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Métodos Ópticos, Electroquímicos y Cromatográficos. “ Detectores universales y selectivos en CG y su aplicación en el análisis químico”. Integrantes: Albertos Pérez Mauricio Chac Chan Ana Pérez Muñoz Sharon Que López Fernando Ramos Varguez Alejandra Hernández Gamboa Emily. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Integrantes:Albertos Pérez Mauricio
Chac Chan AnaPérez Muñoz SharonQue López Fernando
Ramos Varguez AlejandraHernández Gamboa Emily
Métodos Ópticos, Electroquímicos y Cromatográficos
“Detectores universales y selectivos en CG y su aplicación en
el análisis químico”
INTRODUCCIÓN
•Detector: Es el sistema encargado de poner en manifiesto la presencia de solutos o componentes de la muestra que abandonan el sistema
•Tipos de Detectores: * Universal= Es aquel que responda a
todos los compuestos.* Selectivo: Es aquel que resulta más
selectivo cuando cuantas menos familias de componentes o solutos sean detectados.
•Características de un Detector de CG:
Selectividad
Sensibilidad
Estabilidad
Tiempo de respuesta
Ruido de fondo
Límite de Detección
Intervalo de Linealidad
Detector Tipo Límite de Detección Intervalo Dinámico
Lineal
Selectivo para…
Conductividad Térmica (TCD)
Universal 400pg/mL por portador
10^6 Cualquier soluto con conductividad térmica diferente a
la del portador
Ionización de Llama (FID)
Selectivo 5pg C/s 10^7 Solutos que se ionizan en una llama de aire/
hidrógeno
Captura Electrónica
(ECD)
Selectivo 0.1 pg Cl/s (varía con la estructura)
10^4 Solutos capaces de capturar electrones
térmicos
De Nitrógeno- Fósforo (NPD)
Selectivo 0.4 pg N/S0.2 pg P/s
10^4 Solutos de N, P y heteroátomos
Fotométrico de llama (FPD)
Específico 20 pg S/s0.9 pg P/s
10^310^4
Solutos de P o S
Fotoionización (PID)
Selectivo 2 pg P/s 10^7 Solutos ionizables por la radiación UV
Conductividad Electrolítica
(ELCD)
Selectivo 0.5 pg Cl/s2 pg S/s4 PG N/s
10^610^410^4
Solutos con Halógenos, N o S
Detectores
Los dispositivos de detección en cromatografía de gases deben responder rápidamente a pequeñas concentraciones de solutos a medida que salen de la columna.
Propiedades deseables en un detector:• Respuesta lineal• Estabilidad • Respuesta uniforme • Originar una señal estable( linea base),
reproducible ( pico) y poco dependiente de sustancias experimentales
Detector de Ionización de llama
Se basa en la relación directa que existe entre la conductividad eléctrica de un gas y la concentración de partículas cargadas existentes en el mismoResponde sobre todo a hidrocarburos Responde a la velocidad de flujo del solutoRealiza medidas absolutas
Detector de captura electrónica
Especifico para moléculas que contienen halógenos, carbonilos conjugados, nitrilos y nitrocompuestosSi se utiliza la inyección con división debe contener mayor o igual a 100 ppb de cada analitoUna ventaja es que no destruye la muestra
Detectores
•Los dos detectores más comúnmente empleados en CG son:
Detector de ionización de Flama (FID)
Detector de conductividad Térmica (TCD)
Detector de ionización de flama
Cuando un compuesto orgánico se quema en una llama H2-aire se producen iones y electrones que conducen la electricidad
Si se aplica una diferencia de potencial entre el extremo del quemador un electrodo colector situado sobre la llama, la corriente producida por los iones se dirige hacia un amplificador operacional.
El efluente de la columna (gas portador y analito) se mezcla con el quemador de H2-O2.
Inmediatamente esta mezcla se enciende mediante una chispa eléctrica produciendo una llama de alta temperatura.
