Cromatografía Gas-Líquido: - U

Cromatografía Gas-Líquido:
En la cromatografía gas-líquido (CGL) o cromatografía de gases (CG), los componentes de una muestra que se
vaporiza son fraccionados como consecuencia de ser repartidos entre una fase gaseosa móvil y una fase
estacionaria líquida mantenidas en una columna.
Instrumentos para la cromatografía gas-líquido:
Se utilizan ordenadores para el control automático de la mayoría de los parámetros instrumentales, tales como
la temperatura de la columna, caudales y la inyección de la muestra. A través de un software se pueden obtener
los tiempos de retención, área y ancho de los picos.
Componentes del cromatógrafo de gases:

Gas Portador: La fase móvil gaseosa debe ser químicamente inerte. El He es la fase móvil más común,
aunque también se emplea argón, nitrógeno e hidrógeno. Estos gases se suministran en tanques
presurizados. Se requieren reguladores de presión, calibradores y medidores de flujo para controlar la
velocidad de flujo del gas.
El sistema de gas portador contiene a menudo un tamiz molecular para eliminar el agua u otras impurezas
(trampas que retiran elementos que contaminan la fase móvil).
Con un medidor de pompas de jabón se puede medir la velocidad de flujo. En la trayectoria del gas se
forma una película de jabón cuando se exprime un bulbo de caucho que contiene una solución de jabón, se
mide el tiempo requerido para que esta película se mueva entre dos graduaciones en la bureta y se
convierte a velocidad de flujo.

Sistema de inyección de muestra: Para que la columna sea eficiente, es necesario que la muestra sea
de un tamaño apropiado para que pueda ser introducida en un "tapón" de vapor, la inyección lenta o las
muestras de tamaño excesivo causan un ensanchamiento de la banda y una resolución pobre.
El método más común de inyección de muestra implica el uso de una microjeringa para inyectar una
muestra líquida o gaseosa a través de un diafragma o "septum" de silicona, en una cámara de vaporización
instantánea situada en la cabeza de columna (la cámara de muestra normalmente está unos 50°C por
encima del punto de ebullición del componente menos volátil de la muestra). El líquido pasa a gas en forma
explosiva.
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El slit permite que gran parte de la muestra escape al exterior. De no ser así se produciría saturación, es
decir, se observaría una asimetría de señales.
Saturación
Lo normal de
muestra es aprox. 1/200 L. El tiempo de
retención es inversamente proporcional a la concentración.

Columnas y Fases Estacionarias: Cada fase estacionaria tiene como característica:
T° mínima  A < T° que ésta se produce una constante de reparto falsa. La viscosidad
crea resistencia a la transferencia de masa.
es muy grande, se
T° máxima  A > T° que ésta la fase estacionaria empieza a cambiar de estado y se escapa. Pasa al
estado gaseoso y abandona el sistema (proceso conocido como "sangrado").
Naturaleza de la Fase Estacionaria:
La regla general dice que para separar:
 Sustancias apolares se compra una columna apolar.
 Sustancias polares se compra una columna polar.
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Tabla 24.1 • Fases estacionarias de uso frecuente en cromatografía de gases Capilar
Actualmente, se requiere tener en el laboratorio tres tipos de fase estacionaria:
-
Apolar
Semipolar
Polar
Tipos de Columna:
a) Columnas Capilares: Las columnas capilares o capilares abiertas son de dos tipos básicas:
-
capilares de pared recubierta (WCOT) : son simplemente tubos capilares con la pared interna
recubierta de una capa fina de fase estacionaria líquida. Los WCOT se construían de vidrio, luego
se introdujeron columnas tubulares abiertas de sílice fundida. Se fabrican a partir de sílice
especialmente purificada con un contenido mínimo de óxidos metálicos. Estos capilares tienen las
paredes muchos más delgados que sus equivalentes de vidrio. Se recubren con un polímero para
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hacerla más flexible. La resistencia de los tubos se refuerza con un recubrimiento externo protector
de piliimida. Las columnas que resultan son flexibles y pueden doblarse en forma helicoidal con un
diámetro de varios centímetros. Ofrecen ventajas como resistencia física, una reactividad mucho
menor frente a los componentes de la muestra y flexibilidad. Asimismo tienen menor capacidad de
carga, pero son más eficientes para sustancias volátiles.
-
capilares con soporte recubierto (SCOT): la superficie interna del capilar está revestida de una
fina capa (~ 30 m) de un material de soporte, tal como tierra de diatomeas. Este tipo de columnas
contiene varias veces la fase estacionaria de una columna capilar de pared recubierta y por tanto,
tiene una mayor capacidad de carga (no se satura tan fácilmente). La eficiencia de una columna
SCOT es menor que la WCOT, pero es sensiblemente mayor que una columna de relleno.
Columna tubular abierta de pared recubierta (WCOT): la pared
interior de la columna está recubierta de una fase estacionaria
líquida.
Columnas tubulares abiertas recubiertas de soporte (SCOT): la
fase estacionaria líquida recubre un soporte sólido unido a la
pared interior de la columna.
b) Columnas de Relleno (Empaquetadas): En estas la fase estacionaria corresponde a una película delgada
de líquido colocada en la superficie de un soporte (empaque) sólido inerte y finamente dividido, de modo tal
que el área de la superficie expuesta a la fase móvil sea lo más grande posible. El empaque sólido ideal
consiste de pequeñas partículas uniformes, esféricas, con buena resistencia mecánica y con una superficie
específica de al menos 1 m 2/g. Además, el material debe ser inerte a las elevadas temperaturas y esta
humedecido uniformemente por la fase líquida. Las actuales columnas de relleno se fabrican con tubo de
vidrio, metal (acero inoxidable, cobre, aluminio) o de teflón, con una longitud característica de 2 a 3 m y un
diámetro interno de 2 a 4 mm. Ya están fuera de uso, solo se emplean en cromatografía HPLC.
El número de platos teóricos (N) es función del largo de la columna (L). Sin embargo, N no es propio de la
columna, sino que depende también del soluto con que se trabaja, es decir, de la naturaleza del soluto. En
general, a mayor N se tiene una mejor separación.
Para mejorar la resolución, usa
• una columna más larga (aumentaría el tiempo de retención)
• una columna más estrecha (disminuye la capacidad de carga)
• una fase estacionaria más fina.
• Otra fase estacionaria (cambia la interacción con el analito)
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Grosor del film  df
Al disminuir el grosor de la fase estacionaria
1. disminuye la altura de plato
2. disminuye el tiempo de retención
3. disminuye la cantidad de analito que se puede analizar
- A mayor df mayor tiempo de retención (tr) mayor varianza (2)
- A mayor temperatura de la columna menor varianza (2) y menor tiempo de retención (tr).
Cuando se separan compuestos volátiles es recomendable utilizar un df mayor.
Hay otro tipo de cromatografía que trabaja la adsorción
GLC  KL (constante de partición)
GSC  KD
Cromatografía Gas-Sólido:
La cromatografía gas-sólido se basa en la adsorción de sustancias gaseosas sobre superficies sólidas. Los
coeficientes de distribución son generalmente mucho mayores que en el caso de la cromatografía gas-líquido.
En consecuencia, la cromatografía gas-sólido es útil para la separación de especies que no se retienen en
columnas de gas-líquido, tales como los componentes del aire, sulfuro de hidrógeno, disulfuro de carbono,
óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y gases nobles.
La cromatografía gas-sólido se lleva a cabo tanto en columnas de relleno como en columnas abiertas. En estas
últimas, se fija en las paredes del capilar una delgada capa del adsorbente; estas columnas a veces se
denominan columnas abiertas de pared porosa, o columnas PLOT. Se encuentran dos tipos de adsorbentes: los
tamices moleculares y los polímeros porosos.
Análisis Cualitativo:

