25deenerode2006
Destilacin
o Tcnicadeseparacinbasadaenlasdiferenciasenvolatilidad.o Calentando en forma gradual podemos preferencialmente llevar a fase gaseosa el
componentemsvoltildeunamezcla luegosepuedeaumentarlatemperaturaycolectar
lasfraccionessubsiguientes.
o Mientrasmasmarcada sea la diferencia en volatilidad de los componentes que queremossepararmayorgradodepurezavamosaconseguirencadafraccinquesevayaarecoger.
o Componentes con volatilidades parecidas tendern a evaporarse y recogersesimultneamenteyaquenoselograraunabuenaseparacin.
Recristalizacin
o Lofundamentalesqueseparapordiferenciasensolubilidadentrematerialesslidosenundisolventedado.
o Seescogeeldisolventedetalformaquepermitadisolverambosperoquenosedisuelvantalfcilmentedemaneraquerequieraunpocodecalentamientoparallevarloasolucin.De
talformaquecuandoseempieceaenfriarpodamosenformaselectivaprecipitarlo.
o Cogeraquellosslidosmenossolublesenelmedio.
Sublimacin
o Tcnica de separacin basada en las diferencias de presin de vapor (otra medida devolatilidad)deslidosdirectamente.
o Bajo condiciones de vaco, podemos llevar slidos a la fase gaseosa sin pasar por la faseliquida y los atrapamos mas abajo en una superficie fra o los volvemos a condensar
directamente a la fase slida en una superficie fra. De esta forma selectiva o
preferencialmentepodemosrecogerelslidomasvoltil.
Extraccin
o Tcnicaenlaqueseseparapordiferenciasensolubilidadentredosdisolventesnomiscibles.o Dos lquidos que cuandomezclados no se disuelve totalmenteuno en el otro sino que se
separanpordiferenciasendensidad(elmasdensoabajo).
o Seobservanclaramentedosfasesliquidasnomiscibles.o Se puede introducir a ese medio una mezcla de compuestos que quisiramos separar,
observaremosqueseseparanloscompuestosyndoseaaquellafaseconlaquetengamas
afinidadodondeseamassoluble.
o Luegoenunembudodeseparacin,podemossepararlasfasesyquedarnosconaquellafaseliquidaenlaqueseencuentraelmaterialsoluble.Dejandoatrselotrocompuestoqueno
erasoluble.
**Estastcnicasnosonprcticasparamezclascon30compuestosomsyaqueserdifcilconseguir
las condiciones para discriminar selectivamente para algn compuesto. Siempre se terminara con
mezclasformidablescuandoseseparanmezclascomplejas.
Porquesedeseasepararcomponentesdemezclas?
o Para analizar mezclas separndolas e identificando sus componentes cualitativa ycuantitativamente.Parapoderidentificarelcomponente,debemosconocerqueesloquese
deseaidentificarparapoderseleccionarlatcnicaapropiada.Ademstenemosqueconocer
las propiedades qumicas y fsicas de ese componente para saber si no existe algn otro
compuestoconesasmismaspropiedadesquepueda interferirenla identificacin.Siexiste
esainterferenciaspuessefavorecequeantesdeidentificarselleveacabolaseparacin.
Separaciones
o El95%delasseparacionesseconcentraneneltcnicacromatogrfica.o Necesitoaislarenelespaciolaspartculasyaqueeseeselprincipiodelaanaltica.o Lacromatografaeselaislamientoantesdelaseparacin.o Hay que separar antes de identificar porque cada compuesto tiene propiedades
caractersticas.
o Para poder identificar el compuesto con certeza se pueden utilizar cualquiera de estosmtodos:destilacin,Recristalizacin,sublimacinoextraccin.
o Analizaresidentificarquehayenunamuestra.o Latcnicadeseparacinmsverstilyutilizadaeslacromatografa
CromatografadeColumna
o Tubode vidrio con algn control en la salida o llave que controlara la salida de cualquierfluidoquepuedasalir.
FaseEstacionaria
FaseMovil
Llave
Se deposita la mezcla de compuestos
o Seavallenarconlafaseestacionaria(grnulosfinos),lacualpodrasalirsesinodetenemos
susalida.Paraesoselecolocaunvidrioporosoobolitadepelodengelquesolopermitela
salidadelquido.
o Lamezcladecompuestossedepositaenlapartesuperiordelacolumnaysehacepasarunafasemvil (un lquido).Alexistirespaciosentre losgrnulosde la faseestacionaria,estar
actuandolagravedadsobreellayestarlallaveabiertahabrlafuerzamotrizparaqueesto
percoleosemuevaatraesdelacolumna.
o Sepuedecontrolarlavelocidadconlaquefluyelafasemvilporlacolumnadependiendodecuanabiertaestelallave.
o Eldisolventesolvatalamezcla,interaccionandontimamenteconloscomponentesdeesta.o Dependiendodelanaturalezaqumicadelafaseestacionariaydelafasemvilesquesea
vadecidircuanbienseseparalamezcladecompuestos.
o Se debe escoger una fase mvil de tal forma que los componentes de la mezcla quequeremosseparartenganalgunaafinidadparcialporella.
o Nodeseamosdemasiadaopocaafinidad.Yaquesitienepocaafinidadnofluirysequedarapegadoalafaseestacionaria.
o Losquetenganmsafinidadporlafasemvilsetransportaranatravsdelacolumna.o Seseleccionaunafaseestacionariaconafinidadparcialpor loscomponentesde lamezcla.
Yaquesihaymuchaafinidadloscomponentessequedaranatadosalafaseestacionariayla
fase mvil no podr quitrselos para trasportarlos ya que termodinmicamente los
componentes preferirn estar enlazados a la fase estacionaria ya que sus enlaces
electroestticos son ms estables con la fase estacionaria. Y si hay poca afinidad los
componentessefluirntodosjuntosynohabrseparacin.
o Las afinidades relativas varan de compuesto en compuesto es por esto que se puedenseparar ya que aquellos compuestosmas afines por la fase estacionaria tardaranmas en
bajarqueaquellosquesonmasafinesporlafasemvil.
o Enelgradoenelqueconozco laspropiedadesqumicofsicodemianalitoentoncespodrescoger mejor la combinacin de mvil y estacionaria para establecer la situacin de
afinidadesparcialestannecesariasparalograrlaseparacin.
o Situacin: Tienes una mezcla de compuestos orgnicos y agua como fase mvil Queocurrir?No fluirniseseparara lamezclayaquenoexisteafinidadpor la fasemvil.El
aguachocaconlamezclaperopasaraporelladoyaquenohayafinidad.
o Situacin:TienesunamezcladecompuestosbiensolublesenlafasemvilperosinafinidadporlafaseestacionariaQueocurrir?Lamezclafluiratravsdelacolumnasinsepararse
yaquenohayningunaafinidadporlafaseestacionaria.
o Elprincipiofundamentaldetodatcnicacromatogrficaesesacompetenciaentreunafasemvil que tiende a desplazarlos por la columna y una fase estacionaria que tiende a
retenerlos. Como consecuencia de ese montaje establecido, logro que los compuestos se
desplacenenelespaciomsrpidoqueotrosylograrlaseparacin.
o Enelcasoqueloscomponentestengancolor,seobservaranunasbandassegnavanzanatravsdelacolumna.Ypuedorecogerlafraccindeseada.
o Perocuandonohaycolornopodemosdetectarlosperoenestecasocambiosecuencialmenteelenvasederecorridoesterecogiendounabandaonoyaquenolose.Luegoanalizarecada
envaseparasaberencualseencuentraelcomponentedeinters.
Tiposdecromatografa:
o El criterio de establecer categora de tcnicas cromatogrficas a utilizarse depende de lanaturalezaqumicayfsicadelasfasesenvueltas.
1. CromatografaLquidoSlidoa. Al ser granular la fase estacionaria se expone mas superficie, y mas la sienten los
analitosparacuandolestoquepegarseaella.
b. Esgranularparaquepuedapasarlafasemvilcuandoseaatradaporlagravedad.
c. Existes una gama de fases mviles y estacionarias para poder seleccionar la mejor
combinacin de fases para lograr la variabilidad de afinidades que necesitamos
establecer.
2. CromatografaLquidoLquidoa. Se usa granulo, en el cual esta fijado la fase estacionaria lquida, de manera que
cuando este bajando una molcula de analito abrazada por la fase mvil, la fase
estacionariaselaquitealafasemvil.
b. Asheinmovilizadoalanalitoenelespacioatndolaconunenlacecovalentealgranulo
osoportedelafasemvil.
c. Porque se llama lquidolquido?Se llama as ya que el granulo o soporte no juega
ningnpapelenlasafinidadesparciales.
d. Haylimitesporreactividadyavecespornohacerbuenusodeellos
3. CromatografaGasSlidoa. Esunsistemacerradoconpresinqueobliguealgasapasarporlacolumnaquevaa
transportarelcompuesto.
b. Alserlafasemvilungasponeunalimitacingrandeentrminosdequecompuestos
se pueden determinar ya que para que se pueda dar la separacin la mezcla debe
podersetransportarenlafasemvil.Yaqueseriacomonotenerafinidadporlafase
mvilyaquenoestaenelmismoestadoynosevanaencontrar.
c. Soloun15%deloscompuestospuedenvolatilizarsesindescomponerseporloquela
mayora de los compuestos no son compatibles con las tcnicas cromatogrficas de
gas.
d. Porqueexiste la cromatografadegasapesardeesta limitacin?Por lassiguientes
ventajas: tiempo de anlisis mejor limite de deteccin facilidad de montaje
establecimientodecondicionescostosmejorseparacinmenoscomplicacionesmas
rpidaentreotras.Todoestosiempreycuandosepuedavolatilizarlamezcla.
30deenerode2006
Tiposdecromatografa:Continuacin
4. CromatografaGasLquidoa. Masprobabilidaddeseparacineficienteabajocosto
b. Liquidoimpregnadoenunsoporte
5. CromatografadePapela. Esunpedazodepapeldecelulosacasipura,elcualtienepegamentosparamantener
lasfibrasjuntas,antioxidantesparaquenoseponganamarillatanrpido.
b. Secolocaunconcentradodelamezclaquequierosepararenlapartedeabajosinque
lleguealdisolventeyaquesiquedadebajosedisolverayseregaraporlasoluciny
noselograralaseparacin.
c. Luegodecolocarelpapelenlacmara,setapayaquelamayoradelosdisolventes
sonvoltilesentonceseldisolventesubirporcapilaridad.
d. Cuandoeldisolventellegueadondeseencuentralamezcladecompuestocomenzara
la competenciadeafinidadpor la fasemvil y por la faseestacionariahastaque se
logralaseparacin.
e. Luego se detiene la separacin y se deja que se evapore el disolvente. Si los
componentesdelamezclatienencolor,severunnmerodemanchasqueequivalen
alnmerodecompuestosenlamezclaoriginal.
f. Existetcnicaparacuantizarestasmanchasconocidacomodensitometroconelcualse
puede determinar las densidades de molculas de cada analito y con la
proporcionalidaddeesadensidadessabrlaproporcionalidadenlamezclaoriginal.
g. Puedoidentificarlapresenciadeuncompuestosiempreycuandotengaunasospecha
o conocimiento previo ya que puedo correr una cromatografa poniendo la mezcla
desconocidayparalelaaellaunpocodelcompuestodelcualsospechosupresencia.Si
esteestapresenteverunamanchaquehabrcorridolamismadistanciaqueunode
loscomponentesdelamezclayaquetendrnlamismaafinidadrelativa.
h. Aplicacionespreparativasmtodocuyafinalidadvamsalldeconocerelnmerode
compuestos, cuantificar. Se desea aislar un poco de uno de los componentes para
reconfirmarsuidentidadorealizarotroanlisis.Estolohagocortandolapartedonde
se encuentra la mancha y con un disolvente la remuevo ya que no esta enlazada
covalentemente al papel sino que son afinidades electrnicas. Si el enlace fuera
covalentenolapodraseparar.