El número de iones producido es proporcional al número de átomos de carbono reducidos en la llama por unidad de tiempo. Es sensible a la masa no a la concentración.
MuestrasDetecta• Compuestos orgánicos
(Carbono e hidrógeno)
No detecta• Los grupos funcionales como
halógenos que no originan iones, los gases no combustibles como H2O, SO2, CO2, NOX
Detector de conductividad térmica
Consiste en un elemento que se calienta eléctricamente, cuya temperatura a una potencia eléctrica constante depende de la conductividad térmica del gas circundante.
El hilo se calienta y alcanza una temperatura estable cuando el calor proporcionado por la energía eléctrica que se le suministra es igual al perdido en el gas portador. Si la temperatura es contante la resistencia del elemento conductor también lo es.
El gas portador debe ser hidrógeno o helio, que son los de mayor conductividad térmica y diferentes a los gases orgánicos.
Muestras
MuestrasDetecta• El elemento puede ser un hilo fino
de platino, oro, tungsteno, renio.
Detector de Captura Electrónica (ECD)
Cuenta con 2 electrodos, por los que pasa el efluente de la columna, uno
tiene un radioisótopo Ni
63 o tritio absorido en titanio que emiten e- al
desintegrarse.
El Ni es usado porque aunque
es menos sensible que el tritio, produce una corriente constante y es
menos sensible a la contaminación
Estos producen e- secundarios de baja energía
que bombardean al gas portador
(N), lo que produce un
plasma de iones positivos,
radicales y e- térmicos.
Al aplicar una diferencia de potencial entre los 2
electrodos, se recogen los e- térmicos y se produce una corriente cte. Que
corresponde a la señal de la línea base cuando sólo pasa
el gas portador
Los compuestos que absorben e- reaccionan con
los e- térmicos para producir iones negativos de mayor masa, la velocidad de recombinación entre iones
positivos y negativos es mayor que entre los e-
térmicos y los iones positivos.
Es muy sensible a los elementos electronegativos, y no altera la muestra, pero
su intervalo de respuesta lineal es de 4 órdenes de
magnitud
El efluente de la columna pasa por un emisor , Ni 63, los e- del emisor ionizan el gas portador y se produce
una corriente cte. Entre los dos electrodos
El orden de respuesta
es F- < Cl- < Br- < I-
El gas Make Up debe ser Ar-
metano o N2, el volumen de celda
es 0.2mL, el intervalo lineal es
de 104
Detector de Nitrógeno-
Fósforo
También es llamado Detector Termoiónico
El efluente de la Columna se mezcla con
H2, pasa a través de una llama y se quema
El gas caliente fluye a través de una perla de Cs o Rb, formando un plasma
Lleva un alambre de platino recubierto de
NaOH y colocado en la llama
Es útil en el análisis de fármacos, ya que la
mayoría contiene N, y en la detección de
pesticidas organofosforados.
Detector fotométrico de llamaUtiliza una llama de hidrógeno para
excitar a un estado electrónico elevado fragmentos de moléculas que contengas átomos de azufre o
fósforo.
Estos dos elementos son excitados de forma óptima por la llama de
hidrógeno, y cuando retornan a su edo. Fundamental emiten líneas características de sus espectros.
Las líneas de interés son seleccionadas por medio de un
filtro: 392 nm para azufre y 526 nm para fósforo. La intensidad de
radiación emitida es medida por un fotomultiplicador.
Sensibilidad
• Un valor típico de 10-13 g/s para fósforo y 10-12 g/s para azufre, con un rango dinámico lineal de aproximadamente 1000
Selectividad
• Oscila entre los valores de 5x105 para el fósforo y 103 para el caso del azufre.
Detector de fotoionización
Utilizan para generar la radiación un tubo de descarga que contiene una mezcla de gases a baja presión; éstos son excitados por medio de una diferencia de potencial
elevado entre dos electrodos. La variación de las proporciones de la mezcla de gases en la lámpara,
permite obtener radiación UV de diferentes energía,, aunque la más usada es una lámpara de 10.2 Ev.