Vg Volumen específico de retención
Se debe tener un patrón para calcular Vg. Luego se compara con el Vg de la muestra y se observa si son
iguales. También se puede acudir a alguna referencia o Handbook de cromatografía.
Obsérvese que Vg a una temperatura dada depende solamente de la constante de distribución del soluto y de
la densidad del líquido que constituye la fase estacionaria, y como tal, debería ser en principio un parámetro útil
para la identificación de la especie.
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
Tiempo de retención relativo (tRR): Se calcula el tiempo de retención relativo, asignando un tiempo 1
para algún compuesto.

Índice de retención (Índice de Kovats) [I]
El índice de retención I fue propuesto por primera vez por Kovats en 1958 como un parámetro para identificar
solutos a partir de los cromatogramas. El índice de retención para un soluto dado puede deducirse del
cromatograma de una mezcla del soluto con al menos dos alcanos normales (de cadena lineal) que tengan
unos tiempos de retención tales, que el del soluto considerado quede entre los mismos. Esto es, los alcanos
normales son los patrones en los que se basa la escala de índices de retención.
Por definición, el índice de retención para un alcano normal es igual a 100 veces el número de carbonos del
compuesto sin considerar el relleno de la columna, la temperatura u otras condiciones cromatográficas. El
índice de retención para todos aquellos compuestos que no sean alcanos normales varía, a menudo varios
cientos de unidades de índice de retención, con las variables de la columna.
El índice de retención relaciona el tiempo de retención de un soluto con los tiempos de retenciones de los
alcanos lineales. Del conjunto de alcanos lineales se busca el que tenga el pico cromatográfico inmediatamente
antes y después del compuesto problema (X).
El índice de retención se calcula según:
Donde:
 log(t ' Rx)  log(t ' Rc) 
I  100* C  100

 log(t ' Rc  1)  log(t ' Rc) 
C: número de átomos que tiene la sustancia (alcano) que antecede
t’Rx: tiempo de retención corregido de X
t’Rc+1: tiempo de retención corregido del alcano que procede
t’Rc: tiempo de retención corregido del alcano que antecede

Detector: Espectrómetro de masa
Un espectrómetro de masas es un potente detector para análisis cualitativo y cuantitativo de analitos en
cromatografía de gases y de líquidos. La espectrometría de masas es una técnica que se basa en ionizar
moléculas gaseosas (de ordinario, convirtiéndolas en cationes), acelerarlas en un campo eléctrico, y luego
separarlas de acuerdo con sus masas.13 El proceso de ionización de ordinario suministra suficiente energía
para que las moléculas se rompan en diversos fragmentos. Un espectro de masas es un gráfico que muestra la
abundancia relativa de cada fragmento que choca con el detector de un espectrómetro de masas.
Se toma el espectro de la muestra y se compara con el espectro de la biblioteca (archivos), si existe un 96% de
similitud se podría tratar del compuesto del archivo.
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