6. CromatografadeCapaFina
a. Anlogaalacromatografadepapel.
b. Lafaseestacionariaesslice(SiO2)oalmina(Al2O3).
c. Necesito una superficie donde fijar los grnulos de la fase estacionaria, los cuales
tienden a coger esttica, o sea, densidad electrnica al pegarse a una superficie
plstica.
d. Sepeganaunasuperficiecomoplsticoporestticaperosonmuydelicadasyaque
conmovimientospequeospuedensalirse.
e. Lasaplicacionespreparativassonmsdifciles.
f. Noaplicasolamenteacompuestosconcoloryaquelamayoradeloscompuestosno
tienencolor.
g. Hay tcnicas luminiscentes, en la cual hay compuesto que emiten luz cuando son
irradiadas con radiacin ultravioleta. Meto la placa despus de eluida a una cmara
dondehayuna lmparaultravioletayobservarquebrillaesoscompuestosyconun
marcadorpuedomarcarloseidentificarlapresenciadeuncompuesto.
h. Otra forma para impartir color es con reacciones qumicas, como por ejemplo,
metiendo la placa en una cmara de yodo ya que yodo es bien reactivo y haciendo
reaccionesradicalariasreemplazahidrogenoenlosenlacesCHimpartindolecolor.
i. Tambin en una cmara de acido sulfrico ya que este deshidrata generando un
sistemadeslocalizadoqueabsorbeenrangovisible.Yahoralehabrsimpartidocolor.
j. Otra forma es derivatizarla, le enlazo de forma homognea en la superficie un
compuesto que flurese bajo una luz ultravioleta. Pero en los lugares donde se
encuentraloscompuestosqueopacanquench(lequitalaenergaalcromforo).Ver
unaplacaquebrillamenosenlossitiosdondeseencuentranloscompuestos.
TeoraCromatogrfica:
Fasemovil Fase
Estacionariao Seutilizacomounamodeloqueexpliquelasobservaciones,queexplicarloquenosrodea
oquepredigayexplique
o Al inyecta la muestra se comienzan a separarse los componentes debido a que tienenvelocidadesdiferentesyentoncescomienzaunintercambioentredosfases
o Enelmomentoenque laspoblacionesrelativasnocambianentrminosnetos,osea, lamolculas de analito en fase mvil y molculas en fase estacionaria. Esta situacin se
llamaestadoestacionario(steadystate)
o Estado estacionario es una condicin de equilibrio qumico, solamente si hay un tiempoinfinito
o Constantedeequilibrio:K=Cs/Cmo Escomounareaccinreversibleo Poderpredecirsiunamezcladecompuestospuedeseparar
1defebrerode2006
Quiz#1
90
ColocoenlaparteinferiordeunaTLCdesliceconundisolventevoltilAunamuestradeunamezclade
compuestos,conelpropsitodeidentificarcuantoscompuestoshayenlamezcla.Luegogirolaplacade
TLC90ylacolocoporsegundavezenunacmaraperoconundisolventeB.(TLCdedosdimensiones)
Bajoqucondicionesyorealizaraesesegundopaso?
Como el propsito es determinar cuantos componentes hay en la mezcla, se realizara este
procedimientosiposeolasospechadequehaymsdeuncomponenteencualquieradelasmanchasque
eluyenlaprimeracorridaoparaconfirmarlacantidadcorrectadecompuestos.Observaramosmanchas
nuevasenlasegundacorridasihubierancomponentesquenotenanafinidadparcialporeldisolventeAy
siporelB.PodrandarsetantasmanchascomocompuestosquetuvieranafinidadporlafasemvilB.En
la segunda parte cada componente que tuviera afinidad parcial por B eluira, pero no necesariamente
obtendr lamismadistanciaproporcionalque tuvieronen laprimera,porqueahoracambian lasK.Las
relatividades de Cs a Cm van a cambiar porque la competencia es diferente. De no haberms de un
componenteyoveraunasolamanchadesplazada.Dehaberuncomponentequetuvieraafinidadigualen
laprimeracorridaynolatenganenB,podrayoverdosmanchas.Enunexamenhabraqueexplicarque
como cambian las relatividades de la fase mvil y la estacionaria, por lo tanto cambian las K, las
afinidadesrelativasvanacambiar,vanaeluirdistanciasdiferentes.Espocoprobablequehayaunsolape
enlasegundacorrida.
DudadeAbraham:
Siyocolocounamuestradesconocidayunodesuscomponentesrecorrelamismadistanciaqueunode
loscomponentesdelestndar,peronoeselmismocompuesto.Cmopuedoidentificarlo?
Hay alta probabilidad de que el compuesto sea igual al del estndar, pero no puedo llegar a una
conclusinconcretaconrespectoalaimpurezaporquecorrilamismadistancia.ConTLCyomebasoen
ladistancia,ellanomeproveelainformacinnecesariaparadecirquehayunaimpureza.Denoestarel
compuestodeintersenlamezclaycorrelamismadistanciaqueelestndarpuedollegaralaconclusin
incorrecta,porqueloqueyomidoesladistancia.Nohayformadeidentificarunainterferenciaquecorra
la misma distancia que el estndar. Solamente me llevara a sospechar que ambos compuestos son
iguales,noesabsoluto.
TeoraCromatogrfica:
Fasemovil Fase
Estacionariao Laconstantedeequilibrio(K)esnicaycaractersticaparacadacompuestoyningnotro
compuestotendrelmismovalordeK:
m
s
CC
K
o Puedendarsecasosenque lasKsondiferentes,peropueden llegara ser tanparecidasqueenelerrorquesiempreexisteenestomtodos,yonolaspodradiferenciar.Entonces
correranjuntasysepodransolapar.LaKesalolargodetodalacolumna.
o Existes herramientas matemticas que nos permiten predecir si una combinacin decompuestosenunamezclavaasepararonoporloquesiyoseesohagomenostanteos.
o Enteora,cuandoveamoslosfenmenosquedictanquelasKseannicas,podemosiradetalle qumico molecular viendo las interacciones que se estn dando para facilitar el
procesodeseparacin.
o Partiendodequelosanalitossolosedesplazanmientrasestnenfasemvil,entremayorsealapoblacineneseestadoestacionariodeanalitoenlamvil,oseaentremenorseaK
yentremsgrandeseaCmmsrpidosemovereseanalitoporlacolumna.Porloque,
aquellasmolculasdeanalitoquetenganmayorconcentracinen la fasemvilyKms
pequeasernlosquemsrpidosevanamover.
o MientrasqueamayorKmastiempovaapasareseanalitoenlafaseestacionaria,oseaseavaestarpegandoenlafaseestacionariaymasavatardarensalir.
o Esafraccindemolculasenlafasemvilvaadictarcuanrpido,entrminosrelativosdeunoalotro,vaaeluiresecompuesto.Mientrasmayorseaesapoblacinenlafasemvil
parauncompuestodado,msvelozvaaser.
o La velocidad con la que se desplaza un analito va a tener una proporcionalidad con lafraccindemolculasenlafasemvilyaquesolosemuevenlasmolculascuandoestn
enfasemvil.
mbilfaselaentiempodeFraccinmbilfaselaenmolculasdeFraccinBelocidad
o Fraccindelasmolculasenlafasemvilvaaserigualalnmerodemolculasenlafasemvilentrelapoblacintotaldemolculas.
SSMM
MM
BCBCBC
molculasdetotalmobilfaselaenmolculasdembilfaselaenmolculasdeFraccin
##
o Lavelocidaddelosanalitosdependedelavelocidaddelafasemvil(u).
SSMM
MM
CCC
uilmfaselaentiempodeFraccinuVV
VvV
o Dadoquehaydemasiadaafinidadporlafasemvil:
00 Sm
s CsiCC
K uCC
uCC
Cu
MM
MM
SSMM
MM
0V
VVV
VV
o Dadoquehaydemasiadaafinidadporlafaseestacionaria:
0 mm
s CsiCC
K 0V0
0VV
VV
SSSSMM
MM
Cu
CCC
u
o Hastaahorasolopodemospredecirelordenrelativodeelusin,porloqueentremayorsealadiferenciaenelvalordelasKs,mayorvaaserladiferenciaenvelocidadyenubicacin
fsicaenlacolumna.Porloque,lavelocidadsoloestilanivelterico.
CategorasdeTcnicasCromatogrfica:
1. TLCo Alfinalizarelanlisislosanalitosterminanfijadosenlafaseestacionariaynoescapande
ella.
2. ColumnaL
D
o Al finalizar el anlisis los analitos no estn en la fase estacionaria ya que eluyen de la
columnayesomepermiterecuperarlos.Losanalitosescapandelacolumna.
o El detector (D) va a contar todas las molculas de analito que salgan de esa columnaexceptolasmolculasdefasemvil.
Cuantia Relativa
tiempo linea base
o Alprincipiocomoloqueestasaliendosonmolculasdefasemvilsloobservarelalneabase.
o Los compuestos tienden a separarse en bandas, y no es hasta que el componente quetengalaKmspequea,oseamayorvelocidad,lleguealafinalidadysalgaqueempieza
acontarlapresenciadeanalitohastaquetodahayasalidoyhayapasadoporalfrentedel
sensor.
o Entremedio,habrsolofasemvilhastaquevuelvanasalirmolculasdeotroanalitodelacolumna.
o El detector emitir una seal que permitir la creacin de un cromatograma. De estagrafica podremos sacar cuantos compuestos hay presentes. Asumiendo que sus K son
suficientemente diferentes, para que sus velocidades sean diferentes y los poderlos
discernir.
o Elcromatograma=perfilgrficoo Adems,meestdando informacincuantitativaabasede lasreasrelativas.Labanda
quetenga lamayorreavaaserelanalitoqueestenmayorabundanciaen lamezcla
original.
o Aloscompuestosloscaracterizauntiempoderetencin(tR)queesigualacuantotiempotardaeneluiruncomponente.
o Vandemenortiempoamayortiempo
1 2
o 1=lasprimerasmolculasdeanalitoquepasaronporeldetectory2=cuandolasltimasmolculasdeesabandapasanporelfrentedeldetector
o Elcambioenvoltajeeneldetectorpuedecausarvariabilidadesenlagrafica.o Entre mas yo amplifico la sensitividad o capacidad de contaje, ms se hace sentir
inestabilidadoruidoenlalneabase.
o Eltiempoderetencinsedeterminaenelpuntomximodelpico,porque:a. haymenoserrorendeterminarelpuntodeinflexin(1,2)yaquesesientemenosel
ruidodelalneabase(puntodevistapractico)
b. dondemsmolculas de analito estn saliendo y es el promedio (punto de vista
terico)yaquesonlamolculasmasrepresentativasdeesegrupo
o Loqueestilyprcticoeseltiempoderetencinyaquelopuedomedir,mientrasquelavelocidadnomeayudamuchoporquenolaveo.
o Eltiempoderetencinsedefinecomo:
M
S
MM
SS
SSMM
MM
KuL
CC
uL
CCC
u
LLVV
1VV
1
VVVV
t R
6defebrerode2006
CategorasdeTcnicasCromatogrfica:
3. Columna(Continuacin)EltResinversamenteproporcionalalavelocidaddelanalito.
Msrpidalafraccindetiempo,msrpidoeluaporquesolosedesplazacuandoest
en fase mvil. Entre ms poblacin de molculas tenemos en la fase mvil en un
momentodado,msrpidoseestmoviendoesapoblacin.
Siplanteamosqueunamolculatienemuchaafinidadporlafaseestacionaria:
M
SKuL
VV
1t R como M
SKCC
Rt
o Al darme este trmino algo infinito, vamos a tener un tiempo de retencin biengrande,porlotantonoeluyelamezclayperderamos.
o Siplanteamosqueunamolculatienemuchaafinidadporlafasemvil:
M
SKuL
VV
1t R como 0CC
M
SK uLtR
o Lavelocidaddelafasemvilesconstante.o NohaynadaquesepuedamovermsrpidoqueL/U,entrminosdeanalito.Este
seraelcasodeunanalitoqueestaramontadoenelcarritotodoeltiempo.Estasera
lavelocidadlmitemsrpidaquepodramoverseuncompuesto.Deserunamezcla
decompuestosbajoestasituacinnoabraseparacin.Elresultadofsicofinalserala
mismamezclaperomsdiluida,oseanoperderalamezcla.
o Todaseparacindependedeesaseleccinrelativadefasemvilyfaseestacionaria,queasuvezdictaraK.Kdependedeestadistribucindepoblacinrelativa.Enuna
corridacromatogrfica, todos losanalitosvana tenerelmismovalordeL,vana la
misma velocidad constante (U), Vs (asumiendo que no hay prdida de fase
estacionariayqueestenlazadacovalentemente)eselmismovolumenparatodoslos
analitos.
o LonicoqueesdiferentedecompuestoencompuestoesK, ladistribucinrelativa,porquecadaanalitotieneunaafinidadnicaporunafaseuotra.
o K es la base de toda separacin cromatogrfica, ya que esto es lo que deseoestablecercuandovoy separarunamezcladecompuestos.Escoger la fasemvily
estacionaria de manera queM
SKCC
vare de compuesto en compuesto lo ms
posible.
o VamosaveranivelmolecularquesonlosfenmenosqumicofsicosquecausanquelosanalitostenganvaloresdiferentesdeK.
o ElpropsitooquehacerdelaseparacinesmaximizarasdiferenciasenlosvaloresdeKparalograrunamejorseparacinentrelosanalitos.
