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Cromatografía de Gases
(Gas Chromatog raphy) Equipamento básico
Gas transportador
Inyectores
Columnas (fases estacionarias)
Temperatura de la columna
Detectores
Aplicaciones
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GAS TRANSPORTADOR
• El gas portador cumple básicamente dos propósitos:
Transportar los componentes de la muestra, y crear unamatriz adecuada para el detector.
• Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:
– Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con lamuestra como con la fase estacionaria)
– Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosa
– Fácilmente disponible y puro
– Económico, no inflamable
– Adecuado al detector a utilizar
Impu rezas típicas en y sus efecto s: oxida / hidroliza algunas FE
Incompatibles con DCE.H2O, O2
Hidrocarburos ruido en señal de FID
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Requisitos:
$$$ Gases de alta pureza $$$
COMPATIBLE CON EL DETECTOR
Cada detector REQUIERE un gas de arraste específico para un
mejor funcionamento.Gas de arrastre vs detecto r:
He, H2DCTFID N2, H2
DCE N2, Ar + 5% CH4
C o s t o
Pureza
A B
C
A = 99,995 %
B = 99,999 %
C = 99,9999 %
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Alimentación del gas de arrastre
Componentes necesarios:
Reguladores de presiónFiltros para purificar
1
2
34
5
6
1 - Cilindro de gas2 - Regulador de presión externo
3 - Trampas para eliminar impurezas: O2 y H2O
4 - Regulador de presión interno
5 - Regulador de flujo (Controlador Diferencial de Flujo)
6 - Medidor de flujo (Rotámetro)Nota: Tubos y conexiones en acero inoxidable o cobre
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INYECTORES
Los dispositivos para inyectar la muestra (generalmente
dispositivos de vaporización instantanea) permiten laintroducción rápida de la muestra en la columna.
Injecc ión ins tantánea
Injección lenta
t = 0
t = x
t = 0
t = x
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En el puerto de inyección se lleva a cabo laintroducción de la muestra
Inyectores convencionales
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“Split” “Splitless”
Modo con división – para analitos en concentraciones altas
Modo sin división – para analitos en concentraciones traza
Inyector split / splitless
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• Se utiliza básicamente para aquellos solutos que son
termolábiles y para los que tienen puntos de ebullición altos.
• La inyección se hace directamente en la columna manteniendo
la temperatura inferior al punto de ebullición del disolvente.
• La zona de inyección se refrigera con aire.
• Aumento brusco de temperatura después de la inyección.
“On-column”
Inyector “on-column”
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Inyección “on-column”
1 2 3
1 – Introducción de la aguja en el inicio de la columna
2 – Inyección y vaporización instantanea en el inicio de la columna
3 – Vapor de la muestra fluye por la columna
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Se puede emplear en modo “split” o “splitless”. Tiene la ventaja de
que se puede trabajar de forma isobárica e isotérmica o bien
empleando rampas de presión y temperatura.
Se puede enriquecer la muestra dentro del inyector, introduciendo
grandes volúmenes de muestra.
Inyector de vaporización detemperatura programada (PTV)
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Parametros de inyección
TEMPERATURA DEL INYECTOR suficientemente elevada paravaporizar la muestra (>50ºC del p.e. del componente menos
volátil)
VOLUMEN DE INYECCION
COLUMNAMuestrasgaseosas
Muestraslíqu idas
empacadas = 3,2 mm ( 1 / 4”)
0,1 ml ... 50 mL0,2 L ... 20 L
capilares = 0,25 mm
0,001 ml ... 0,1 mL0,01 L ... 3 L
Sólidos: d isueltos en un solv ente adecuado
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The packing was adjusted so that the syringe tip
penetrated about 2 mm. The PTV inlet was
heated from 8O C to 4OO C at an average rate of
14 C/s. It was held at 4OO C isothermally for hot
split injection. A 25 meter by 320 µm i.d. fused
silica column, coated with 0.25 µm bonded
dimethylsilicone stationary was used throughout
with helium carrier gas at an average linear
velocity of 100 cm/s.
