Cromatografa de gases

Introduccin

Principios y elementos bsicosde la cromatografa de gases

En general, los mtodos para el anlisis qumico son en el mejor de los casos selectivos, pocos si es

que los hay son verdaderamente espec cos. En consecuencia, la separacin del analito de las

posibles interferencias es a menudo una etapa de vital importancia en los procedimientos

analticos. Si a mediados del siglo XX, las separaciones analticas se llevaban a cabo mediante

procedimientos clsicos como precipitacin, destilacin y extraccin, hoy da sin embargo,

las separaciones analticas se realizan en la mayora de los casos por cromatografa.

La cromatografa es un mtodo de separacin que tiene aplicacin en todas las ramas de la ciencia

y es frecuentemente empleado en la industria como testigo de procesos industriales. Por ejemplo

industrias qumicas, petroqumicas y farmaceticas emplean la cromatografa como tcnica de

determinacin y control de compuestos orgnicos originados en su proceso. Por otra parte, esta

tcnica del mismo modo es utilizada como medida de control medioambiental: contaminantes

aromticos en aire, en agua, deteccin y medida de pesticidas, etc, etc.

La cromatografa de gases es una tcnica analtica que permite separar mezclas de compuestos

facilmente volatilizables y trmicamente estables en sus componentes individuales. En todas las

separaciones cromatogr cas, la muestra se desplaza con una fase mvil, a travs de una fase

estacionaria con la que es inmiscible jada a una columna o a una super cie slida. Las dos fases

se eligen de tal forma que los componentes de la muestra se distribuyan de modo distinto entre

ambas. Aquellos componentes fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven

lentamente con el ujo de la fase mvil; por el contrario, los componentes que se unen dbilmente

se mueven con rapidez. Como consecuencia de la distinta movilidad, los componentes de la

muestra se separan en bandas que pueden identi carse cualitativa y/o determinarse

cuantitativamente. La clasi cacin mas frecuente en cromatografa, la marca el tipo de fase mvil,

en este sentido la cromatografa de gases emplea como fase mvil un gas.

En cromatografa de gases (CG), la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna

cromatogr ca. La elucin se produce por el ujo de una fase mvil de gas inerte, la fase mvil no

interacciona con las molculas del analito cuya nica funcin es la del transporte de este a travs

de la columna. En este punto se produce la separacin de los componentes de la mezcla, que

nalmente son determinados gracias a un detector que ampli ca la seal integrndola y dando

lugar a los resultados analticos.

Existen fundamentalmente dos tipos de cromatografa de gases:

Cromatografa Gas-Slido (CGS) cuya fase estacionaria es un slido y el tipo de equilibrio con la

fase mvil es una adsorcin.

Cromatografa Gas-Lquido (CGL) cuya fase estacionaria es un lquido adsorbido sobre un slido, el

equilibrio lo marca el coe ciente de reparto.

0.035

0.030

0.025

0.020

0.015

0.010

0.005

0

0.005100 200 300 400 5000

SealGas detector

Horno

InyectorGas portador Detector

Abell Linde

ELEMENTOS BSICOS DE LA CROMATOGRAFA DE GASES

La e cacia de la columna requiere una muestra de tamao adecuado. La inyeccin lenta de

muestras demasiado grandes provoca un endanchamiento de las bandas y una pobre resolucin.

El uso de microjeringas para la inyeccin de muestras lquidas o gaseosas a travs de un septum

es el mtodo ms e caz. La muestra pasa a una cmara de vaporizacin instantanea situada en la

cabeza de la columna.

Los gases portadores cuya nica funcin es la de transportar el analito a travs de la fase

estacionaria, deben ser qumicamente inertes y no reaccionar ni con los analitos a

determinar ni con la fase estacionaria de la columna. Comunmente se utiliza el helio, el nitrgeno

y el hidrgeno. La eleccin del gas portador queda determinada no slo por el tipo de detector

a utilizar sino por la e ciencia de la separacin, as como por su velocidad. En este sentido

el hidrgeno al tener la ms baja viscosidad de todos los gases propuestos proporciona una alta

movilidad originando tiempos de anlisis cortos. Sin embargo es el helio el que proporciona en

la mayora de los casos las mejores resoluciones, y es el ms usado. Otro punto a tener presente

en la eleccin del gas portador, es su pureza. Impurezas como hidrocarburos originan ruido en la

lnea base disminuyendo la sensibilidad y los lmites de deteccin de la separacin. De igual modo,

trazas de agua y oxgeno pueden descomponer la fase estacionaria y con ello la destruccin

prematura de la columna. Con el suministro del gas se encuentran asociados los materiales

necesarios para la correcta incorporacin de los gases al cromatgrafo (reguladores de presin,

manmetros y caudalmetros).

En CG se emplean dos tipos de columnas, las empaquetadas y las capilares. Estas columnas varan

desde 2 a 50m de longuitud estan construidas en acero inoxidable, vidrio, slice fundida o te n.

La temperatura de la columna es una variable importante para un trabajo preciso, por ello se

introduce en el interior de un horno de temperatura controlada. La temperatura ptima de la

columna depende del punto de ebullicin de la muestra y del grado de separacin requerido.

Para muestras cuyo componentes presentan un amplio intervalo de temperaturas de ebullicin,

a menudo es conveniente emplear una programacin de temperaturas. En general, la resolucin

ptima se asocia con una temperatura mnima; en contrapartida la reduccin de temperatura

produce un aumento en el tiempo de elucin, y por tanto el tiempo que se necesita para completar

el anlisis.

Las caractersticas de un detector ideal deben ser las siguientes: Adecuada sensibilidad, buena

estabilidad y reproducibilidad, respuesta lineal, amplio intervalo de temperatura de trabajo, tiempo

de respuesta corto, alta abilidad y manejo sencillo y no destructivo. A da de hoy, no existe un

detector que reuna todas estas caractersticas.

Por el contrario existen en la actualidad un gran nmero de detectores cuya eleccin depende del

tipo de componente a determinar. Los mas comunes son: Detector de Ionizacin de Llama (FID),

Detector de Conductividad Trmica (TCD), Detector de Captura Electrnica (ECD), Detector de

Nitrgeno/Fsforo (NPD), Detector de Quimioluminiscencia del Azufre, Detector de Emisin

Atmica (AED), Detector Termoinico (TID), Detector Fotomtrico de Llama (FPD), Detector de

Fotoionizacin (PID), etc.

Los detectores por lo general necesitan de gases auxiliares de alta pureza para su buen

funcionamiento, independientes de los gases portadores. De este modo FID, NPD y FPD necesitan

una mezcla de aire sinttico e hidrgeno para crear la llama, ECD funciona con una mezcla

de metano en argn o nitrgeno. Los TCD emplean los mismos gases portadores del sistema.

En la siguiente tabla se representan los gases portadores y de deteccin necesarios para cada uno

de los detectores empleados en CG.

Esquema bsico de gases portadores y de deteccin en CG.

Gas portador / Gas detector Detector H2 He Ar N2 CH4 / Ar Aire sinttico

FID

TCD

ECD

FPD

NPD

PID

Gas portador Gas detector

1910

7/01

Sistema de inyeccin de la muestra

Gas portador

Con guracin de la columna y del horno

Detectores

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