cromatografia de gases

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quimica analitica

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By: lalolito (117 month(s) ago)

esta muy completa tu presentacion!!

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CROMATOGRAFÍA DE GASES Y HPLC : 

CROMATOGRAFÍA DE GASES Y HPLC Ambas son técnicas cromatográficas utilizadas con fines: Analíticos Cualitativos Cuantitativos El contenido de la cromatografía se resume en el cromatograma: gráfica de la concentración de las fracciones eluidas en función del tiempo, junto con la medida del área de cada uno de los picos.

INFORMACIÓN PROPORCIONADA POR EL CROMATOGRAMA: : 

INFORMACIÓN PROPORCIONADA POR EL CROMATOGRAMA: Complejidad de la muestra; en base al número de picos observados. Identificación cualitativa de los componentes de la muestra; en base a la precisa posición de los picos (tiempo de retención). Determinación cuantitativa de la concentración de cada pico; en base a su área relativa.

CROMATOGRAFÍA DE GASES: : 

CROMATOGRAFÍA DE GASES: Se produce como consecuencia de la interacción de los componentes de una mezcla en estado de vapor en una fase móvil gaseosa inerte, con una fase estacionaria que puede ser un sólido o un líquido de alto punto de ebullición sobre un sólido inerte. Se requiere de un cromatógrafo de gases (abrir vínculo). Principio: La mezcla líquida o en disolución se introduce mediante una microjeringa, a través de un septum (disco de goma), en el inyector, donde se vaporiza a una temperatura poreseleccionada, y se introduce en un gas portador inerte que la arrastra al interior de la columna, alojada en un horno termostatizado. Los vapores eluidos pasan por un detector y la información se transforma en una señal eléctrica que llega a un integrador y a un registro gráfico, que proporciona el cromatograma.

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Cromatógrafo de gases

Gas portador: : 

Gas portador: Es el medio de transporte de los componentes de la mezcla a través del sistema cromatográfico. Gas inerte Ar, o He No interacciona con los solutos a separar ni con la fase estacionaria. Columnas: En la mayoría de los análisis se utilizan columnas tubulares abiertas, largas y estrechas , hechas de sílice fundida ( )y recubiertas de poliilida (plástico capaz de resistir 350°C) como soporte y protector de humedad atmosférica.

Columnas empaquetadas. : 

Columnas empaquetadas. Contienen un soporte sólido fino recubierto de una fase estacionaria líquida no volátil, o el sólido mismos es la fase estacionaria. Son útiles para separar gases que no son muy retenidos. Las columnas son de acero inoxidable , Ni o vidrio. Comparando con las empaquetadas, las tubulares poseen: Mayor resolución Más rapidez de análisis Mayor sensibilidad Menor capacidad de muestra

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La fase estacionaria se dispone rellenando un tubo grueso de vidrio o acero (columnas rellenas), o se deposita tan solo en las paredes de un tubo de dimensiones capilares (columnas capilares) dejando un orificio abierto en el centro que permite el paso del gas portador. Las columnas capilares proporcionan separaciones mucho más selectivas que las rellenas, ya que pueden emplearse longitudes mucho mayores sin que se dificulte el paso del gas portador.

Elección de la columna capilar: : 

Elección de la columna capilar: Diámetro interno Pequeño: mezclas con gran número de componentes que eluyen muy próximos. Anchas: muestras con rango de concentración más alto. Espesor de la fase estacionaria Su aumento produce la eficacia los tiempos de retención y de la capacidad el límite superior de temperatura operativa

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Las columnas con espesores delgados se utilizan para muestras sencillas de componentes con puntos de ebullición elevados (>300°C). El análisis de compuestos volátiles se realiza mejor sobre fases algo más espesas (1-5 mm).

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Relación de fases Expresa la proporción de volumen de la fase gaseosa en relación a la estacionaria: Cuanto mayor sea el valor de b, mayores serán la capacidad y la retención. b <100 para análisis de componentes o de bajo PM b >400 para componentes de alto PM

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Longitud -Su aumento incrementa la eficacia. -Columnas largas aumentan el tiempo de análisis y necesitan mayor presión de gas portador. La separación tiene lugar en base a la distinta capacidad de adsorción de los componentes de la mezcla en la fase sólida , de naturaleza polar, quedando más retenidos los componentes más polares.

