CG - HPLC
Muestra volátil
Posibilidad análisis de gases
Necesidad de estabilidad térmica Peso molecular <500
Actuación sólo sobre f.e.
Detectores muy sensibles (universales y específicos)
Muy alta eficacia (HRGC)
GC
HPLC
Muestra soluble
No importa estabilidad térmica
No hay limitación de peso molecular Posible actuación sobre f.m. Y f.e. Detectores menos sensibles
Cromatografía de gases
inyección
detector
columna - fase
estacionaria
fase móvil
horno
Fase móvil
Fase móvil (gas portador)
No interacciona con el analito
Gases empleados: helio, nitrógeno,
hidrógeno, (argón)
Elevada pureza
Reguladores de flujo/presión
Columnas capilares: Presión constante
Inyector
Exigencias:
Introducción de la muestra a la columna en estado gaseoso
Inyección rápida
Transferencia de los compuestos volátiles y retención de los no-volátiles
Evitar descomposiciones térmicas
Columnas de relleno:
Cámara de vaporización
Inyector
Columnas capilares: menor capacidad de
carga, bajo caudal de gas portador del
inyector a la columna
Splitter Splitless On-column
Caudal elevado de fase móvil por el inyector Una parte se introduce en la columna y otra se
desvía al exterior
Splitter (con división)
Flujo de split: 100 ml/min Flujo columna: 1 ml/min Ratio de split: 100:1
Inyector
Columnas capilares:
Splitter-con división
Se puede inyectar en modo isotermo o con programación de temperatura.
Sensibilidad menor ya que no se inyecta toda la muestra.
Permite inyectar desde producto puro hasta 0.01% (100 ppm).
Problemas de discriminación: mejor transferencia de los más volátiles; peor transferencia de los menos volátiles.
Inyector
Columnas capilares:
Splitless-sin división
Antes y durante la inyección se cierra la válvula de splitter, de forma que el único caudal de gas portador que circula po el inyector es el que alimenta la columna.
La válvula se abre cuando se considera que la totalidad del analito ya se ha introducido en la columna (0.5-2 min).
Los analitos deben estar en baja concentración para no sobrecargar las columnas capilares (no superior a 50 ng/µl)
Inyector
Columnas capilares:
Splitless-sin división
Transferencia inyector-columna lenta: ensanchamiento de banda
Trampa fría: Columna 100ºC por debajo de la T ebullición del
componente de interés más volátil de la
muestra
Efecto solvente: Columna 25ºC por debajo de la T ebullición del disolvente de inyección de la
muestra
Después de la
focalización: programa rápida hasta T inicial del programa analítico
Inyector
Columnas capilares:
Splitless-sin división
Efecto solvente: Disolvente CS2 (Teb: 46ºC)
Se minimizan los problemas de discriminación respecto a splitter.
Se consigue la máxima sensibilidad posible. Se precisan inyectores más sofisticados. No se puede trabajar en modo isotermo.
Siempre temperatura programada (trampa fría--efecto solvente).
Inyector
Columnas capilares:
Splitless-sin división
Tiempo de splitless
Tiempos demasiado cortos: Disminución de señal de los compuestos más pesados
Tiempos demasiado largos: Pico de disolvente con cola y demasiado grande
Columnas
Columnas de relleno
Longitud: 2-5 m
Diámetro interno: 2-5 mm
Material: Vidrio, acero…
Soporte sólido:
Material poroso en el que se
impregna la fase estacionaria
Diámetro de partícula variable: 80/100, 100/120 mesh
Diferentes grados de impregnación de la fase estacionaria: 0.5-20 %
Columnas capilares
Longitud: 5-12 m,
25-30 m
, 50-100 m
Diámetro interno: 0.25-0.32 mm
(semicapilares 0.53 mm)
Material: Sílica fundida recubierta de poliimida
F.e. líquida depositada sobre la pared del
capilar
Columnas
Deben ser acondicionadas:
Conectar al inyector (no al detector)
Regular paso de gas portador a los valores normales de trabajo
Dejar pasar el gas durante aprox. 30 min
Iniciar programa de temperaturas (1-3ºC/min) hasta aprox. 10ºC por debajo de la T max de la columna
Mantener esa T por lo menos 10 horas.
Uso habitual
Guardar las columnas tapadas por los dos extremos.
No realizar incrementos de temperatura excesivamente bruscos.
No calentar la columna sin paso de gas portador.
Evitar la introducción de muestras muy ácidas o muy básicas.
Poner la columna siempre en el mismo sentido (inyector-detector).
No introducir muestras muy “sucias” (Solución: cortar primer tramo de columna del lado
Columnas
Efecto de calentar la columna sin gas
Se hace más activa: pérdida de algunos analitos por adsorción irreversible
Pierde fase estacionaria: Tiempos de retención menores.
