Unidad 10 IC

Unidad 10:

Principios básicos

Inyección Separación BABA ABAB SSSSSSSSSSSSSSSSSS Fase móvil BBBB AAAA SSSSSSSSSSSSSSSSSS Fase móvil

1. Distribución de un analito entre una fase móvil y

una estacionaria:

El componente A prefiere la fase estacionaria El componente B prefiere la fase móvil

Fase estacionaria

Fase estacionaria

2. Se suponen equilibrios de distribución: A

_móvil

A

_estacionaria

Tiempo de retención

Tiempo requerido para que el analito llegue al detector (t

_R

)

(para una especia no retenida ese tiempo es el tiempo muerto t_M ( o t₀))

t

_R

= t

_S

+ t

_M

Velocidad lineal promedio de migración del soluto: v = L / t_R ( [v] = cm / s ) Velocidad lineal promedio de las moléculas de la fase móvil: u = L / t_M

time signal t t t t 0

R 1 R 2

Factor de retención (k)

1. Relación entre la velocidad de elución y el cociente de distribución:

v = u x (fracción de tiempo que el soluto permanece en la fase móvil)

v = u x (moles de soluto en la fase móvil / moles totales de soluto)

v = u x c_M V_M / (c_M V_M + c_S V_S ) = u x 1 / [1 + (c_S V_S / c_M V_M )]

v = u x 1 / [1 + ( K V_S / V_M )]

2. Factor de retención (k

_A

):

se define como el cociente entre número de moles del soluto en la fase estacionaria y en la fase móvil: k_A = K_A V_S / V_M

v = u x 1 / (1 + k_A) , L/t_R = L/t_M x 1 / (1 + k_A)

reordenando:

k

_A

= (t

_R

– t

_M

) / t

_M

Factor de selectividad y número de platos

1. Factor de selectividad:

Para dos solutos A y B se define como:

α = K

_B

/ K

_A donde B es la especie más retenida (α > 1)

por lo tanto α = k_B / k_A, de donde llegamos a

α = [(t

_R

)

_B

– t

_M

]/ [(t

_R

)

_A

– t

_M

]

2. Descripción cuantitativa de la eficiencia de una columna:

a) Altura de plato H b) número de platos teóricos N

N = L / H

N varía desde pocos cientos a cientos de miles; H de décimas a milésimas de cm

Evaluación experimental de

H

y

N

N = 16 ( t

_R

/ W)

2

N = 5.54 ( t

_R

/ W

_1/2

)

2

Variables cinéticas que influyen en la

eficiencia de la columna

* aumenta al incrementarse la T y disminuir la viscosidad.

** en líquidos toma valores del orden de 10-9 _cm2_s-1_{; en gases valores 10}5 _{veces mayores.}

Variable Símbolo Unidades

habituales

Velocidad lineal de la fase móvil u cm s-1

Coeficiente de difusión en la fase

móvil* DM** cm2 s-1

Coeficiente de difusión en la fase

estacionaria DS cm2 s-1

Factor de retención k –

Diámetro de las partículas del

relleno dp μm

Espesor del revestimiento líquido

Influencia de

u

en la eficiencia de la columna

El grado de ensanchamiento de la banda depende del tiempo que la fase móvil está en contacto con la fase estacionaria, lo cual a su vez depende de la velocidad de la fase móvil.

Gráficos de H en función de u: curvas de van Deemter

Teoría del ensanchamiento de bandas (I)

La eficiencia de las columnas cromatográficas se puede conocer de manera aproximada mediante la ecuación de van Deemter:

Teoría del ensanchamiento de bandas (II)

H = A + B/u + C

_S

u + C

_M

u

2. Término de difusión longitudinal (B/u)

B/u

= 2

g

D

_M

/

u

La difusión reversa es más significativa que la directa debido al movimiento de la fase móvil

Teoría del ensanchamiento de bandas (III)

H = A + B/u + C

_S

u + C

_M

u

3. Término de transferencia de

masa en la fase estacionaria C_Su.

C

_S

u =

[f

(k)d

2

f

/ D

S

]

u

4. Término de transferencia de masa en la fase móvil C_Mu.

C

_M

u =

[f'

(k)d

2

p

/ D

M

]

u

Influencia de

k

y

a

en la resolución;

efecto de la resolución en el tiempo de retención

Estas ecuaciones constan de tres partes:

a. La primera se relaciona con los efectos cinéticos que causan el ensanchamiento de banda.

b. La segunda y la tercera se relacionan con las propiedades termodinámicas de los constituyentes a separar, es decir con la magnitud relativa de sus cocientes de distribución, y las propiedades del soluto y de las fases móvil y estacionaria.

Los parámetros fundamentales α, ky N se pueden ajustar casi de manera independiente.

El problema general de la elución

La solución usual para este problema es cambiar las condiciones que determinan los valores de k mientras tiene lugar la separación. Cambios por etapas o de manera continua.

En CL se varía la composición de la fase móvil durante la elución (gradiente o programación del solvente).

Forma de los picos cromatográficos

Gauss Tailing Fronting

ab

T=-b_a-