cromatografia gases point

Cromatografia de GasesPrincipios Básicos

TEMARIO

INTRODUCCION E HISTORIA

MECANISMOS DE SEPARACION

PARAMETROS FUNDAMENTALES

INSTRUMENTACION

ANALISIS CUALITATIVO

ANALISIS CUANTITATIVO

INTRODUCCIÓN

CROMATOGRAFÍA:

Técnica de separación que permite analizar mezclas complejas.

La separación de los compuestos se efectúa entre una fase móvil (gas) y una fase estacionaria (sólida o líquida).

La separación se lleva a cabo mediante equilibrios de distribución de los analitos entre las dos fases.

INTRODUCCIÓN (cont.)

Los compuestos de la muestra pasan parte del tiempo en la fase estacionaria y el tiempo restante son arrastrados por el gas portador a través de la columna.

El tiempo de retención de los compuestos de la muestra son distintos, por lo cual emergen de la columna separados.

Ofrece rapidez y alta resolución en la separación de un amplio rango de compuestos.

INTRODUCCION (cont.)

Análisis de compuestos suficientemente volátiles (presión de vapor alta o temperatura de ebullición baja).

Compuestos estables a la temperatura de análisis.

La muestra debe estar en fase gaseosa durante todo el sistema.

INTRODUCCIÓN

En cromatografía la regla de oro es:

“lo común disuelve a lo común”

MECANISMOS DE SEPARACIÓN

ADSORCIÓN

PARTICIÓN

CLASIFICACIÓN

G A S -S Ó L ID O

G A S -L ÍQ U ID O

C R O M A TO G R A F ÍA D E G A S E S

C A P A F IN A

P A P E L

P L A N A

C O L U M N A

L ÍQ U ID O -S Ó L ID O

L ÍQ U ID O -L ÍQ U ID O

ITE R C A M B IO IO N IC O

E X C L U S IO N

C R O M A TO G R A F IA D E L IQ U ID O S

C R O M A TO G R A F IA

TIPOS DE CROMATOGRAFIA

CROMATOGRAFÍA GAS-SÓLIDO (CGS)

• La fase móvil es un gas y la fase estacionaria es un sólido.

CROMATOGRAFÍA GAS-LÍQUIDO (CGL)

• La fases móvil es un gas y la fase estacionaria es un líquido soportado en un sólido.


Isotérmica

Temperatura programada

PARÁMETROS FUNDAMENTALES

PARÁMETROS FUNDAMENTALES

tR: Distancia entre el punto de inyección y el máximo de un pico.

tM: Distancia entre el punto de inyección y el máximo del pico de una sustancia no retenida.

t’R:Distancia entre el máximo del pico de la sustancia no retenida y el máximo del compuesto de interés.

INSTRUMENTACIÓN

INSTRUMENTACIÓN

Gas acarreador

Inyectores

Columnas

Detectores

GAS ACARREADOR

Gas acarreador: Transporta la muestra a través del sistema cromatográfico.

Características:

• Alta pureza (grado cromatográfico).• Libres de humedad.• Libres de hidrocarburos.

GAS ACARREADOR

Gases utilizados

• He• N2

• H2

• Ar

El gas acarreador debe ser elegido de acuerdo al tipo de detector.

GAS ACARREADOR

El número de platos teóricos o la eficiencia de la columna depende de la velocidad del gas portador.

CARACTERÍTICAS DELGAS ACARREADOR DE ACUERDO AL DETECTOR UTILIZADO

Detector de Conductividad Térmica: Se recomienda el uso de He e H2, excepto cuando se desee analizar alguno de estos gases.

Detector de Ionización de Flama: Puede utilizarse He, H2, Ar o N2.

Detector de Captura de Electrones:

• N2 para tensión constante.

CARACTERÍTICAS DELGAS ACARREADOR DE ACUERDO AL DETECTOR UTILIZADO

Detector de Fotoionización: Se recomienda el uso de He.

Detector Fotométrico de Flama: Se recomienda el uso de He.

Detector de Conductividad Electrolítica: Se recomienda el uso de He.

INYECTORES

p Permiten la inyección y vaporización de la muestra.

p La muestra debe inyectarse y evaporarse instantáneamente para evitar al máximo el ensanchamiento de las bandas.

p El uso de insertos de vidrio • Impide la formación e zonas

sobracalentadas.• Reduce la descomposición de la muestra

durante la evaporación.• Fácilmente intercambiables.

INYECTORES

Tipos de inyectores

• Split/splitless• Empacado• On-Column• On-Column programado• split/splitless programado

INYECTOR SPLIT/SPLITLESS Compatible con automuestreador.

Un solo “O” ring.

Longitud de la purga del septum mecánicamente definida.

Restrictor de la purga del septum fijo.

Conectores removibles de 1/4”

Ferrules para conexión de la columna de 1/16”

INYECTOR SPLIT/SPLITLESS

Control neumático

Presión regulada.

Display digital de la presión en la cabeza de la columna.

Válvula de aguja para el flujo del split.