Fase estacionaria
Escualeno A 100% Dimetilpolisiloxano B 5% Fenil 95% dimetilpolisiloxano B Apolar 14% Cianopropilfenil 86% dimetilpolisiloxano C 50%fenil 50% dimetilpolisiloxano B Mod. polar Polietilenglicol G 50%cianopropil 50% metilpolisiloxano E Polar 70% Cianopropilpolisilfenilenesiloxano H poli(dietilenglicol succinato) I Muy polarFase estacionaria
Mecanismo de separación:
Temperatura de ebullición de los analitos Interacciones de los analitos con la fase
estacionaria (momento dipolar, distribución de cargas...)
Fase estacionaria
Capacidad de carga: Relación con la cantidad
de fase estacionaria
Relleno: 5000 ng - 1 mg
Semicapilares (1-3 µm): >1200->3500 ng Capilares (0.25 µm): 100-200 ng
Influencia del espesor de fase en la separación
DB-5 30 m x 0.32 mm Helio (40 cm/s) Isoterma 105ºC Inyector 250ºC Detector: FID 300ºC
0.25 µm
1 µm
Temperatura
Influencia de la temperatura en la separación
Mayor temperatura del horno
Menor tiempo de retención
Temperatura
progamada
Aceite de silicona en Chromosorb 35/80 1.2 m x 5 mm d.i. 168ºC 50ºC 235ºC 6ºC/minIsoterma
Detectores
Exigencias
Señal a bajas concentraciones Respuesta rápida
Lineal, estable…
Tipos de detectores
Universales: detector de conductividad
térmica (TCD), detector de ionización de llama (FID)
Específicos: detector de captura de electrones (ECD), detector de nitrógeno
fósforo (NPD), detector fotométrico de llama (FPD), detector TEA (selectivo de nitroso-compuestos)…
Acoplamiento cromatografía de
Detectores
Detector de conductividad térmica
(TCD, catarómetro)
Fundamento:
Cuando un gas (portador) se mezcla con otra substancia gaseosa (soluto) su conductividad térmica varía.
El calor que se disipa de un elemento caliente (filamento) calentado por efecto Joule, es
función de la conductividad térmica del gas en el que está inmerso
La resistencia eléctrica del elemento caliente es función de su temperatura.
Variación de resistencia utilizada para medir al variación de conductividad térmica provocada por la presencia de solutos en el gas portador
Detectores
Detector de conductividad térmica
(TCD, catarómetro)
Propiedades:
Universal No destructivo LD ∼ 10-7-10-8 g/mL Linealidad 104-105 Muestra: aireColumna: Tamices moleculares Gas portador: H2 T columna: 35ºC Tiny: 150ºC Detector: TCD
O
2N
2Detectores
Detector de ionización de llama
Fundamento:
En una llama de H2-aire, sometida a una diferencia de potencial, se establece una
corrente de fondo de pequeña intensidad, que se debe a la presencia de iones H3O+, (NO+,
NH4+...)
Al llegar a la llama una substancia con enlaces C-H (“orgánica”), se produce un aumento de la intensidad de la corriente de fondo
CH + O
→
CHO
++ e
-Propiedades:
Casi universal Destructivo LD ∼ 10-10g Linealidad 107Detectores
Detector de ionización de llama
Muestra: patrón de benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos Columna: AT-WAX
(30mx0.32mm, 1 µm)
Gas portador: He (1.3 ml/min) T columna: 70ºC hasta 145ºC (5ºC/min)
Detectores
Detector de captura de electrones
(ECD)
Fundamento:
El detector contiene una lámina metálica
donde se encuentra una capa de radioisótopo de baja actividad (63Ni).
La radiación b emitida por la fuente ioniza el gas portador o el make-up (Ar con 5% metano o N2), produciendo electrones de baja energía. Al aplicar una diferencia de potencial entre la
fuente y el colector (ánodo), los electrodos libres son colectados por el ánodo
generándose una corriente eléctrica.
Cuando una substancia electrófila llega al
detector captura electrones, formándose iones negativos que se mueven más lentamente hacia el ándo. Se produce una disminución de intensidad que es proporcional a la
concentración de la especie electrófila.
GP +
β →
GP
++ e
-Detectores
Detector de captura de electrones
(ECD)
Propiedades:
Específico Destructivo
LD: Dependiente de las substancias Linealidad 103-104
Detectores
Detector de captura de electrones
(ECD)
ECD
FID
0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 10 20 30 40 50 60 Tiempo (mi n) Se ña l ( V ) Muestra: Mezcla de PCBDetectores
Espectrómetro de masas (MS, EM)
INTERFASE
GC
DE IONES
FUENTE
ANALIZADOR
Detectores
Espectrómetro de masas (MS, EM)
ESPECTROS
DE MASAS
Detectores
Espectrómetro de masas (MS, EM)
Detector cuantitativo
Detector CUALITATIVO: Proporciona
información característica de la substancia
(espectro de MS)
Los fragmentos que aparecen en el espectro
son característicos de cada substancia o cada
familia de substancias
Permite la
identificación
de substancias
Se puede trabajar en modo:
SCAN: Se obtienen espectros de masas de cada punto del cromatograma (información cualitativa pero menos sensible)
SIM: Se monitoriza sólo uno o unos pocos iones durante todo el tiempo que dura la
cromatografía (más sensible pero se pierde la información del espectro).