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COLUMNAS-FASE ESTACIONARIA
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ColumnasTipos de columnas
• Empacadas
– Analíticas
– Preparativas• Capilares
– P.L.O.T. (Porous Layer Open Tubular )
– W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular ) – S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular )
– B.P.O.T. (Bonded Phase Open Tubular )
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Tubo abierto “capilar”
- P.L.O.T. (Porous layer Open Tubular)
- W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular )
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B.P.O.T. (Bonded phase Open Tubular)
S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular )
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Factores que afectan laeficiencia de una columna
Tipo de columna
Longitud de la Columna
Diámetro de la Columna (1/4", 1/8", 1/16" d.e.)Tamaño de las partículas del relleno
Naturaleza de las fases
Cantidad de fase estacionaria
Temperatura de la columnaVelocidad del gas portador
Cantidad de muestra inyectada
Material del cual está elaborada la columna
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Empacadas vs tubo abierto
•SKOOG,Douglas y LEARY,James. Análisis Instrumental . 4ª Edición. McGraw-Hill. España.1994
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Soportes sólidos
• Elevada superficie por unidad de volumen
• Estabilidad térmica
• Dureza mecánica suficiente para quepueda resistir los procedimientos de
revestimientos y relleno
• Inactividad química o de adsorción
• Baja resistencia al paso de la fase móvil
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dimethyldichlorosilane
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Woolley et al. 1986. Deactivation of Small
Diameter Fused Silica Capillary Columns with
Organosilicon Hydrides. Journal of High
Resolution Chromatography &Chromatography Communications. 9, 506-514
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Al aumentar el diámetro se disminuye el tiempo de análisis porque se trabaja a flujos
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au e a e d á e o se d s uye e e po de a á s s po que se abaja a ujos
mayores. En contraparte se daña la resolución. Cuantos más compuestos hayan
menor diámetro de columna debería usarse.
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Cortes, Pfeiffer and Richter. 2005, Journal of Separation Science. 8 , 469-474.
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Factores que afectan laeficiencia de una columna
Tipo de columna
Longitud de la Columna
Diámetro de la Columna (1/4", 1/8", 1/16" d.e.)
Tamaño de las partículas del relleno
Naturaleza de las fases
Cantidad de fase estacionaria
Temperatura de la columnaVelocidad del gas portador
Cantidad de muestra inyectada
Material del cual está elaborada la columna
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Fase estacionaria: líquidos deposi tados sobre unasuper f ic ie (sól idos porosos iner tes, columnas empacadas; tubos
f inos de materiais iner tes (columnas capi lares)
FE
líquida
SUPORTESólido inerte
poroso
Tubo capilar dematerial inerte
Fase estacionaria: sólidos Columnas empacadas con mater ialf inamente granulado o deposi tados sobre la super f ic ie in terna del
tub o (capilares)
Minimización de perdida de FE líquida por volatilización:
Entrecruzada: cadenaspoliméricas quimicamente
ligadas entre si
Quimicamente ligadas: cadenaspoliméricas soportas o ligadas
químicamente
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Fase estacionaria sólida
En general poco usada. Pero útil en análisis de gases inorgánicos (Porejemplo en analizador elemental, en Dumas). Algunas aplicacionesen separación de isómeros y en hidrocarburos de bajo peso molecular.
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Porasil B packed column
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VOCOL® column (diphenyl
dimethyl polysiloxane with
crosslinking moieties)
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Gaseous products were analyzed by GC equipped with a TCD and a Carbosphere
GC column.
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Fases estacionarias típicas en columnas capilares
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http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/propphase1.htm
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También chequearon cromatogramas en una DB-XLB column Bonded cross-linked .. Equivalente a 5 % phenyl-methylpolysiloxane
pp
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