FenmenosquedictanKanivelmolecular
1. Fuerzaselectroestticaso Lasfuerzaselectroestticaseselfenmenomsfundamentalenlasseparacionesya
queeslaatraccinentrecargasopuestas.
o En el instante en que yo establezco una carga en el espacio, instantneamente sesienteenelespacioalrededordeesacarga,unaslneasdefuerzaounastrayectorias
atravsdelacualesseatraeraunacargaopuestaoserepeleunacargaigual.
N S
o En este imn (campomagntico), estn todas lasmolculas o la bastamayora de
ellasalineadascomosoldaditosenciertaorientacin,oseatodoelmaterialdentrodel
imnestabienorganizado.
o Porvirtuddelaalineacindelasmolculasodesusdipolos,reforzndoseunosalosotrossurgenenelespaciounaslneasdefuerzasqueatraeranmaterialaesteimn
queseamagntico.tieneunaafinidadelectrnicanica.
o Enlatablaperidicaaumentalaafinidadelectrnicahaciaarribayaladerecha.
o En la misma fila horizontal, la eficiencia de apantallamiento de electrones en una
mismacapaesmenorqueelapantallamientoocancelacinparcialdecarganuclear
deelectronesencapasinteriores.
o Cadavezqueyoenlazocualquiertomoenelextremoderechoarribadeesacolumnaconotrotomoatravsdeunenlacecovalente,dondeBestmshacialaderechay
haciaarriba.
A B
o B al tener mayor afinidad electrnica, los dos electrones que traen a la mesa paraformareseenlacecovalentenosecompartenporigual.
o Como B que tiene mayor afinidad electrnica va a atraer esos electrones msfuertemente porque su carga nuclear se siente ms efectiva en esos orbitales de
valencia.Porqueloselectronesquetienelacapanocancelanconlamismaeficiencia
queenlacapadeA.
o Haymtodosmatemticoscon losquepodemoscalcularelvolumenenelquevanaestarloselectronesenunenlacemolecular,oseadondehaylamayorprobabilidaden
cualquiermomentoentiempodeencontrarunelectrn.
o Haymayorprobabilidaddeencontrar loselectronesalladodelBquealladodelA,oseapasanmstiempoalladodelB,portenercarganegativayporpasarmstiempo
enesareginleimpartealamolculauncarcterparcialmentenegativo.
o Aesparcialmentepositivo,enunenlacecovalente.o Ningnenlaceesperfectamentecovalenteo inico,porquenohay igualprobabilidad
enambosextremosyaquesecreanunosdipolos.NOhayabsolutos.
o Al formarse el dipolo, la molcula busca a otro enlace para compartir su carga yestabilizarse:
A B
AB
o Quiere aliviar esa miseria y la parte que tiene exceso de carga quiere buscar otro
enlaceelectroestticoparadonarlepartedeesadensidadelectrnica.Enlaceopuesto
paracompartirsucarga,noesunenlaceformal,estermodinmicamentemsestable
quelascargasporseparado.
o Estevolumenneto tieneunaestabilidadmayorque losvolmenesdedosmolculaspor separado. Por lo que, mientras ms marcado es el dipolo, mayor tendencia a
agruparse.
o Notienenqueserenlacesidnticos,yaquesifueracontomosdiferentes,sedaralasiguienteasociacin:
A B Y X
o Esteprefiereundipoloigualmentedistorsionado,porquelacancelacindecarganeta
enelespacio,aunquenoaniveldelenlacecuandoeraelmismoperoopuesto,esms
eficientelacancelacindecarganeta.
o Sitienelaalternativadeasociarseconelmismodipolodeotramolculadelomismovaapreferiresoporquealasociarsehayunacancelacinmsefectivaenelespaciode
separacindecargasqueconundipolodemagnituddiferente.Deaquelsecretolike
dissolveslike.
o Simifaseestacionariatienedipoloscuyasmagnitudesenelespaciosonbienparecidasalosdipolosdemisanalitosqueestoyseparandovaaasociarseunoconelotro,ms
eficientementequesimifasemviltuvieradipoloperodeotramagnituddiferente.
o Elanalitovaaquerer iraaquellafasedonde losdipolosseanmsparecidos,porqueestamasfavorecidotermodinmicamente.
o Entremsparecidoseaeldipoloalafaseestacionaria,msdifcilselevaasera lafasemvilllevrselo.
2. PuentesdeHidrogenoo Oxigeno e Hidrogeno tiene afinidades electrnicas marcadamente diferentes. Se
observaqueenelenlaceOHhaymuchaseparacindecargayaqueeloxigenoesta
afrentadoporloelectronesformandoundipolobienfuertepor loquesepareceaun
enlaceinico.
O
H O
H
N OS
o Alhaberundipolotanfuertevaabuscarundipoloounpardeelectronesqueledonedensidadelectrnicaparaestabilizarse.
o Cuandoformopuentesdehidrgenohayunaliberacindeenerga.
o Si forma puentes de hidrgeno con la estacionaria, no se mueve y se pierden losanalitosyaquelafasemvilnopodrinteraccionarconelanalito.
o Mientrasquesiformapuentesdehidrgenoconlamvilsemueverpidamenteynosedalaseparacin.
o Sihaypuentedehidrgeno,eseeselquevaadominarelvalordeK.
3. AtrapamientoFsico
o Los grnulos que tengo de soporte, no son perfectamente esfricos ni tienen unasuperficiepulida.
o Siseobservalosgrnulosdelafaseestacionariaconunmicroscopioseobservaqueestostiendenaseramorfoseirregulares.
Massuceptible
o Al observar se vern identaciones en la superficie, la cuales son buenas ya quemaximizanelreadesuperficiedelgranulo.Entremasreamejorsevanaestablecer
losequilibriosentrelafaseestacionariayelanalitoporqueesaequilibracinocurrea
niveldesuperficie.
o Lamolculaqueestafueradelaidentacinestamssusceptibleaquelafasemvilselolleve,quesiestuvieraenotrasreas.Mientrasquesiestuvieraenlasidentaciones
lafasemvilnotendralamismafacilidadparadarleelgolpecitoyllevrselo.
o Todas la molculas que no se puedan enganchar en las porosidades de mi faseestacionariavanasaliryluegolasquesipudieron.
o RetencinRelativa()o Cuandorepitounexperimento,UpuedevariarunpocoporlotantocambiaasuveztR.
TambinsicambiaVM,cambiaVSyeltRcambiaradoblemente.
o VMestntimamenteligadoaVSyaquebajaVSaumentaraVM.o Si cambia la temperatura y la columna esta expuesta, segn el principio de Le
Chatelier,elequilibriosedesplazaraparacompensarelcambio.
o Mientrasmsenergacintica,msdifcil se lehara la faseestacionariaagarrarelanalitoporloqueamayorcambioenT,mayorserelcambioenK.
o Siempre que se repiten los experimentos hay cambios en los parmetrosexperimentales. Y si yo baso mis resultados en tiempos de retencin pues los
experimentos no sernmuy reproducibles. Por lo que, para eso se usa la retencin
relativa.
o Sideseoconfirmarlapresenciadelcompuestoz(1)ynodeseodejarmellevarporeltRpuesaadoalaalcuotaunestndar(2).
z
z
std.
(1) (2)
o La retencin relativa seriastd
z
tt
. 1 si el estndar sale primeromientras que
1 sisaledespusdelanalito.o El factor x por el cual se afecto el tz del compuesto de inters, tambin afectara
proporcionalmenteeltstd.porloquexsecancela.
o ElanlogoenTLCeselRF.
ilmofase
zf d
dR
v
8defebrerode2006
Quiz#1
PREGUNTA:Siquierohacerunaseparacindeunamezclaquecontienelossiguientes
compuestos:
OHO
O
(a) (b) (c) (d)
ylovoyahacerporcromatografalquida,dondemifasemvileslquida.Mifaseestacionariaes
nopolarymifasemvilespolar.Diganelordenrelativodeelusindeestoscuatrocompuestos
bajoesasituacincromatogrficayexpliqueporquestableceneseorden.
RESPUESTA: El orden de elusin sera: b, c, d, a. Compuestos con heterotomos son mas
polares en general, ya que estn ms a la derecha y ms arriba en la tabla peridica, en
comparacin con benceno que no tiene heterotomos. De ver estos compuestos se pueden
deducir dos.Unodemsbaja polaridad, queno tiene oxgeno y uno que tiene un puente de
hidrgeno,quevaasereldipolodominanteyvaabuscardipolosfuertesporqueahesdondeva
a querer estar. Relativo a esto bien cualitativo el polar tiene los dipolos ms fuertes, ms
marcados.Deahhayquedeesperarsequeelfenolvaaquerer,detodosestos,pasarsems
tiempocon la fasemvilquecualquierade losotroscompuestos.Deahqueelquepasemas
fraccin de tiempo en lamvil, va a estar viajandoms rpido. Recuerdende la ecuacin de
velocidad que el que tuviera el CMms grande era el que iba a eluirms rpido. Por el lado
opuesto el menos polar, el que no tiene un heterotomo va a preferir estar en la fase
estacionariamenosqueenlamvil,asquevaaserelmslentoeneluir.Entrelacetonayel
terelmspolarvaaserlacetonaporquetieneundipolomsfuerte.Elterposeeatraccinen
dosdireccionesyescomosisecancelaran.Eldipoloenlacetonaestmsmarcadoporqueel
oxgenoestenlazadoaunsolocarbono,enelotrosecancelanparcialmente.
Asignacin: Por qu ese concepto de like dissolves like? Por qu las atracciones ms
efectivasvanaserentredipolosdemagnitudesparecidas?Estoesfavorecidosobredipolosde
magnitudesmarcadamente diferentes, aunque se van a atraer tambin pero no va a ser tan
favorablecomodipolosparecidos.
Eficiencia
o Los qumicos necesitamos predecir cuan bien se van a separar los componentes en unamezcla. Ya tenemos unas herramientas poderosas para predecir ordenes relativos pero
necesitamossabercuanbienvaaserlaseparacindentrodeesosrdenesrelativos.
o Eficiencia=esunamedidadecunbienseparadosestnloscompuestos.
o Dossituaciones,tenemostrescompuestosenunacorridaconfaseestacionariaymvildadaendosdiferentescolumnas.Culeslamseficiente?
I
II
o Quguaaunosiempreentodoanlisis?Elpropsito
o Dependiendo del propsito, es que podremos decidir cual de ambas columnas es la mseficiente.SielpropsitoescaracterizarlostrescompuestosentonceslacolumnaIIeslams
eficiente ya que estamos en mejor posicin para identificar sin duda y/o cuantizar los
componentes de la mezcla. Mientras que si el propsito fuese identificar o cuantizar el
compuesto3entoncespreferiralacolumnaIyaquenomeinteresanadamasqueesteenla
muestrayaquseobtuvounaseparacinmayordelcompuesto3.
o Lomejoresrelativo,dependiendodeloqueyoquieroobuscoporloquesetornaunpocoambiguocuandounovaatomardecisionesdecualeslamejorcolumnaenuncasoas.
o Poresta razn,sedesarrolluna formamsabsolutaparaescogereficienciaentre losquehacencromatografa.ElconceptoqueseescogifueeldePlatostericos(N).