Principales adsorbentes (fases estacionarias sólidas): : 

Principales adsorbentes (fases estacionarias sólidas): Sílice y alúmina Grafito Tamiz molecular Altamente polar. Para separación de hidrocarburos de bajo PM, halogenados y compuestos aromáticos. Más apolar. Para isómeros estructurales y estereoisómeros. Para separación de gases e hidrocarburos lineales de bajo PM de otros ramificados o cíclicos. “Lo semejante disuelve a los semejante”

INYECTOR : 

INYECTOR Consiste en una cámara termostatizada a una temperatura adecuada para garantizar la vaporización completa del soluto, comunicada con la fuente de gas portador y con la columna, y aislada del exterior mediante un septum.

Inyección con división (split injection) : 

Inyección con división (split injection) La muestra se introduce rápidamente en el inyector, donde se vaporiza y homogeniza. El flujo de salida se divide (split) en dos fracciones, de las cuales la menor penetra en la columna y la mayor sale al exterior. Características: Para muestras pequeñas y concentradas. Conveniente para el aspecto cualitativo Permite el uso de cualquier temperatura y disolvente, con poca distorsión en los picos.

Inyección sin división (splitless injection) : 

Inadecuada para muestras muy diluidas En el split se pueden discriminar los componentes menos volátiles. Este problema se incrementa cuanto mayor sea el rango de puntos de ebullición de la muestra Inyección sin división (splitless injection) La muestra se introduce lentamente en el inyector. Toda la muestra inyectada pasa a la columna, sin división de flujo.

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Características: Para muestras diluidas Para el análisis de componentes que eluyen próximos al pico del disolvente Para compuestos térmicamente lábiles. Se emplean temperaturas inferiores a la split,200°C-250°C para disolventes de punto de ebullición inferior a 100°C. Buenos resultados en análisis cuantitativo (evita problemas de discriminación).

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Inyección de columna (cold on-column) La muestra se introduce rápida y directamente en la columna, sin vaporización previa. Eliminándose la discriminación y descomposición térmica. Características: Buenos resultados en análisis cuantitativo. Técnica más adecuada para compuestos térmicamente lábiles y con amplio rango de volatilidades. Se emplean jeringas muy finas (frágiles). La temperatura de la columna debe ser igual o inferior (5-10°C) a la del punto de ebullición del disolvente.

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Ya separados los compuestos de la mezcla en la columna , se les tiene que detectar a su salida de modo que puedan ser identificados y medidos. Detector Universal: responde a la presencia de cualquier. compuesto. Selectivo: responde sólo ante características estructurales particulares. Un detector no identifica qué sale de la columna, sólo nos dice que algo está saliendo.

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Detector de conductividad térmica: Es universal y no destructivo. Intervalo de respuesta de . El He es el gas de mayor conductividad térmica después del , de forma que todos los analitos al mezclarse con el He disminuyen la conductividad de la corriente gaseosa. Responde a las diferencias de conductividad del gas portado puro, que es nula, y aquel que tiene vapores orgánicos. Sensibilidad moderada. Tipos de detectores.

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b) Detectores de ionización: Universales y altamente sensibles. La señal es proporcional al número de átomos de carbono ionizables. El es el que da el mejor límite de detección. El límite de detección es 100 veces mejor que el del detector de conductividad térmica c) Detector de conductividad eléctrica: Es destructivo y altamente sensible. Se lleva a cabo una pirólisis oxidativa o reductora de los gases eluidos. La descomposición de solutos en fragmentos de bajo PM: , etc.

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Instalar dentro del horno la columna que se va a utilizar. Ajustarla con ayuda de una llave fija. Abrir la llave de paso del gas portador y regular el flujo. En caso necesario, abrir la llave de paso de y aire para el detector. Poner en marcha el cromatógrafo. Graduar la temperatura de la cámara de inyección. Graduar la temperatura inicial del horno. Poner en marcha el detector. Poner en marcha el registro gráfico. Procedimiento experimental:

HPLC (High Performance Liquid Chromatography). : 

HPLC (High Performance Liquid Chromatography). Una de las técnica cromatográficas más utilizadas con fines tanto analíticos como preparativos. Ventajas: Aplicación al análisis y a la separación de mezclas de cualquier clase de compuestos, independientemente de su polaridad, estabilidad térmica o volatilidad.

