidas hasta cierto grado debido a

restricciones

t

cnicas. Ej. Incrementando la

eficiencia de la columna ya sea, disminuyendo

el

di

metro de la columna (ej. col. capilares en

GC), o empleando empaques

m

s

  peque

os

(

di

metro de

 part

cula, GC/HPLC).

(30)

Los factores que pueden afectar las separaciones

cromatográficas son:

Independientes del Operador 

a). Diámetro de columna

b). Longitud de columna

c). Composición de fase estacionaria d). Diámetro

de las partículas de relleno e). Diámetro de la

película

de

fase

móvil

f).

Uniformidad

del

empaquetamiento

Dependientes del Operador 

g). Composición de la fase móvil h). Flujo de fase

móvil

i). Temperatura

 j). Volumen de Injección

(31)
(32)

 Análisis Cualitativo

Comparar el tiempo de retención del pico del problema

con el de un patrón.

Se agrega al problema una muestra conocida. Si el

tiempo de retención es idéntico al de un componente

del problema, el área de ese pico aumentará.

Métodos Analíticos (1)

(33)

Métodos Analíticos (2)

 Análisis Cuantitativo

El área de un pico es proporcional a la cantidad de ese

componente.

1- Los cromatógrafos modernos tienen integradores y

computadoras que calculan las áreas.

2- Planímetro.

3- Para un pico gaussiano, el producto de la altura por el ancho

medido a la altura media es igual al 84 % del área total.

4- Puede dibujarse un triángulo con dos lados tangentes a los

puntos de inflexión en cada lado del pico. El área es 96 % del

área de un pico gaussiano.

(34)

Las sustancias A y B tienen tiempos de retención de 16,40 y 17,63 min, respectivamente, en una columna de 30,0 cm. Una especie no retenida pasa a través de la columna en 1,30 min. Las anchuras máximas (en la base) de A y B son 1,11 y 1,21 min, respectivamente.

Calcule,

a)La resolución de la columna

b)número medio de platos en la columna, c)altura de plato,

d)la longitud de la columna necesaria para lograr una resolución de 1,5 e)el tiempo necesario para eluir la sustancia B en la columna que da un valor de resolución de 1,5.

a)Rs=1,06

b)N=3444,68

c)H8,71

10

-3

cm

d)L=60cm

e)34,76min

(35)

Métodos Analíticos (3)

Cómo los detectores no responden de la misma manera a

todos los solutos, debe medirse un

factor de respuesta

empírico

 Área del analito

Concentración del analito

 Área del patrón

=

Concentración del patrón

   A  r   e   a    d  e    l  a   n   a    l    i    t  o    /    A  r   e   a    P  a    t  r    ó  n    i  n    t  e  r   n   o

Concentración del analito/Concentración Patrón interno

F=FPI/FX Sx/SPI= F x Cx/CPI

Figure

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