Platostericos
o Destilacinfraccionadatienecolumnadefraccionamientoparasepararmaseficientemente.
o Laseparacineficienteselograalponerunexcesodeenergaenlapartedeabajoycomocadacomponenteenlamezclatieneunapresindevaporpuessiemprevaaevaporarsetodo
lo que haya abajo. La presin parcial o la proporcin en esa fase gaseosa va a depender
ntimamentedelavolatilidaddelamezcla.Entremsvoltilseaunorelativoalotro,msva
acontribuiralapresindevaporqueestsobreeselquido.
o Siemprevaaverdelosdems,segnesevaporsube,empiezaaestarencontactoconunasuperficie la cual estaauna temperaturamsbajaque ladel vaporpor loque sedauna
transferencia de calor. Esas molculas en fase gaseosa que chocan con la pared, le
transfierenunpocode laenergacintica,enformadecalor.Entoncesbajalatemperatura
delamezclayaumentalatemperaturadelapared.Esteprocesosepuedeverporrefraccin,
porque la luz de la lmpara al pasar por esemedio que tiene una densidad diferente, se
refracta,sedoblayporesoesquevemosesairregularidad.
o Alreducirlelaenergacinticaalasmolculas,bajalatemperaturadelamezcla,porloqueaquellos componentesmenos voltiles tienden a agregarse y por ende a condensarsems
fcilmente y empezaran a salir de lamezcla de vapor. Aquellos componentes que todava
tengansuficienteenergacinticaparasobreponersealasinteraccionesintermolecularesyno
condensarse,siguencaminando.Deestaforma,voyseparandomezclasdondepredominael
msvoltilenlapartesuperior,ylosmenosvoltilesenmayorproporcinvanregresandoal
envase,hastaquedeesaformasesepara.
o En general, mientras ms larga sea la columna de fraccionamiento, mejor grado deseparacinunologra.Nuncavaaser100%yNOesunaseparacintaneficientecomolaque
logramosencromatografa.
o Para saber cuan larga tiene que ser esa columna los ingenieros qumicos han desarrolladouna nomenclatura o una clasificacin de unidad de superficie de intercambio que se est
dandoenesacolumna.
o A nivel microscpico vamos a ver molculas intercambindose con esa pared y la fasegaseosa. Se est desplazando, va a ver un equilibrio. De ah que, extrapolamos de la
destilacinfraccionadaelconceptodeplatoterico.
o Platos tericos en destilacin fraccionada es la reginmnimanecesaria enmi columnadefraccionamientoparaestablecerunequilibrio.
o Entremsequilibrioyoestablezcoalolargodelacolumna,mssesienteeseintercambiodeenergacinticaentre losmenosvoltilesy lasparedes, relativoa losmsvoltiles,mejor
separacin voy a lograr, ms discrimen voy a tener en contra de los menos voltiles en
trminos de avanzar a lo largo de la columna. En cada equilibrio, estoy haciendo un
intercambiodeenergaporloquemsrpidovanasalirse,omayorcantidaddelosmenos
voltilessevanaquedar.
o Entremasplatostericosmejorvaaserlacapacidaddeesacolumnaparaseparar.SeutilizaNpararepresentarelnmerodeplatostericos.
o Elanlogoencromatografa,esqueentremasequilibriosseestablecenmassemaximizanlasdiferenciasenK.
o Elnmerodeplatostericos,enunacorridacromatogrfica,sepuedesacardirectamentedelospicos,dondetReseltiempoderetencindelcompuestodelabandaqueseayWesel
anchodelabase.Laeficienciavaadependernodelacolumnasinodequepicoyoescoja.El
quetengauntiempoderetencinmsgrande,porendemevaadarunaeficienciamayor.
2
16
Wt
N R o
2
21
54.5
Wt
N R
o Mientrasmssetardauncompuestoensalirde lacolumna,msanchovaserelpicoy loque quiz est ganando el nmero de platos tericos, escogiendo uno con el tiempo de
retencinsebalanceaconelaumentoenw.Estevalorenteora,enausenciadeanomalas,
debe ser el mismo no importa el pico que yo escoja porque se va mantener esa
proporcionalidad.
o No hay un equilibrio verdadero en una columna, ya que se dan ciertas anomalas en lacolumna porque no hay pureza en los fenmenos de separacin. Normalmente tengo una
mezcla de interacciones electroestticas, de atrapamiento fsico. Si yo pudiera tener las
fuerzaselectroestticasynolootromenosproblemayotendraenescogerelpico.
o De columna en columna esmejor utilizar elmismo compuesto para determinar los platostericos,asmantenemoselconceptodelasrelatividadesencadacolumna.
o SielpicoesGaussianohayunaproporcionalidaddelanchoenlabaseyelanchoacualquierotraaltura.Porloque,conlaformulade5.54minimizamoselproblemadelaprecisindela
medidadelanchodelpicoenlabase.Conestovemos,quesepuedecalcularelnmerode
platostericosdeunacolumnadirectamentedeuncromatograma.
13defebrerode2006
Platostericos
o Eficienciaparanosotrosvaaserunamedidadecunbienpuedesepararunacolumnaunamezcladecompuestos.Es importanteconocerestoscriterioscuandounovaaescogeruna
columna.
o Qumirbamos para escoger una columna? Pues debemos evitar los extremos,mirar lasfuerzaselectroestticasdictadasporlosdipolos,lacomposicindelafaseestacionariayfase
mvil,paratenerafinidadesparcialesporambasfases.
o Laeficienciadependedeunosparmetrosadicionalesalasfuerzaselectroestticas.
o Yafuimosaunateoradesarrollada,totalmenteanlogaalprocesofsicoqueseestdandoenunacolumnacromatogrfica.Esunateoradesarrolladaparaladestilacinfraccionada.Se
observaqueanivelmolecularenesacolumnadefraccionamientovemosunaequilibracinen
lacolumna,quecuandohayuncompuestocondensadoen lapared,haypartede losotros
compuestosqueestnsiendoempujadosatravsdelatrayectoriadeesacolumnaporuna
partegaseosa,lapresindelmismovaporqueseestevaporando.Elequilibrio,oseacuan
desplazadoestenunadireccinuotraparacadacompuesto,vaadependerdelavolatilidad
decadacompuesto.
o Aquellos compuestosmsvoltiles, la fraccinde ellosen la fasegaseosa enunmomentodadovaatenderasermayorquelafraccinqueestcondensadaenlapared.Asquees
totalmente anlogo, lo nico que no estamos hablando de condensacin y evaporacin,
estamoshablandodefijarlosporafinidadenunasuperficieoarrastrado.
o Con la ingenieraqumica,vemosqueentremsequilibriosoplatos tericosseestablecen,mssesientenlasdiferenciasenvolatilidaddeloscompuestos.
o En cromatografa, tambin entre ms regiones hayan para establecer equilibrios segn semuevea travsdeesacolumnaen trminosdel largo,otra reginadyacentede lamisma
distanciaqueestablezcaeseequilibrioanlogo,mejorsepuedendiscriminar lasdiferencias
entrefasemvilyfaseestacionariaencromatografa.
o Deuncromatogramapodemossacarlosparmetroscrticosparalaecuacinquenospermitecalcularelnmerodeequilibriosqueseestablecenenlacolumna.Elnmerodeequilibrios
dependedeltiempoderetencinydelanchoamitaddealtura.Porloquevemosqueentre
mayorseatR,mayorvaaserNyqueentremenorseaelanchodelpico,engeneral,enla
basemayorvaaserN.
o Ya vemos dos parmetros importantes que van a afectar la capacidad de la columna paraseparar. Vamos a ver un fenmeno que cuando aumenta el tiempo voy a ganar el
ensanchamientodelpico,yaunquecreaqueestoyganandoporeltiempoderetencinseva
nivelandoconelaumentoenelancho.
o Enteorasepuedeutilizarcualquierpicoparadeterminarlaeficienciadelacolumna,siempreycuandotengancomportamientoideal.
o Hayunaseriede fenmenosquesedan,quecausanvariaciones,yaquedecompuestoencompuesto el cmputo deNnovaa ser tangrandeperoparapoder comparar chinas con
chinas,esmejorinyectarelmismocompuestoenotracolumnaparadeterminarlaeficiencia.
o Los puentes de hidrgeno nos sacan un poco del plano ideal porque no es una fuerzaelectroestticapura,esuncompartimientodedensidadelectrnica,porloquesecomienzaa
salirunpocodelareversibilidadquenecesitamosparaseparar.
o Lospicossesalende la formagaussianayempezamosaveralargamientosen lapartedemayortiempoderetencin.Yanosedesprendeelcompuestotanfcilmentedelafasemvil
olaestacionaria.Estoquieredecir,quelasfuerzaselectroestticasafectanelpicogaussiano.
Loidealseriaelpicogaussiano.
o Mirando el ancho de la base entre dos columnas cualitativamente iguales, podemos notarunasdiferenciaseneficiencia.
o UnparmetrocuantitativoparadeterminarlaeficienciaesNycualitativamenteesW.
H
L
o Heslaalturaeficienteaunplatoterico(HETP)ylaalturaodistanciamnimaparaqueselleveelequilibriodentrodelacolumna.
o Aquella reginen la columnadondevemoseseprocesodinmicode intercambio,dondeseigualalavelocidaddeintercambioenlasdosdirecciones,quellevaaunasrelacionesrelativas
estables.Novaaveruncambionetoenlarelatividaddeesaspoblacionessegnsemueven
porlacolumna.
o Htambinseutilizaparadeterminareficiencia.NgrandeeslomismoquedecirHpequea.
HLN
o Ahoratenemostresformasdedeterminarlaeficienciadeunacolumna:doscuantitativas(NyH)yunacualitativa(W).
o Aleluirelmismocompuestoentrescorridasdiferentes,podemosverquesegndisminuyeelancho,aumentaN.
o ElcasolmiteidealseracuandoW0,N.Estasituacinnosepuededar,peroaniveltericoesloqueunoquisiera.
o HsololopodemoscalcularsiconocemosN.
o Entendiendo lo que causa que un pico se ensanche yo puedo tratar de controlarlo, paraminimizar el ensanchamiento y aumentar la capacidad de la columna de separacin. Las
columnasviejasoquehayansufridoalgndesperfectopierden lacapacidaddeseparacin.
Cuandoveoquelacapacidaddeseparacindelacolumnaestdecayendo,tengoquevolver
acalcularleN(avecesesnecesariocortarunpocodellargodelacolumna).
Factoresquellevanaensanchamientodepicoscromatogrficosoprdidadeeficiencia
1. Pasosdiferentes
o Cuandolasmolculaslleguenysepresentenalfrentedeesacolumna,conlafasemvilempujndolaoarrastrndolaa travsde la columna, la rutaqueescojanvaa seruna
probabilstica.
AA'
o Elcarritotieneunavelocidadconstante,deahqueelqueescojalarutamscortaaunamismavelocidadvaasalirmsrpidoqueelqueescogeunadistanciamslarga.
A A'
o Larealidadesqueambosextremossondebajaprobabilidad,lamayoradeellossevanaencontrarenelcentro,conunarutaentremedio.
o Nopuedentodaslasmolculastardarseexactamentelomismo,yaqueparaquesedieraesto lasmolculas tendranquebsicamenteocuparelmismoespacio fsicoparapoder
estarmovindosejuntosatravsdelacolumnayestoesimposible.
o No puedo ocupar el mismo volumen con dos molculas, por ende tienen que estarfsicamente ocupando volmenes diferentes. Por lo que, al estar fsicamente en
ubicacionesdiferentessustrayectoriasatravsdeunaseriedebarrerasvaavariar.
o Comosiemprevaaverunanchoasociadoa todopico,nopodr llegaraesaeficienciainfinita.
o Puedosoarconacercarme,mirandodequedependeeseensanchamiento,ynosotroslovamosareduciradosfactoresprincipales:
Homogeneidad en tamao del empaque: mientras ms homogneas sean los
dimetros de las partculas con las que he empacado la columna, sea la fase
estacionariaslidaoalgnsoporte,menosdispersinendistanciavoyaverenla
trayectoriadelasmolculasqueestnpasando.
Homogeneidadenelprocesodeempaque:lastrayectoriasempiezanasermenos
homogneas cuando hay huecos o espacios sin llenar en el empaque ya que
habrnmolculasquefluirnmuchomsrpidoqueotras.