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La fase móvil (disolvente) es líquida, y se bombea a través de la columna a alta presión (1000-6000 psi) y velocidad de flujo constante. La muestra se inyecta disuelta en la columna y sus componentes se van separando a medida que el disolvente eluye la muestra, en función de sus afinidades relativas para la fase estacionaria. Finalizada la elución, cada componente de la muestra pasa por un detector que convierte la información en una señal eléctrica y la envía a un registro gráfico, obteniéndose el cromatograma.

Requisitos para la fase móvil: : 

Requisitos para la fase móvil: Ser de calidad HPLC Disolver la muestra a analizar. No degradar la fase estacionaria. Ser miscible con otros disolventes si se pretende utilizar mezclas. Tener baja viscosidad para reducir las caídas de presión. Ser compatible con el detector utilizado (transparencia óptica cuando se usan detectores UV).

COLUMNAS: : 

COLUMNAS: Diámetro entre 0.3-0.5 cm. La longitud varía entre 3-30 cm( su aumento mejora la eficacia, aunque aumenta el tiempo de análisis. Se construyen de acero inoxidable para resistir la elevada presión.

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La fase estacionaria se constituye por un sólido o un líquido soportado por un sólido inerte. La columna HPLC se empaqueta con micropartículas porosas esféricas (1-5 mm). A menor tamaño de partícula mayor eficacia. Las partículas finas pueden obstruir la columna, se recomienda filtrar las muestras antes de introducirlas.

Al elegir la columna tener presente: Obtener la mejor resolución de los componentes de la muestra en el menor tiempo posible. Asegurar alta precisión y exactitud.

BOMBA : 

BOMBA Bombas de pistón de retroceso (las más utilizadas). Funcionamiento: se componen de un pequeño motor que mueve linealmente un pistón con una cámara hidráulica de 40-400 ml. Cuando el pistón retrocede, la válvula de salida hacia la columna se cierra, la de entrada se abre, y se extrae disolvente del depósito. En función del mecanismo:

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Durante el movimiento del pistón hacia delante , la válvula de entrada se cierra y el pistón empuja el disolvente presurizándolo hasta que a una presión determinada la válvula de salida se abre para que el disolvente se dirija hacia la columna.

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Bombas tipo jeringa . Utilizadas para columnas de pequeño diámetro. Su volumen oscila entre 10-50 ml. Funcionamiento: el émbolo está conectado a un motor de modo que cada movimiento de bombeo proporciona un volumen pequeño de disolvente que no fluye mientras se está produciendo el relleno de la cámara.

Formas de llevar a cabo el bombeo del disolvente: : 

Formas de llevar a cabo el bombeo del disolvente: Isocrático: sistema en el que sólo se puede bombear una fase móvil de composición constante. Ventajas: Mayor rapidez No necesita reacondicionar Menos consumo disolventes Inconvenientes: No resuelve mezclas complejas.

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En gradiente de elución: sistema automatizado que permite cambiar la composición de la fase móvil, tanto a alta como a baja presión, mezclando dos o más disolventes en proporciones variables. Ventaja: Alta resolución Inconvenientes: -Mayor tiempo análisis -Mayor consumo disolventes

Para optimizar la separación, considerar: : 

Para optimizar la separación, considerar: Realizar varias cromatografías en condiciones isocráticas a diferentes polaridades. Estimar la composición inicial y final de la mezcla de disolventes para llevar a cabo una elución en gradiente. Ajustar el tiempo, la forma del gradiente y la velocidad de flujo.

INYECTOR : 

INYECTOR La muestra debe introducirse disuelta en el mismo disolvente o mezcla que se va a utilizar como eluyente. Se requiere el uso de un sistema de inyección con una válvula de giro que no interrumpa el flujo del disolvente.

La mejor resolución se obtiene con poca cantidad de muestra y bajo volumen de inyección. : 

La mejor resolución se obtiene con poca cantidad de muestra y bajo volumen de inyección. Antes de introducir la muestra ,la válvula se coloca en posición de carga, una vez que esta se ha inyectado, la válvula se gira en posición de inyección para permitir que la fase móvil la introduzca en la columna.

