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Cromatografía de gases
M. en C. Elba Rojas Escudero.
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Técnicas de separación
◼ Decantación
◼ Filtración
◼ Centrifugación
◼ Destilación
◼ Extracción
◼ Cromatografía
Elba Rojas E.
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Cromatografía
Es un método de separación de mezclas,
basado en el intercambio de los solutos
entre dos fases.
Elba Rojas E.
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Cromatografía
elución
Elb
a R
oja
s E
.
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Cromatografía
Sólido Líquido Sólido Líquido
Gas Líquido
CGS CGL CLS CLL
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Gas Líquido
CGS CGL
Clasificación
Empacadas Capilares
WCOT PLOT
SCOT
Elba Rojas E.
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Instrumentación
FM Inyector
Registrador Detector
Columna
Elba Rojas E.
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Equipo de CG
Elba Rojas E.
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Introducción de la
muestra
Fase móvil
Columna
FEZona caliente
Muestra
(jeringa)
Septa
Elba Rojas E.
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FM - Gas de arrastre
◼ Baja viscosidad bajo PM
◼ Inerte
◼ Seguro
◼ Alta pureza
◼ Económico
Elba Rojas E.
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Fase móvil
◼ Flujo = F = gasto en volumen del eluyente
por unidad de tiempo, medido a la salida
de la columna a temperatura ambiente
(mL/min)
◼ Velocidad del gas = u = distancia media
recorrida por la FM por unidad de tiempo
(cm/seg)
◼ Fc ( DI 2 u) / 4Elba Rojas E.
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Fase móvil
◼ Gases utilizados
◼ Nitrógeno
◼ Columnas empacadas
◼ Hidrógeno
◼ Máxima eficiencia con columnas capilares
◼ Helio
◼ Sistemas acoplados
Elba Rojas E.
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H = f ( u )
Elba Rojas E.
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Fase estacionaria
◼ Estabilidad química
◼ Bajo punto de fusión
◼ Baja presión de vapor
◼ Baja viscosidad
Elba Rojas E.
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Requisitos de la muestra
◼ Presión de vapor apreciable a la temperatura
de operación
◼ pv 1 torr, Tmáx 450 ºC
◼ No termolábil formar derivados
◼ No debe reaccionar con las superficies del
sistema cromatográfico (partes internas e
inertes)
Elba Rojas E.
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Proceso cromatográfico
◼ El lecho cromatográfico puede ser abierto
(placa) o cerrado (columna)
◼ La fase móvil fluye a lo largo del lecho
cromatográfico en contacto con la fase
estacionaria
Elb
a R
oja
s E
.
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Proceso cromatográfico
◼ La fase móvil fluye, arrastrando consigo
los solutos
◼ Los solutos se reparten entre ambas fases
FM FEsoluto
Elba Rojas E.
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Proceso cromatográfico
◼ Al alimentar la muestra al sistema, los
solutos se reparten entre las dos fases
FM FM
Elba Rojas E.
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Dimensiones
◼ L = Longitud de la columna (cm)
◼ DI = Diámetro interno (mm)
◼ Df = Espesor de la película (m)
◼ Vm = Volumen muerto (mL)
Elba Rojas E.
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Columna empacada
Elba Rojas E.
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Columna capilar
Elba Rojas E.
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Columnas
Empacadas Capilares
Longitud 2 m 60 m
N / m 2,000 3,000
Platos totales 4,000 180,000
Elba Rojas E.
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Columnas
◼ Empacadas
◼ Baja eficiencia
◼ Capilares
◼ Vidrio
◼ Sílice fundida
◼ WCOT (CGL)
◼ PLOT (CGS)
Elba Rojas E.
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Columna empacada
Elba Rojas E.
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Columna capilar
Elba Rojas E.
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Columnas capilares
WCOT
(Nmáx)
WCOT
rápida
Widebore
df (m) 0.25 0.25 1.00
DI (mm) 0.25 0.25 0.5-0.75
L (m) 10 - 60 10 50 - 100
F (mL/min) 1 2 - 5 4 - 10
N 100 K 10-20 K 20K - 50K
Tanál(min) 30 - 120 2 - 10 10 - 60
Elba Rojas E.
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Velocidad óptima FM
Espesor
película
N2 He H2
250 m 12 25 42
320 m 9 19 32
530 m 6 14 22
Elba Rojas E.
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Ecuación van Deemter
Columnas Empacadas
H = A + + CuB
u
A – Difusión de Eddy
B – Difusión molecular
C – Transferencia de masa en la FE líquida
Elba Rojas E.
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Ecuación Golay
Columnas Capilares
H = + (Cs + CM) uB
u
B – Difusión molecular
Cs – Transferencia de masa en la FE líquida
CM – Transferencia de masa en la FM
Elba Rojas E.
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H = f ( u )
Elba Rojas E.
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Temperatura límite
FE Similitud Tmin
(C)
Tmáx
(C)
Isot.
Tmáx
(C)
Prog.
DB-1 SE-30, OV-1 -60 320 350
DB-17 OV-17 40 280 300
DB-WAX C-20M 20 240 250
Elba Rojas E.
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Temperatura límite
FE Similitud Tmin
(C)
Tmáx
(C)
Isot.
Tmáx
(C)
Prog.
DB-5 SE-54 -60 320 350
DB-210 OV-210 40 240 260
DB-225
DB-1301
DB-1701
OV-225
-------
OV-1701
40
-20
-20
220
280
280
240
300
300
Elb
a R
oja
s E
.
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Isotérmico vs programada
◼ Columna (FE)
◼ a) Ti = Tf
◼ b) Ti Tf Ti
Tf
X C/ min
X C/ min
Ti
Tf
Elba Rojas E.
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Aplicaciones
Proteínas
Aminoácidos
Drogas
Polímeros
Carbohidratos
Vitaminas
Fármacos
Líquidos fisiológicos
Lípidos
Surfactantes
Esteroides
Explosivos
Control de calidad
Control de procesos
Química clínica
Separación de muestras
Elba Rojas E.
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Ventajas de CG
◼ Resolución
◼ fases estacionarias
◼ N grande
◼ Sensibilidad
◼ determina ng para la mayoría de analitos
◼ pg para algunos analitos
◼ Exactitud
◼ análisis cuantitativo aceptable 1 ppb
Elb
a R
oja
s E
.
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Ventajas de CG
◼ Velocidad
◼ 5-10 min en la mayoría de las muestras
◼ análisis de alta resolución 2 h
◼ Manejo del equipo
◼ fácil
◼ automatizados (actuales)
◼ costo razonable
Elba Rojas E.
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Limitantes de CG
◼ Muestra volátil
◼ Muestras “sucias” “limpiar”
◼ Requiere disoluciones estándar
◼ Sistemas acoplados
◼ Infrarrojo
◼ Espectrometría de masas
◼ Experiencia
Elba Rojas E.