2. Difusin
o Haydosleyesquegobiernantodoeneluniverso:(1)todotiendeaunaenergamnimay(2)todotiendeaunaentropamxima.
o Ejemplo:Sisueltolatizavaacaerrpidamentealpiso,porqueenestaposicinnoessuestadoestabledeestatizayaquetieneunaenergapotencial,laquesele impartepor
estarlasosteniendoconlamano.Otroejemploseriaunabotelladeperfumeenunsaln
donde las molculas se dispersan mientras que uno nunca ve lo opuesto, que se
evaporarenlasmolculasyentrenalabotellanuevamente.
o Este proceso de salir de una regin bien concentrada y dispersarse en el espacio se lellamaentropa,elcualocurreatravsdeladifusin.
o La difusin est en contra de nosotros en la cromatografa porque el procesocromatogrficoenvuelveorganizar,oseacogermolculasqueestabandesorganizadasen
unamezclayponerlasenbanditasespecficas, locualnoesloquelanaturalezaquiere
queseestdando.Porlanaturalezaestarantodasmezcladas,regadasenelespaciono
organizadas en banditas en especfico. De ah que, como nosotros nos estamos
comportndonosmal,violandounadelasleyesdetermodinmicaporloque,empiezaa
darseladifusin.
o Entremstiempopasamssehaseensancharelpicocromatogrficodebidoadifusin.
o Elpasolibrepromedio(meanfreepass)esladistanciaquetieneunamolculaantesdeque choque con otra y se detenga. Dependiendo del estado de la materia, variara la
distanciaentremolculas.
o Enelestadogaseoso,tenemoslamolculasbienseparadasentrminosrelativos,queenestadolquido.Poresto,ladifusinesmuchomsmarcadaenelestadogaseosoqueen
elestadolquido.
o Elgradodedispersindeunabandaguardarelacindirectaconelanchodelpico,porladinmicadecmoseestgenerandoelcromatograma.Ladinmicadedistribucindelas
molculasdictalaformadelospicos.
o Cualquier forma con la que podamos disminuir la distancia que viaja unamolcula deanalito antes de chocar con otra, va aminimizar la difusin por lo que seminimiza el
anchodelpico.
o Ladifusinquesemuevehaciaarriba()vaaserafectadamarcadamentepormolculasdefasemvilqueseestnmoviendoendireccinopuesta().Porloque,yopuedocon
fase mvil controlar cun marcada es la difusin en esa direccin (), afectando la
frecuenciadechoquedemolculasde fasemvilconmolculasdelanalitoquequieren
difundirenesadireccin.
o Si yoaumentoel flujooel nmerodemolculasde fasemvil quepasanporunreatransversalenunmomentodado,aumentolaprobabilidaddechoque.Loquemasafecta
elensanchamientodeunabandaesladifusinquevaencontradelflujo(),yaquees
lamsquemedueleporqueyomealejodelgrupoyelgruposealejadem.
o Pareo:cromatografadegas=difusin
3. Faltadeequilibrio
Fasemovil Fase
Estacionaria
o Enel instanteenqueunamolculasalede la faseestacionariaa la fasemvil, la fasemvillamuevemsabajo.Hmehaaumentadoymientrasmsgrandesealavelocidad
delcarritoomsrpidoyomemonteenelcarrito,msatrsdejoamiscompaeros.
o Transferenciademasas,setransfierenlosanalitosentrelasdosfases.Amayorumsseacentaestefenmeno.
o EcuacindeVanDeemter:
CuuBAH
o AestotalmenteindependientedeelflujomientrasqueBguardaunarelacininversaconelflujoyCseacentaconelaumentodelflujo.Siemprequieroquelasumadeestostres
factoresmelleveaunmnimoconocidocomouptimoparaquemelleveaunHmnimo.
maxmin NH
u
uptimo
H
15defebrerode2006
Quiz#2
PREGUNTA:Denopoderestarenuoptimo,quseriamenosmaloestarporencimaopor
debajo?Porqu?
CuuBAH
RESPUESTA:Denopoderestarenuptimo,querramosestarporencimayaquecadaunidadde
cambio lleva amenor prdida en eficiencia que cada unidad por debajo y esto se ve por las
pendienteenambosladosdelagrfica.
Eficiencia
o Sitengounamuestraconocidasabrquehaterminadolaseparacincuandoobservoqueelcomponenteconmayortiempoderetencinhaeluido.
o Perositengounamuestradesconocida,elanlisiscromatogrficosetermina?
o EnHPLC,cuandodeseoreducirelflujodelafasemvilsepierdereproducibilidadyaquelospistonesseleshacedifcilmoverselentoporloquecasinuncasepuedetrabajarpordebajo
deuoptimoenestatcnica.
u
uptimo
H
CuuBAH
o En valores por encima de u, empezamos a ver que el valor de H de la ecuacin neta separecemuchoalosvaloresdelterminoCuporloque,porencimadeuempiezaadominarla
contribucin de falta de equilibrio al valor neto deH. Ya que amedida que u aumenta el
terminoB/usehacecero.
o Cmollegoalascoordenadasdeu?dudH
o Cadaunodeestostrminos(A,B,C)esunmundoaparte.
o NuncavoyapoderirpordebajodeA.
o El termino A depende de muchos factores ya que las partculas no son perfectamenteesfricas,sonirregularesyvarandeunaaotra.ParapodercalculareltrminoA,tendramos
queexpresarlasreassuperficialesdelaspartculasperocomovarandeunaenotrashay
unaseriedeparmetrosquetomanencuentalasdiferenciasenreas,laporosidaddeestas
partculas, el volumen neto que ocupan en la columna. Por lo que, A es determinado por
variostrminosaligualqueB.
o Lavelocidaddelafasemvil(u)sedicequeesconstanteperolarealidadesquecercadelassuperficiesslidasdecualquiercosaqueestenlacolumnapresentamsfriccinalfluirque
alejndomedelapareddedinmicadefluido.
o Porloque,sepuederepresentardeformavectoriallasvelocidadesatravsdeunacolumnaquenoestempacada.Severaquelavelocidadmsrpidavaaserenelcentroyaquelas
orillaspresentamsfriccin,msresistenciaafluir.Deahquetengo,unacarcterlaminar
enmisflujos.
u
uptimo
H
H=A
H=Cu
H=B/u
o Cmosecalculauptimo?Visualmente,sepuedehacemirandolaformadelpico.
GC
o Secogeunamuestra,seinyectavariasvecesperoaumentandoelflujodelafasemvilyseobservaelcasoeneldibujodearriba.Porloque,alaumentarelflujolaeficienciaaumenta
yaqueWdisminuyeperollegaunmomentoquelaeficienciaempiezaadisminuirporlotanto
mehepasadodeuptimo.
22defebrerode2006
ASIGNACION:Quotrosfactoresmaximizanlasdiferenciasentiemposderetencinentredos
analitosparaaumentarlaresolucin?
Eficiencia
o CualtcnicaentreHPLCyGCesmseficienteobservandolassiguientesgraficas?
o EnHPLC,soloseobservauncuadrantede lagraficadeGCyaque tieneunas limitacionesfsicasquenopermitentenerlamismagraficaqueGC.Aflujosextremadamentebajoshay
problemas de reproducibilidad de esas presiones mientras que los flujos extremadamente
altossonimposiblesdelograrporloviscosodelafasemvil(liquida).
uu
GC
H H
HPLC
CuuBAH
o AlllevaragraficalasumadeVanDeemterindividualmentepodemosapreciarqueterminoeselmasdeterminanteencadaregin.Nuncautendrunvalordeceroyaqueunodeestos
factores se acercara a infinito. El concepto es minimizar la contribucin de la suma para
acercarnosauptimodondelogramoslamximaeficienciadelacolumna.
o El valor deu ptimo se puede obtener sacando la primera derivada, igualndola a cero ysustituyendolosvaloresdeA,ByC.PeroaquesdondesurgenlosproblemasyaqueA,By
C dependen de muchos factores por lo que son difcil de determinar. Por esta razn, se
prefieredeterminaruoptimocambiandoelflujodelafasemvilyobservandolaformadel
picoyaquesabemosqueelanchoenlabaseesunamedidadeeficiencia.
Resolucin
o Esunbuenindicadordecuanbienseparaunacolumnay,adems,nossirveparadiferenciarentrelaseficienciasdediferentescolumnasyvercualeslamejor.
o Unacolumnadealtaeficiencianonosaseguraunabuenaseparacincromatogrfica:
o Estacolumnaesunamalasituacinyaquehaymuchossolapesyescasiimposiblecuantizarsinosdejamosllevarporelreaolaalturadelpicoyaqueelpicoquesolapacontribuyeen
estosvalores.
H
tR
u
uptimo
H
H=A
H=Cu
H=B/u
o Peroesonoquieredecirquenopodamoshaceranlisisconcolumnasdebajaeficiencia.Siladiferenciaenafinidadpor lasdos fasesestnmarcadamentediferentesentre losdospicos
podramos lograr una situacin como esta, con picos anchos pero diferencias en K tan
grandesquedandiferentestiemposderetencinypodemosseparar.
o Estoesbuenoentodoanlisissiempreycuandonohayasolape.Porotrolado,lamezclaqueesteseparandonopuedesermuycomplejaporquenovoyapoderubicarunoscuantospicos
enesalneabasesinqueestnsolapndose.
o Por otro lado, buena eficiencia a base del ancho del pico tampoco nos asegura que no sesolapenlospicosyaqueelsolapesedebealasdiferenciasenK.
o ResolucinesunamedidaquecombinaeficienciaycuanbienunacolumnadiscriminaentredoscompuestosenlasdiferenciasenK.Esteconceptoaplicaatodatcnicaanalticadonde
seobtengaenformagraficasealesdediferentesanalitos.
H
tR
tR
H
21
122
WWtt
R RR
o Como no hay un punto en la lnea base para dejarnos llevar se tiran unas tangentes quepartenlalneabaseynospermitenmedirWdeunladoaotro.Estotienesuerrorperocomo
queremosunprocesoquesepuedaaplicaracualquiersituacincromatogrficapordefinicin
lovamoshahaceras.
o ObtenerunR=1.0 indicaqueelreade solapeesun2%de lassumade lasreasde lospicos que se estn solapando. Este valor es aceptable pero en una farmacutica el error
mximopermitidoenladeterminacindelingredienteactivoes0.5%(FDAlodicta).
o ValoresdeR>1.5significaseparacincompletasinsolape.Rgrandeesbueno.
o Resolucin es una medida mas segura, en trminos, de saber si tengo la eficiencia yseparacincromatogrficaparaelpropsitoqueestesiendoreglamentado.
o Necesitomejorarelgradodeseparacin,qucomoqumicopuedohacerparaobtenerunmayorvalordeR?
o SiaumentaelnumeradorodisminuyeeldenominadoraumentaR.
o ParamaximizarR:
Seaumentalasdiferenciasentiempoderetencinentrelosanalitos:
MaximizandolasdiferenciasenKdelosanalitosalterandolafaseestacionaria
o fasemvil paraquediscriminenmejor en las fuerzaselectrostticasde los
analitos.
Cambiandolasrampasentemperatura.
W2W1
tR2
H
tR1
o PorqulasdiferenciasenKseacentanmsenlasegundasituacinrelativaalaprimera?Al disminuir la temperatura de la columna los componentes tienen mas oportunidad de
equilibrarseydiscriminarpor loquenoeluyensolapadosyaquepuede interaccionarmejor
conlafaseestacionaria.
o Siseaumentalatemperaturaelequilibriosedesplazaparacompensarlaalteracinycomoelaumentoentemperatura,aumentalaenergacinticaodemovimientodelasmolculas,
causandoquelasmolculasdeanalitopasenmstiempoenlafasemvil.Laconsecuencia
dequeestemastiempoenlafasemvilesquenoselograraunabuenaseparacin.
o Al aumentar la temperatura se minimizan las diferencias en K por que los componenteseluyenmasrpido.
o ParamaximizarRtambinpuedo:
Disminuirlasumadelanchodelospicos,disminuyendolosanchosindividuales:
Aumentandolaeficienciadelacolumna,acercndomeauoptimoyaqueestoy
en el Hmin y Nmaxmanifestada en un cromatogramamirando el ancho de los
picos.
o Tambinpuedoalargarlacolumna,perosololapuedoalargarhastadondeesoqueganeenlasdiferenciasentRsecanceleconelanchodelospicos.
o Entremas larga la columnamas difcil alcanzar el u optimo. Adems, segn se hacemslargalacolumnamastiempotienenlosanalitosparadifundirloqueensancharalospicos.
Selectividad()
o Selectividad es unamedida de diferencias en K. Por lo que, entremas selectividadmejorseparacinvoyalograr.
tR
H
100oC
H
tR
200oC
24defebrerode2006
QUIZ#3
PREGUNTA:Cundounanlisiscromatogrficosehacompletado?