DETECTOR : 

DETECTOR Es el componente del cromatógrafo que emite una respuesta, cuando se produce la elución e cada componente de la mezcla, y la convierte en un pico del cromatograma. Se coloca inmediatamente después de la columna.

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a) Basados en una propiedad de la fase móvil, como los de índice de refracción. Comparan el índice de refracción de cada componente del disolvente puro. Detecta hasta 10-6 g de soluto. b) Basados en una propiedad de la sustancia a analizar, como los detectores de fluorescencia o los de UV. Son los más utilizados. Operan a 254 nm por lo general. No deben utilizarse disolventes que absorban a la longitud de onda del detector. El detector UV es el más sensible y detecta hasta 10-10 g de soluto. Tipos de detectores.

CROMATOGRAFÍA DE INTERCAMBIO IÓNICO : 

CROMATOGRAFÍA DE INTERCAMBIO IÓNICO Se basa en el establecimiento de un intercambio reversible de iones entre aquellos soportados por una resina (fase estacionaria) y otros iones del mismo signo presentes en la fase móvil. Es aplicable a la separación de compuestos con propiedades ácido-base, y a la separación de éstos con compuestos neutros.

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El sólido que constituye la fase estacionaria (resina de intercambio) está formado por un polímero tridimensional hidrocarbonado. Sobre dicha resina se encuentran anclados grupos funcionales iónicos que constituyen los centros activos. La carga eléctrica de éstos centros está contrabalanceada por un número equivalente de iones de signo opuesto, que son móviles, y que pueden ser intercambiados por otros de igual signo presentes en la fase móvil. Fundamento teórico:

En función del signo del ión que se intercambie, las resinas son: : 

En función del signo del ión que se intercambie, las resinas son: a)Intercambiadoras de cationes. El grupo funcional activo es de naturaleza aniónica: ( resinas ácidas fuertes) y ( ácidas débiles). El móvil intercambiable es un catión ( ). b) Intercambiadoras de aniones: Básicas fuertes. El grupo funcional activo es de naturaleza catiónica: .El anión móvil es un grupo .

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Básicas débiles. El grupo funcional activo es un grupo amino . Los iones presentes en disolución (fase móvil) compiten con los de la mezcla por los centros iónicos intercambiables de la fase estacionaria. Si se aumenta la fuerza iónica del eluyente, se reduce la retención de la muestra. Este efecto puede lograrse empleando una disolución tampón o adicionando una sal neutra a la fase móvil.

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El valor del pH tiene gran influencia en la selectividad de separación. En resinas catiónicas, la disminución de pH aumenta la velocidad de elución. Mientras que en las aniónicas, ésta se incrementa al aumentar el pH. El valor óptimo de pH se estima teniendo en cuenta el valor de pKa de los componentes: El pH de la disolución empleada como eluyente debe estar alrededor de 1 0 2 unidades por debajo del valor de pKa (compuestos básicos) y 1o 2 unidades por encima (compuestos ácidos).

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APLICACIONES ANALÍTICAS Las primeras aplicaciones analíticas se usaban para analizar compuestos poco volátiles o térmicamente inestables, que no podían analizarse por cromatografía de gases. Hoy en día son muchas las áreas científicas en las que la cromatografía líquida de alta eficacia tiene gran importancia.

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Utilizando la cromatografía para responder preguntas :

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Direcciones web: http://www.uga.edu/srel/AACES/GCtutorial/page1.html http://www.shsu.edu/~chm_tgc/sounds/sound.html http://en.wikipedia.org/wiki/Chromatography Bibliografía: “Análisis Químico Cuantitativo”, D.C. Harris, 2ª ed.(correspondiente a la 5ª ed norteamericana), Reverté, Barcelona, 2001. - “Principios de Analisis Instrumental”, D. Skoog, F.J. Holler, T.A. Nieman, McGraw-Hill/Interamericana de España, Madrid, 2000. - “High Performance Liquid Chromatogrpahy”, S. Lindsay, John Wiley & Sons, Analytical Chemistry by Open Learning (ACOL), New York, 1992.

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