Válvula solenoide para el venteo del split.

Purga del septum fija


“O” ring seal

Silicone

Grafito


Liner (inserto de vidrio)

• 6 mm O.D. / 4 mm I.D.

• 6 mm O.D. / 2 mm I.D.

Empacado

• Lana de vidrio

Se utiliza en trabajos de rutina con columnas capilares.


Purga de Septum

Salida del split

Entrada de gasPunto deSplit

Inserto

Columna capilar

INYECTOR EMPACADO

Conectores a columna de 1/8”

Se puede conectar un adaptador de columna de 1/4”.

2.75 mm I.D. glass liner (700 uL)

Control de flujo con medición de presión en la cabeza de la columna.

Control de flujo con un flujométro adicional.

INYECTOR EMPACADO

Rango de temperatura: 0=Off, 100 a 450oC

Recomendado empacar con lana de vidrio.

• Mejora la precisión del automuestreador.

• Facilita la limpieza del glass liner.

Se utiliza para muestras que no pueden tocar otra superficie que no sea la columna.

La muestra no se expone a temperaturas elevadas.

INYECTOR EMPACADO

Entrada del gas

INYECTOR SPLIT/SPLITLESS PROGRAMADO

Regulador de presión con pantalla de lectura.

Modos de operación:

• Rastreo del horno.• Programable (inicial, rampa, final)

Ventilador de enfriamiento estándar.

Compatible con columnas de 0.1 - 0.53 mm


Split/Splitless con capacidad de purga del septum.

Liners de 1 y 2 mm ID y On-Column embarcados como estándar.

Compatible con automuestreador.

La inyección en frío elimina discrimación y reducción de la muestra.

Purga delseptum Entrada de gas

Salida del divisor

Punto de división

Columna capilar

Inserto de vidrio

Difusores de calor

Bloque de calentamiento

Ventilador deenfriamiento


HORNO

Permite la instalación de dos detectores y dos inyectores

Puede ser usado con N2 líquido o CO2 líquido

Intervalo de operación: -100 to 450oC

Volumen del horno: 11 Litros (23 x 23 x 20 cm)

COLUMNAS

CLASIFICACIÓN

• Empacadas o rellenas• Capilares• Megaboro o semicapilares

COLUMNAS EMPACADAS

Tubo de vidrio o metal.

Rellena de un soporte granular cubierto por una película de la fase estacionaria.

Longitud: 1 a 10 m.

Diámetro interno: 2 a 4 mm.

Flujo: 30 a 100 ml/min

Capacidad de carga grande.

Volumen de inyección: 2 a 5 l.

Eficiencias bajas.

COLUMNAS CAPILARES

Tubo capilar de 0.1 a 0.53 mm

La fase estacionaria está depositada en la pared del tubo.

Longitud: 15 a 100 m.

Flujo: 0.5 a 3.0 ml/min

Capacidad de carga pequeña.

Volumen de inyección < 1 l

COLUMNAS CAPILARES

Eficiencias altas.

Empleo de divisores de flujo.

• Disminuyen la cantidad de muestra que pasa a la columna.

• Aumenta la velocidad lineal del gas acarreador en el sistema de inyección.

• Disminuye la difusión molecular.

TIPOS DE COLUMNAS CAPILARES

WCOT (Columnas tubulares abiertas de paredes impregnadas)

• Fase líquida depositada sobre la pared del tubo.

• Eficiencias altas.

• Capacidad de carga según el espesor de la película.

• Silica fundida.

• Muestras con separaciones críticas al final de la corrida.


SCOT (Columnas tubulares abiertas con soporte impregnado)

• En la pared interior del tubo se deposita un soporte que se recubre de fase estacionaria.

• Capacidad de carga alta.

• Eficiencia excelente.

• Análisis de trazas.

• Cantidad de muestra limitada.

• Tiempo de análisis corto.

• GC-MS


PLOT

(Columnas capilares abiertas de capa porosa)

VENTAJAS DE LAS COLUMNAS CAPILARES SOBRE LAS COLUMNAS EMPACADAS

Proporcionan una separación mejor en un tiempo igual o más corto que una columna empacada.

Puede conseguirse la misma resolución que en una columna empacada en menor tiempo.

EFICIENCIA DE LAS COLUMNAS

La eficiencia de la columna depende de muchas variables y es una función compleja de diferentes parámetros tales como la difusión de los compuestos de la muestra entre la fase estacionaria y la fase móvil.


Factores que influyen en la eficiencia.

• Longitud de la columna.

• Naturaleza de las fases.

- Fase estacionaria: Viscosidad (a baja temperatura disminuye la eficiencia).

- Fase móvil: Viscosidad (dispersión de la velocidad lineal a lo largo de la columna; mejor gas H2, le siguen N2, He y Ar) y coeficiente de difusión (las moléculas de soluto se difundirán mejor en un gas con menor tamaño de partícula o molecular; el mejor es el H2)


• Cantidad de fase estacionaria (cuanto más pequeña mejor eficiencia).

• Velocidad del gas acarreador.