RESPUESTA:Cuando se cumpla el propsito del anlisis. Si es unamuestra desconocida esta
pregunta no tiene contestacin, entonces entraran las condiciones prcticas. Un buen primer
tanteoenunamuestradesconocidaes llevarloaunacondicinextrema.Enunplanosimpley
cmodo,asumoquetodo loquemeeluyaenTLCbajoestascondicionesyse llegueaver,se
pueda ver tambin en unas condiciones que yo escoja en cromatografa de gas y que
corresponden el nmero de picos en TLC con el nmero de picos en GC, y por ende cuando
salgan los trescompuestos,partiendodequesolohay trescompuestosen lamezcla,nodebe
salirmsnada,sedebequedarenlalneabase.
ASIGNACION:Cmosabraquelospicossondeesamuestraounodeellosvengadelacorrida
anterior?
CromatografadeGas
o Loquetransportaelfluidoesungas(fasemvil).
o La limitacinms importante es que los compuestos a separar por esta tcnica debe servoltilesytermalmenteestablesparaquepuedanserseparadosyaquenopuedencoexistir
conlafasemvilparaqueseantransportados.
o EnGC,podemoslograreficienciasde100,000mientrasqueenHPLCsolode10,000.
o Nosiemprese tomaelanchoamitaddealtura,porqueavecesunpicoestsolapandoalotro.Poresoesqueenresolucinsetiranlneastangentesporquesenecesitaelanchoenlabasedecadapico
o Lacromatografadegastienefacilidaddeuso,avecesel tiempoesmscortoytienealtaeficiencia
o Elgradodeseparacindependedeeficienciaydeselectividad
o EficienciadependedelanchodelospicosylaselectividaddependedeK
o EltResdirectamenteproporcionalalaK,porqueenlaecuacinlonicoquevaraesK
o Resolucin=eficiencia
adselectivid
27defebrerode2006
ASIGNACION:SielsegundoenlacesencillomsfuerteesSiO,Culeselenlacesencilloms
fuerte?SiF
CromatografadeGas
o Porserlafasemvilgaseosa,noslimitamosaqueloscompuestosasepararporestatcnicadebeservoltilesytermalmenteestablesparaquepuedanserseparadosyaquenopueden
coexistirconlafasemvilparaqueseantransportados.
Detector
Inyector
o Nohaymejorformadeseparacinparaaquelloscompuestosquecumplenconlorequisitos
yaqueseobtienenmejoreslimitesdedeteccin.
o Fuentedegas,uncilindro,seregulalapresinconunmanmetroyaquelallavequetieneelcilindro es solo para abrir o cerrar no para graduar la presin que sale. Una vez fijada la
presinenuoptimo,estalneapordondefluyeelgasestaenlazadoauninyectorenlaparte
superiordeGC.
o Por este inyector, el cual esta conectado a una columna donde se da la separacin, seintroducelamuestra.Lacolumnaestaconectadaaldetector,elcualgeneraelcromatograma
generandosealeselctricas,lascualesindividualmentesonproporcionalesalosanalitosque
vansaliendo.
o Elcilindrovienedediferentestamaos,yestossonmasivosporqueaguantanmuchapresin(20003000psi) para contenermucho gas en un volumen pequeo ya que se desee tener
suficiente para poder llevar a cabo mltiples anlisis ya que no seria prctico cambiar el
cilindrodespusdecadaanlisis.
o Elproblemadeloscilindrosesque,portenerunabaseestrechayseraltos,tienenuncentrodegravedadaltoloquesignificainestabilidadporloquesonbastantesmasivos.Tienenuna
codificacindecolordependiendodelanaturalezadelgas:
Gasesnoreactivosoinertes Anaranjados Helio
Peligrosos Rojos Hidrogeno,Acetileno
EnviromentallyFriendly Verde Aire,Oxigeno
o Se usa codificacin para no utilizar incorrectamente los gases aunque esta no es lamejormanera de identificarlos. Tambin se puede identificar por la conexin al tanque: tornillo
tanque,roscamanmetrooalrevs.Elmanmetrovienehechoparacadatipodegas.
o Qucaractersticasquieroenelgas? Baratoyaquenoserecupera
Pureza
Notoxico
Compatibleconeldetector
o Elprimermandamientodelacromatografaesdecirlealdetectorquenodebeverfasemvilyaquetaparatodoyelcromatogramasesaldradeescala.
o Cuando la fasemvil esgaseosa,mayormenteseprefieresea inerte (He)yaqueno tiene
dipolosporloquenocompiteconlafaseestacionariaparaestablecerunequilibrio.Heliono
solvataporloquenohacenfaltalosdipolosyaqueestaenformagaseosa.
o Por lo que, los valores de K se ajustan con la temperatura. Solo la fase estacionariainteraccionaconloscompuestos.ElHeliosoloempujaralosanalitosatravsdelacolumna.
o Los gases vienen del aire, los cuales se condensan y luego se separan por destilacin.Mientras que mucho disolventes vienen del petrleo, productos de fermentacin,
hidrocloracindeloshidrocarburos.
o La funcin principal delmanmetro es controlar la presin que sale del cilindro y llega alinyector.Elprimerrelojdicecuantapresinquedaenelcilindroyelsegundoseutilizapara
controlalapresinqueseentregaalsistemaanaltico,oseaelflujodelafasemvillacual
debecontrolarseparanoalejarmedeuoptimodondeobtengolamayoreficiencia.
1 2
o Elinyectoresellugardondeseintroducelamuestraalequipo,esteesuncilindrodeacero
inoxidable(15mL),elcualtieneenlapartedearribaunaconexindelneapordondevaa
entrar el Helio o la fasemvil. Por debajo, tiene una conexin a la columna analtica. El
inyector esta encapsulado dentro de un bloque de metal (aluminio, ya que es mas fcil
trabajarloydarleforma),elcualtieneunaresistenciaparapodercalentarelaluminioquea
suvezcalentaracilindro.
o EnGC, necesitamos llevar lamuestra a fase gaseosa y lo vamos a hacer con calor en elinyectoryaquenovalelapenallevarloalacolumnasinserevaporizadoyaquenopodrser
transportado.Alintroducirlajeringuillaenelinyectoryliberarlamuestraenelestadoliquido
disueltoenundisolventevoltilporloqueatemperaturaaltaseevaporalamuestra.
o Cualquiermaterialquenoseavoltilotermalmenteinestablesequedaraenlasparedesdelinyector.
o Debidoalalimitacingrandedecompuestos,losqumicoshatratadodeampliarelrangodecompuestosquepuedoanalizarporGC.Analizandoderivadosyaqueelprocesodeevaporar
uncompuestoesaquelquellevamltiplespasos.
o Alllevarunamolculadelestadolquidoagaseoso,estacomienzaavibrarmsyamoversems (translacin). Por lo que, esa primera inversin en energa va amovimiento cintico
mientrasqueenelcasodemolculasqueestnagregadas(%altoyaqueestnenestado
liquido),losdipolosestninteraccionandontimamenteporloquealempezaravibrarmasse
desprenden los dipolos unos de otros hasta tener suficiente grado de libertad individual o
adquirirsuficienteenergacinticaparasobreponersealapresinatmosfrica.
o Esclavelapartededesprendersedelosdipolosparaminimizarlaenerganecesariaparaquemolculas puedan pasar a la fase gaseosa. Si de alguna forma se pudiera disminuir esa
atraccindipolar,queesloquelequitavolatilidadalasmolculasenunestadoliquido,mas
fcilpodrapasarloalafasegaseosa,conmenosenergaevaporara,masamenoestarapara
poderseanalizarporGC.
o Losgrupos funcionalesmsculpablesdequitarlevolatilidada losanalitossonaquellosquepuedan formar puentes de hidrgenos (OH, SH, NH). Debemos estar alerta si se
puedendarinteraccindepuentesdehidrgenosconlafasemvilofaseestacionariapara
evitarlosextremosquenollevanaseparacin.
o Por otro lado, se pueden modificar esos grupos para quitar interaccin dipolar formandoderivados.Porejemplo,uncidograsoformapuentedehidrgenosfuertesentresiporque
cadaunotieneunOHytambintieneunoxigenoconelectronesnoenlazantesperoside
algunaformayoprotejoesegrupominimizolacapacidaddeagregarseentresi.
OHR
O
OR
O
CH3acidosgrasos Sehareducidoel
dipoloylafortaleza
CH3R
O
OR
O
Si(CH3)3
o SiyosustituyeraeseHporunmetilo,eseenlaceOCyano tieneundipolo tanmarcado
comoOHporloqueelgradoyfortalezadeagregacinsermuchomenor.Porloque,se
requerirmenoscalorparavolatilizarlamolculas.
o Silar esbienatractivo cuandohayoxigenoporqueel segundoenlacemas fuerte covalentesencilloesOSiyaquesepuededarunpocobackbondingconelpardeelectronesnon
bondingdeloxigenoconlosorbitalesddelsilicioyempiezaaganarcarcter.
o AunquealSilarseaumentoelpesomoleculardecasi72unidades,lamolculasiguesiendomuchomas voltil que aquel que eramas liviano que formaba puentes de hidrogeno. Se
deseasilarantesquemutilarporqueesteenlaceestafavorecidotermodinmicamenteyaque
esbienestableyfacilitaquitarelhidrogenoysustituirloporsilicio.
o Aveceshaydetectoresselectivosquesolovenunoscompuestosenespecficos.o Hayuna interdependencia entre columnas, inyector y detectores ya queno se puedeusar
cualquiercombinacindeestos.
o Lascolumnascapilaressonbien finas(0.1mm)cuyasparedessirvendesoporteyaquenopuede aadir grnulos porque no caben. Lo importantes es lo fina que es y la poca fase
estacionariaquetiene.
o Comohaypocareasuperficialsolosepuedeinyectarbienpocamuestraparanosaturarla.
Seminimizaeltrminodepasosdiferentesaumentandolaeficienciadelacolumna.Adems,
estascolumnassonmaslargas(50m)porloquecomoN=L/Hseaumentalaeficiencia.
o En las columnas empacadas, no podemos tener columnasmuy largas ya que aumenta laresistenciaafluir,porloquenosepuedealcanzaruoptimoalascapacidadesdepresinque
funcionaesesistemayaquepuedeexplotar.
o Lasjeringuillasquemsseusansonlasde10L,divididasenporcionesde0.2Lporloquetieneunerrorabsolutode0.1L.
o Que puedo hacer yo como analtico para minimizar el error relativo a la inyeccin?
InyectadoVolumenov
AbsolutoErrorelatiRError Por lo que, se puede minimizar aumentando el volumen
inyectado pero en capilares no puedo inyectar mucha muestra. Por esta razn, se ha
introducidootrasalida(splitterovlvuladeparticin)enlapartedeabajodelinyector.
o Cuandolavlvuladeparticinestaabiertadeloinyectadoparteentraalacolumnayparteloboto. Se puede inyectar un volumen grande para minibar el error relativo, ganar
reproducibilidadynosaturarlacolumnaporqueelexcesodemuestranoentraalacolumna.
Alacolumnaentraraunacantidadrelativaalosflujosqueyotenganenambassalidas.
o Silosflujosestuvieran10:1delasmuestras,10partesdeestasebotayunalainyectoyasreduzcoelerrorrelativoporunfactorde10.
1demarzode2006
CromatografadeGas
o Elinyectorconfiltrodeaceroinoxidable,1015mL,esellugarpordondeseintroducelamuestraal sistema. La introduccin se logra utilizando una jeringuilla llena de mezcla de analito, en
solucinogases.Sisongasesesmejoryaestnenelestadoquesenecesitaparalaseparacin.