Se basan en la utilización de los fotones generados en una lámpara de descarga para ionizar los compuestos orgánicos que emergen, junto con el gas portador, de
una columna cromatográfica.
Prácticamente la totalidad de los
compuestos orgánicos dan algún tipo de
respuesta con estos detectores. La
sensibilidad de este detector depende del
potencial de ionización del compuesto que se
trate. La respuesta del
detector frente a los compuestos orgánicos
en general sigue el siguiente orden:
Aromáticos Alquenos Alcanos Alcoholes Ésteres Aldehídos Cetonas
Detector de conductividad electrolíticaEstá basado en la medida
de las variaciones de
la conductividad que presenta
una disolución de electrolitos.
Sólo las sustancias
que contengan
grupos capaces de
comportarse como
electrolitos serán
detectables por este medio.
La descomposición de las sustancia eluidas se lleva a
cabo por medio de pirólisis o de reacciones catalizadas en
un horno de flujo de bajo volumen, formado por un
tubo de níquel o de cuarzo a una T° de 500 a 1000 °C.
Las reacciones catalizadas de óxido o reducción, se realizan mezclando el gas portador con oxígeno, aire o hidrógeno a la
salida de la columna y haciendo pasar la mezcla por
un catalizador contenido dentro del tubo reactor.
A la salida del horno de pirólisis se
sitúa un filtro químico con
objeto de retener de
forma selectiva
alguno de los productos de pirólisis, con
objeto de aumentar la selectividad del detector.
El más usado es el detector de Hall.
Los líquidos de base usados en estos detectores están formados por alcoholes.; lo que en lugar de agua ayuda a
mejorar notablemente la sensibilidad (entre 10-12 g/s y 10-13 g/s del analito trabajado), selectividad (entre 104 y 109 según elementos) y rango dinámico lineal del detector (entre 103 y
105).
Detector selectivo
•Aumentan la eficacia al acoplarse a la cromatografía de gases.
•Proporcionan mayor información estructural de los analitos, debido a la obtención de los iones producto.
•Incremento de la relación señal-ruido, eliminando posibles interferencias que pudiesen existir en el espectro de masas.
Importancia de los selectores
•Respuesta selectiva a átomos electronegativos como el triclosán, metilclosán y clorofenoles.
Detector de
captura eléctrica
(ECD)
•Permite la radiación emitida por los diferentes elementos presentes en los analitos separados por la columna cromatografica.
Detector de
emisión atómica
Ventajas Desventajas
Detector de ionización de llama
Alta sensibilidad, del orden de 10-13 g/s.
Amplio intervalo lineal de respuesta, 107 unidades.
Bajo ruido de fondo (elevada relación señal/ruido).
Bajo mantenimiento, fácil de fabricar.
Destruye la muestra (la piroliza).
Detector de conductividad térmica
Simplicidad. Amplio rango
dinámico lineal, 105 unidades.
Respuesta universal a compuestos orgánicos e inorgánicos.
Detector no destructivo.
Sensibilidad relativamente baja, 10-8 g de soluto/ml de gas portador.
Imposibilidad de utilizarlo en columnas capilares (caudal de salida pequeño)
Referencias1. Cela, R.; Lorenzo, R.; Casais, M. Técnicas de separación
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3. Baquero Quirós M. “Principios y Aplicaciones de la Cromatografía de Gases” Editorial Serioe Química. 2006. Pp 30-33 y 35.
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5. Gutiérrez, A. J. Cromatografía de Gases, 1a ed.; Museo Nacional de Ciencias Naturales: España; pp 12–25.
6. Canosa, R. M. P. Desarrollo de metodología analítica para la determinación de Triclosán y Parabenes, 1a ed.; Universidad de Santiago de Compostela: España, 2004; pp 48-49.