• Cantidad de muestra inyectada.

• Temperatura de la columna.

• Diámetro de la columna.

SELECCIÓN DE COLUMNAS

La selección acertada de la composición de la columna depende de la separación que se realizará.

TIPOS DE FASES ESTACIONARIAS

Fases no polares: Para la separación de sustancias poco polares o no polares. Escualeno, OV-101.

Fases ligeramente polares: Separación de sustancias no polares y no polares. OV-17

Fases de polaridad media o alta: Ideales para hidrocarburos no aromáticos. Carbowax.

DETECTORES

Dispositivo capaz de medir una propiedad física del gas acarreador que varía con la presencia de los compuestos que se analizan.

DETECTORES

Características.

• Sensibilidad adecuada.

• Bajo nivel de ruido.

• Estable.

• Respuesta lineal y rápida.

• Reproducible.

DETECTORES CLASIFICACIÓN

Detectores integrales y diferenciales:

Detectores integrales: Se obtiene una señal proporcional a la cantidad total de los analitos que han pasado por el detector.

Detectores diferenciales: La información se presenta en forma de una curva Gaussiana.


Detectores universales y específicos:

Universales: Capaces de detectar cualquier

sustancia.

Específicos: La respuesta del detector es específica para cierto grupo funcional o compuesto.


Destructivos y no destructivos.

No destructivos: Detectan la sustancia sin modificarla químicamente.

Destructivos: La sustancia queda alterada.


Detectores de elevada y media sensibilidad:

Detectores de sensibilidad media: TCD

Detectores de elevada sensibilidad: Detectores de ionización, Captura de Electrones, Fotoionización, Fotométrico de Flama, Conductividad Electrolítica y Nitrógeno-Fósforo.

DETECTORES

Detector de Conductividad

Detector de Ionización de Flama.

Detector de Captura de Electrones

Detector Nitrógeno- Fósforo

Detector de Conductividad Electrolítica.

Detector de Fotoionización

Combinación ELCD/PID

Detector Fotométrico de Flama.

DETECTOR DE CONDUCTIVIDAD

Celda Gow-Mac modificada.

69.5 uL por filamento

Dos zonas de calentamiento (detector y auxiliar)


Tamaño pequeño.

Control de flujo estándar y línea para el canal de referencia.

Puede ser utilizado con columnas de 0.53 y 0.32 mm sin make-up

Opción de conexión en serie.


1000

1100

1200

1300

0 1 2 3 4 5 6

Log Concentration (ppm)

Mean Area per PPM

DETECTOR DE IONIZACION DE FLAMA

Reduce partes

Reduce costos

Reduce problemas

La conexión de la columna es de1/8”.


Neumática simple.

Válvulas de aguja con posiciones on/offt

Colector sellado para una fácil medición del gas.


Linearidad mayor de 106

CMD 3 x 10-12 gC/sec

Temperatura de operación: 100oC to 450oC

Filtro del Amplificador: 50, 200, 800 (seleccionable desde software )


0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 0.026 1 10 100 1000 10000 100000 500000

Amount (ppm)

Sensivity

+ 5%

- 5%

Mean

MDQ


Hydrogen in

Air in

ColectorFlame jet

Columna

DETECTOR DE CAPTURA DE ELECTRONES

Reduce partes

Reduce costos

Reduce problemas

Conexión a la columna 1/8”


Linearidad mayor de 104

CMD 50 fg de lindano o percloroetileno

Temperatura de operación: 100 to 450oC

Filtros del amplificador 200, 800 (seleccionable desde software)


Requiere Make-up para columnas capilares.

Volumen interno de la celda850 uL

Fuente 63Nickel


0

1

2

3

4

5

0.05 1 10 100 1000 6000 10000

Amount (pg)

Sensitivity

+10%

- 10%

Mean


Colector

63Nickel foil

Make-up gas in

Columna

ANALISIS CUANTITATIVO

Cuantificación por áreas o alturas.• C altura o área del pico

Métodos de cuantificación.

• Estándar externo• Estándar interno

CUANTIFICACION ESTÁNDAR EXTERNO

Preparar una curva de calibración de los estándares de interés.

Inyectar estándares de concentración conocida.

Graficar área vs. concentración.

Inyectar la muestra problema.

Interpolar el área del analito de interés en la curva de calibración.

Reportar la concentración del analito en la muestra problema.

Curva de calibración (Estándar Externo)

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Concentración (ppm)

Are

a

CUANTIFICACION ESTÁNDAR INTERNO

Preparar una curva de calibración de los estándares de interés más el estándar interno.

Inyectar estándares de concentración conocida.

Graficar relación de áreas vs. relación de concentración.

Inyectar la muestra problema, a la cual se le ha adicionado el estándar interno.

CUANTIFICACION ESTÁNDAR INTERNO

Interpolar la relación de áreas del analito de interés y el estándar interno en la curva de calibración.

Reportar la concentración del analito en la muestra problema.

Curva de calibración (Estándar Interno)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Relación de concentraciones

Re

lac

ión

de

áre

as

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