Normalmente,setrabajaconmezclasdecompuestosquenosongasesporloquesedeseaque
esteestadosemivoltil,de150350,sepuedavolatilizar.
o El inyectoren lapartesuperior tienerosca.La tapaescomounatuercaquetiene tambinunaparteconroscapordentroyenelcentrotieneunseptumounamembranadegomaquesepuede
perforar.Esteseptumnotieneunavidainfinita,esporesoquedebecambiarseaproximadamente
luegode1015inyecciones.
o Cadavezqueunoperforaelseptumsesellayaquelagomaestcomprimidayesflexibleporloquesellaalrededordeesaaguja,nopermitesalidahaciaelexterior.Enelmomentoquesaleesa
agujaquedaselladoeseespacioporesagoma.Llegaunmomentocuandosehapicadoesagoma
quepierdeesacapacidaddesellarycomienzanahaberprdidasdemuestra.
o Elcalentamientode lamuestrase lograatravsdeunatransferenciadecalordeunbloquedemetal, normalmente aluminio, ya que hay mucha masa para calentar, para tener una
transferencia de calor masa eficiente y para minimizar las fluctuaciones en temperatura. Si
deseamoscambiarlatemperaturadel inyectorpuesentoncestengoquebajarlatemperaturade
todaesamasa.
o Estoesbuenoymalo.Maloporquesetardaencalentarycuandoloprendenhayqueesperarpardehoras.Bueno,porquesiestcambiandolatemperaturaafuera,esamasaaesatemperatura
sirve como un aislante y no deja que la temperatura del inyector vare y obtengamos
reproducibilidaddeanlisisenanlisis.
o Dependiendodelacolumnaqueseutilice,seajustaranlascondicionesenelinyectorparapermitirelusodeestascolumnas,enespecfico,en lascolumnascapilares.Lascolumnascapilarescuyo
nombreprovienedesudimetrobienfinode1.2mm,sonhuecasylargas.Alhacerlas largasse
aumentaelnumerodeplatostericos,unarelacindirectaentreLyN.
o Comolacolumnacapilaresbienfina,nocabeunsoportegranularexterno,porloquetengoqueusarcomosoporte lamismapared interiorde lacolumnacapilar.Comoeldimetroespequeo
haypocasuperficierelativaagrnulosyselimitadoelvolumendefaseestacionariaporunidadde
largo.
o El volumen de fase estacionaria dicta cuanta fase estacionaria tengo ah para equilibrar losanalitosqueestoyseparando.Alhaberpocafaseestacionaria,nosonmuchaslasmolculasque
pueden equilibrarse en esa superficie por lo que se limita la cuanta de muestra que puedo
introducir.
o Enestoscasos,escrticalavariabilidadquesurgedeinyeccineninyeccinporelerrorabsolutoasociado a cualquier instrumento medible, en este caso la jeringuilla con la que introduzco la
muestra.Alnopoderinyectarmuchamuestraenlacolumna,lajeringuillavaatenerqueinyectar
menosvolumenperosesentirmaselerrorrelativo,queeselerrorabsoluto(0.1L)sobreel
volumeninyectado.
o Laconsecuenciadeestoesqueexisteunarelacindirectaentreeltamaodelpicocromatogrficoyelvolumeninyectado.Siseinyectamsvolumen,haymasmuestrasoseamsmolculasque
llegaranaldetectorpor loquemsgrandeser la seal.Perosielerror relativoseacentaal
reducir el volumen porque la capilar no me permite inyectar mucho volumen, tendr una
variabilidaddeanlisisenanlisisquenovaaseraceptableparalamayoradelassituacionespor
loquetengoquesobreponermeaellodisminuyendoeseerrorrelativo.
o Laformamsefectivadedisminuirelerrorrelativoesinyectandounvolumenmayordemuestraperoalamismavezevitandoquesesaturelacolumna.Podramosaprovecharunaopcinllamada
splitterovlvuladivisoralacualproporcionaraotrasalidaquetieneunallavecitaenlatubera
enalgunapartequepermitecontrolarcunfcilesfluirporesasalidaono.
o Unasalidaadicionalalinyector,deloqueprovee,lacualesunapresinpositivaentrando.Siestoestcompletamentecerradoescomosinohubieseotrasalida,ytodoloqueseinyectequepase
afasegaseosaserempujadoporelHeyentraraenlacolumna.
o Mientrasquesilotengoabiertoytengootrasalida,dependiendodelaresistenciaafluirrelativapor las dos aperturas, va a ser el flujo relativo por las dos aperturas. Para asegurarme de
maximizarlaeficienciadelacolumnamantengoelflujoatravsdelacolumnaconstante,enelu
ptimo,ynovaroSesquevoyavariareldelasegundasalida.Abasedecuanabiertaestla
llaveono,establezcoelestadodeparticindemimuestradetalformaquepermitaentrarala
columna la cantidad ptima que no sature la columna pero que a la misma vez lleve a una
reduccinenelerrorrelativoaceptableparalametodologaqueestllevandoacabo.
o Meveoobligadoainyectarmuchamuestra,relativoaloquelacolumnapuedetolerarymanejar,paraevitoelerrorrelativobotandoelexcesodemuestraqueentrealacolumna,cantidadqueva
allevaralasaturacindemicolumna.
o Porqusesaturalacolumna?Porquecuandovienenlasmolculasporlacolumnaabuscarunasilla,yavaahaberalguiensentado.Poresoesquetengoqueseguircaminandoporlacolumna,
regando lamuestraa travsdeunareginmsanchacreandounasbandasenormes.Vamosa
verunospicosbienanchos,porqueapesardeque lacolumnatiene la capacidaddeestablecer
muchos equilibrios, artificialmente por saturarla, echar exceso de muestra, las bandas que
normalmente seran finitas se tornan artificialmente anchas porque se sigue moviendo hasta
encontrar una silla vaca ms abajo, para poderse pegar en la columna, debido a que estoy
inyectandodemasiadamuestra.
o Particionesde10%,1%,0.1%nosonrarasdependiendodelerrorrelativoquequieroprovocar.
o Sitomamoslaparticinde10%,el90%sebotayel10%entra.Engeneral,botomsdeloqueentra a la columna. Estas particiones son bien comunesdependiendo de la concentracin de la
muestraylacapacidaddeequilibracindelacolumnayalavezlogrolareproducibilidadesenmi
inyeccin,quevanallevaralasreproducibilidadesenmicromatograma.Lascolumnascapilares
nopuedenaguantarmsde10ng.
o Existen pruebas cualitativas y cuantitativas. Cmo voy a aprovechar las coordenadas de micromatograma para cuantizar el analito, si desde el comienzo estoy botando un gran% de la
muestra? Cmo voy a poder cuantizar si el exceso que se va por el splitter no entra a la
columna,novaallegaraldetectorystenolovaapoderincorporarenlacuantaqueserefleja
eneltamaodelpico?
o Necesito corregir con una curva de calibracin por lo que necesito un estndar del analito deinters y por eso preparo una serie de soluciones que reflejen el rango de concentraciones de
dondepodrasalirmicompuesto.Inyectosiempreunmismovolumendealcuotaenmisistemaal
mismofactordeparticindelsplitter,parabotarlamismaproporcindelexcesodemianalito.
Segraficaycadaunodelospuntosquedictamilneavanaestarpordebajoenmagnituddela
sealenproporcina loque lamuestraenelcasodesconocidonoporquenosequienes,sino
cuantohayaqu.
Concentracion
Respuesta
o CadaunodelospuntosdelagrficasaleX%pordebajodeloquehubierasalido,aligualquelepas a z en el cromatograma, de tal forma que cuando tengo la medida de z y busco la
concentracinquedacorregidoporelexcesoquesebot,porqueseanalizaronbajo lasmismas
condiciones de particin que mi muestra. Al establecer la proporcionalidad de tal seal a tal
concentracin estoy corrigiendo anlogo al concepto de alfa. Al corregir por elmismo factor la
proporcionalidad de concentraciones se va a guardar. Pierdo muestra, pero no impide que no
puedacuantizar,porquecorrijoconunacurvadecalibracinporeseexcesoqueestoybotando.
o Con capilares los flujos son bien bajos. Los u ptimos estn cerca de 1mL/min, eso oblig aponerle un reguladorms fino al equipo, que cuando entrara el gas no dependiera del control
gruesodelmanmetroeneltanque,porquevaahabermuchoerroreneluptimo.
o Cmo sabra si una seal es ruido o un pico real? El ruido es al azar y es afectado por latemperatura o por variaciones elctricas. Siempre uno debe hacer un anlisis simulado, sin
muestra, ya que siempre hay interferencias en anlisis a concentraciones bajas no lo podemos
evitarporloquedebemoscaracterizarlasinterferencias.
o Si la interferencia es del mismo analito, se trata de evitar el oxgeno. Corro varias vecesmisblancosydeterminocuantainterferenciadeoxigenotengocontinuamenteenmisplanes.Cojomi
muestra, laanalizo,y como tiene la interferenciadeoxigenocrecer la sealmsde loquese
supone,porquenovaasersololamuestrasinotambinlainterferenciadeoxgeno.Perocomose
cunto es la interferencia, se la resto y entonces puedo cuantizar lo que est asociado a mi
muestra. Lonico es queva a habermserror yaqueestarel errorde la determinacindel
oxgenoasociadoalamuestrayeldeladeterminacindeoxgenodelainterferenciaporloque
tengoeldobledelavariabilidaddeloqueestdeterminando.
o Las capilares son de flujos bajos, al tener un inyector de 10mL y un flujo enmi columna de1mL/min,sabiendoqueelHenopuede irmsrpidode1mL/minpor lo tantonopuedovaciar
esteinyectormsrpidode1mL/min(olvidndonosdelsplitter).Enelinstanteenqueinyectola
muestra,estasevaporizaytodoesevaporentraenlacolumna.NOpuedometermsvolumende
mimuestraqueuptimo.
o Si inyecto 10mL de volumen va a tardar un mnimo de 10min en vaciarla. Pero las primerasmolculasdeanalitoquequedaronalfrentedelacolumnanosequedanahesperando,sinoque
rpidamentecomienzanacorrerporlacolumna,entoncesestelproblemadefaltadeequilibrio.
Cuandovienenaentrarlasltimasdeese1mL,yalasprimeraslellevancasi10mindeventaja.
Hegeneradoartificialmenteunabandaanchade10minsinempezaracontarlosfactoresdeVan
Deemterquevanasumrseleyhacerlomsancho.
o Voy a derrotar el haber ido a una capilar larga, si estoy haciendomi H enorme por un factorartificial por unmal diseo del inyector por lo que comnmente se reduce ese inyector. Se le
introduce un tubito de vidrio, de pared gruesa que se llama insert. Cuando inyecto no estoy
inyectandoenelcuerpodelinyectorde10mL,sinoenunvolumenbienreducidointerno,cavidad
bienpequeaqueseredujoa0.2mLo0.4mLporqueelgruesodelespaciovaaestarocupadapor
elgruesodelapareddevidrio.Unflujolento,lonicoquetienequevaciareseseespaciointerior
porque ah es donde va a estar la muestra y entra toda la muestra mucho ms rpido. Con
capilarestengoqueusarlosinsertporquesinomevanasurgirdeformaartificialpicosanchos,
reduzcoloqueseconocecomovolumenmuerto.
o Volumenmuerto es todo aquel volumenpor donde pasamuestra siempre y cuandono se estellevandoacaboseparacin.NOhayequilibrioenelinyector,nohayfaseestacionariaasqueah
noseest llevandoacaboseparacin.Esepequeovolumenentre lasalidade lacolumnay la
entrada al detector es un volumen muerto tambin. En cromatografa, siempre se quiere
minimizaroeliminarelvolumenmuerto,porqueenesoslugaresvanaacentuarsefactorescomo
difusinquemeperjudicanenlaseparacin.
6demarzode2006
Quiz#4:
PREGUNTA:Analizasunamuestrautilizandouncromatgrafodegas,elcual tieneunhornoal
cual le puedes programar la temperatura. Realizas dos corridas: en el primera, mantienes la
temperaturaa200oCporeltiempodeseparacin,osea,bajounacondicinisotermalmientras
queenlasegundasefueaumentadolatemperaturadesde50a200oC.Porquseobservaesta
diferenciaenamboscromatogramas?
200oC
Isotermal
50200oCProg.de
Temperatura
RESPUESTA:Alobservar loscromatograma,vemosqueen lasegundacorridahubounamejor
separacin para todos los compuestos, o sea se obtuvo una mayor resolucin, trmino que
incluyetantolaeficienciacomolaselectividaddelmtodo.Adems,enelsegundocasotodoslos
componenteseluyeronatiemposderetencinmsaltos.Enelsegundocaso,semaximizanlas
diferenciasenKyaquelosanalitospuedeninteraccionarmsconlafaseestacionariarelativoal
primero en el cual la energa cintica es siempre mayor y causa que los analitos estn ms
desplazadoshacia la fasemvil. Entrems tiempo a temperatura elevadams se desplaza la
concentracinhaciafasemvilloquellevaatiemposderetencinreducidos.Enelsegundocaso,
la temperaturaaumentogradualmentepor loque losanalitospueden interaccionarmscon la
faseestacionariayprovocaquesesientan lasdiferenciasentre losdipolosde losanalitosyse
acentanlasdiferenciasenK.Entremasbajalatemperaturamasoportunidadledoyalafase
estacionariaaaprovecharlasdiferenciasentreloscompuestosyseparar.
ASIGNACION:Porqunosiemprebajarlatemperaturamellevaraaunamejorseparacin?
CromatografadeGas
o Detectoresenserie,esdecirquetodoloquesaledelacolumnaentraaundetectoryloquesaledeeste,entraaunsegundodetector.Mientrasqueendetectoresparalelosloquesale
delacolumnasedivide5050yseenvamitadaundetectorymitadaotro.Ambosmtodos
tienenlafinalidaddegenerardoscromatogramassimultneamente.
o Prejuicioeslapropiedadenquesebasanlosdetectoresparadetectar loscompuestosperonolafasemvil.Cuanbieneldetectorobservaesapropiedadvariadedetectorendetector.
Porloque,seproduceunadiferenciaenlassealesentrecompuestoycompuesto.
o Unodebe cotejar siemprequenohayaningnescapeydocumentar ese cotejo tirandouncontroldecalidadconocido.
o Dostiposdecolumnas:lasempacadasylascapilares.Lascolumnasempacadasquetienenunsoporteenformagranularylascapilaresquesonuntubohuecoylaparedinteriorsirve
comosoporte.
o La capilar se puede hacer bien larga para alcanzar cientos de miles de platos tericosmientrasquelasempacadasnopuedohacerlalargayaquehaydemasiadaresistenciaafluir
alnoserhuecaydespusdepardemetroslapresinempiezaatreparseyloqueganoen
eficiencialopierdorpidamentealnopoderlograruoptimo(pordebajo).
o Conunadiferenciaeneficienciatanmarcadaentrelacapilarylaempacada.Porquexistenlasempacadas?Lasempacadassonmseconmicas($40$50)yseutilizanparamuestras
notancomplejas.Tambinlaformaenquesepreparanlascapilareslimitanlavariedadde
faseestacionariaquesepuedenenlazarcovalentementeenel interiorde la capilaryaque
porserfinitasserequieremuchatecnologaparadepositardeformahomogneaunacapade
faseestacionaria(solocomo15fasesestacionarias).
o Tengolacapilaryaplicounvacoparaadsorberlafaseestacionariaenelinteriordelacapilarluegosepuede irradiarparainducir formacindeenlacescovalentesoaspirarunasolucin
acidaobsicaparaactivarlosenlaces.Peroesdifcilquequedehomogneoatravsdetoda
lacolumnaesporesoquecuesta.Mientrasqueellaempacadahaymuchomasvariabilidad
defaseestacionariasparamaximizarlasdiferenciasenK.
o Porende,en laempacadastengomsprobabilidaddeconseguiruna faseestacionariaquemedelaselectividadquenecesito.
o Elprimermandamientode la cromatografa esque el detectornovea fasemvil. En tododetectorhayciertascaractersticasdeseables:
Selectividad()dedeteccinesdondemodificamoselmandamientoqueseledaal
detector.Ej.Quesoloveahalogenados.
13demarzode2006
QUIZ#5
PREGUNTA: Tenemos dos situaciones, en las cuales se inyecta la misma muestra pero con
detectoresdistintosCulessonlasdiferenciasyaqueseleatribuyen?
D1
D2
1
23
4
5
6
1
2
RESPUESTA: Primero, podemos observar que en D1 y D2 hay dos compuestos que eluyan al
mismotiempoderetencinporloquesonelmismocompuestoyaqueestoesunacaracterstica
nicadecompuestoencompuesto.SeobservaqueenelD1seobservantrescompuestosqueen
elD2noyenelD2seobservauncompuestoquenoapareceenD1.Unaposibleexplicacinpara
estoesqueloslmitesdedeteccinparaloscompuestosqueveelD1nocumplanconloslmites
de deteccin del D2. Otro factor, al que pudiramos atribuir esta diferencia en los
cromatogramas,eslaselectividaddelosdetectores,porloquepodemosinferirqueningunode
los dos detectores es universal ya que sino vera los seis compuestos. Y en el caso de los
compuestos1y2podemosconcluirqueestosexhibenambaspropiedadestantoparaelD1como
paraelD2.Porejemplo,elD1podraserselectivoaaromticosyelD2ahalgenos,porloque
compuestos aromticos halogenados serian detectados por ambos detectores. Tambin
observamosquenosemantienenlaproporcionesrelativasenlareasparaelcompuesto1y2
enambosdetectoresporloquesabemosquehayprejuicioparaunodeloscompuestosencada
detectoryaquecambialanaturalezadelprejuicio.Comonosabemoslascantidadesrelativasde
loscompuestos,nopodemosdecircontraoafavordequieneselprejuicio.
Caractersticasdeseablesenundetector
1. Selectividad
Seescogedeacuerdoaloscompuestosquedeseoobservar.
2. Sensitividad
Cuanbienundetectorpuededetectarentrminosdecuanta,elcualestaligadoalos
trminosdelimitesdedeteccin.
Para fijar los limites de deteccin tenemos que tomar en cuanta el ruido, la
inestabilidadenlalneabase.
Para que se pueda detectar el compuesto debe sobrepasar 3 partiendo del punto
mediodeloslmitesderuidodelcualdependenloslmitesdeconfianza.
Loslmitesdedeteccinvarandedetectorendetectorparaloscompuestos.
3. Rangolineal
Es aquel rango de concentraciones, en una grafica o curva de calibracin, para un
compuesto donde semantiene constante la pendiente o comportndose como lnea
recta.
Todo detector tiene su rango lineal, parte donde la pendiente no cambia entre una
concentracinmnimayunamxima.Perollegaraunmomentodondeelaumentoen
respuestanoguardarelacindirectaconunaumentoenconcentracinyes,eneste
momento,dondesepierdelarelacinlineal.
Es deseable en los detectores rangos lineales amplios ya que entremayor sea ese
rangodeconcentracinmejorsitengoquecuantizarporquenotengoquegeneraruna
curvadecalibracin,loquetomaramuchotiempo,paradeterminarlaconcentracin
deundesconocidocuyarespuestacaigadentrodelrango.
Solotendraqueprepararsolounasolucinestndaryaquecualquierotraguardara
unarelacinlinealconrespectoaesta.
std
stdxx
x
x
std
std
RCR
CCR
CR
Siesestrechoelrangolineal,habranmasdudasalahoradecuantizareldesconocido
loquenosobligaraadeterminarsurangolineal.
Cuando las cuantas sonmuybajasavecesnopuedo relacionar las diluciones.Hay
factores que pueden llevar a falta de linealidad a concentraciones bajas como:
absorcin en las paredes ya que siempre se pierdemuestras en las paredes lo que
afectamasaconcentracionesbajasperdidasporevaporacin reaccionesqumicas,
siemprelashayaunquenofueranlosuficientementesignificativas.
Cada detector tiene una regin sensorial fija donde cuenta, la cual depende de un
volumenoreadesuperficieporloquellegaunmomentoquemetotantasmolculas
en ese volumen que pasan tan rpido que no las voy contar y la respuesta saldr
menor a la real. Esto se debe a que exced la capacidad de ese detector lo que
significaquelosatureymesacadelrangolineal.
4. Destructivoonodestructivo
Comoelsistemanoesselladotienequetenerunasalida,lacualserporeldetector.
Eneldetectornodestructivo,loqueescapaalairedellaboratorioeslamismamezcla
que inyect por lo que no se altera qumicamente o se destruye el compuesto a
diferenciadeldestructivoqueloquesalequmicamenteesdiferente.
Hay detectores que queman los compuestos y lo que sale son los productos de
descomposicin,lascondicionesinternasenlascualesoperaesedetectorsonlaque
determinancomosaldrnloscompuestos.
Las ventajas y desventajas dependen del arreglo que tengan los detectores cuando
quiero usar dos detectores simultneamente para obtener dos tipos de informacin
qumicadeunamuestra.Hayvariasformasdehaceresto:
o Paralelo donde la salidade la columna sedivideendos, esdecir antesdeentrareneldetectorlecolocounaYquedivida5050lamuestra.Lamitadde
lamuestravahacia el detectorunoy la otramitadal detectordos. Aquno
importa si algn detector es destructivo o ambos lo son, ya que no hay
ningunadependenciaentrelosdosdetectores.Cuandoloslimitesdedeteccin
son bajos se complica este anlisis ya que llega menos a los detectores y
puedequenosedetectenloscomponentesdelamuestrayanocumplirancon
loslimitesdedeteccin.
o SerieAqusiimportaqueD1seanodestructivoyaqueloquesaledeD1lonecesitaD2paragenerarsusealporquenodividolamuestraantesdellegar
aldetector.
D1
Inyector
D2
PARALELO
D1
Inyector
D2
SERIE
Desdeelpuntodevistapreparativo,sedeseaaislarcomponentesde intersenuna
muestra para realizar otro anlisis confirmatorio (como en TLC que se extrae un
compuesto),apartirdeuna tcnicacromatogrficaquepuedesepararmezclasms
complejas.Sepuedeusaruncromatgrafodegasenformapreparativa.
Si el detector es nodestructivo se puede conectar una trampa refrigerada, con un
capilarquesepuedaconectarparaquecuandoelcompuestodeintersestepasando
por el detector podamos condensarlo y atraparlo. Esto no se puede hacer con
columnascapilaresyaqueestassolopuedenaguantarcantidadesdenanogramos,lo
que es muy poco para realizar cualquier otro anlisis. Por lo que, se deben usar
columnasempacadasyaquesondemayorcapacidad.
D1
D1
Endetectoresdestructivos,puedohacerunasalidaantesdequelamuestrallegueal
detectorparadesviarlaalavezquesedetecta,particinqueserde1:10o1:100ya
queloquequieroesobtenerlamuestraparaotroanlisis.
5. RespuestaRpida
No queremos que el compuesto cuando salga de la columna coja un turno para se
detectadoyaqueloscomponentesquevienenatrslovanaalcanzaryeldetectorlos
contarajuntoporloquelaeficienciayresolucinqueganenlacolumnalaperden
el detector. Ej. Los insectos brincan cuando sienten las feromonas. Post Column
Derivatization
15demarzode2006
ASIGNACION:Porquenelcontextodecromatografadegasserefiereacompuestosorgnicos?
Detectores
o Porqutengoqueutilizarmsdeundetector?Porqueelpropsitodeesteexperimentoesidentificarciertoscomponentesdecadacompuestobasadoensuspropiedadesfsicas,cuyas
propiedades pueden ser diferentes y es por esto que utilizo dos detectores selectivos a
propiedades diferentes.Obtengo informacin cualitativa. El universal nome discrimina por
ciertacaractersticaqumicaenespecfico,sebasaenunapropiedadquetodosexhiben.
1. Detectordeconductividadtrmica
Salidade la columnaenel horno, losanalitosvan saliendohacia esta cmara,un
tubohuecoconunaconexin.
Losanalitosconmayorafinidadporfasemvilvansaliendoprimero,ytengoahen
laentradaundetector,unfilamentofinitoqueconduce.
Alpasarunacorrienteatravsdeesefilamento,levantandounVentreellosdos
extremos,tengouncontactoconlosdosvoltajesmspositivoqueelotro.Sistemas
depotencimetroquelemetendensidadelectrnicaaunmaterialqueconduzcaole
restandensidadelectrnica.
Yolemetomselectronesaunmetalqueprotonesquehayenelncleodetodoslo
tomosquecomponenesepedacitodemetal,nosecancelanlascargasyvaahaber
mascarganegativanetayporendetieneunvoltajenegativo, tiene unexcesode
electrones.
Entremayoreselexcesodeelectrones,mayoreselvoltajenegativoqueleimparta
esepedazodemetal.
Deigualformaconunsistemadepotencimetropuedoyoquitarleelectronesaun
materialqueconduce,yllegaraunestadodondelassumadetodoslosprotonesde
los tomos en ese material que le quit electrones, es mayor que los electrones
asociadosaesesistemayporendenosecancelanporelladopositivo.Entremayor
lacantidaddeelectronesquequito,mayorvaaserelvoltajepositivoqueapliqua
esemetal.
Enunextremoleestoymetiendoelectronesyenotroleestoyquitandoelectrones,y
siestematerial tieneorbitalesquepermiteel transportedeesoselectrones,vana
moverseelectronesdedondehayexceso. Vaahaberun flujoounacorrientede
electronesatravsdeesematerial.
Perocomoningnmaterialconductorperfecto,que ledaunpasoautomticoalos
electrones, porque al pasar por ah brincando de tomo en t