1

2

CROMATOGRAFÍA DE GASES

(UNA TÉCNICA DE SEPARACIÓN)

Cromatógrafo

Cromatograma

3

ESQUEMA DE UN CROMATÓGRAFO

ReguladorDos Pasos

Cilindro deGas

GasPortador

Puertode inyección

Columna

Detector

Registrador

4

REQUISITOS DEL GAS PORTADOR

1. Puro (seco)

2. Inerte3. Compatible con el

detector

5

Detector Gas Portador Conductividad HelioTérmica(TC) Ionización de Nitrógeno oFlama (FID) Helio o Hidrógeno Captura de Nitrógeno (muy seco)Electrones (EC) (Libre de Oxígeno)

oArgón, 5% Metano

GASES PORTADORESPREFERIDOS

6

EFECTO DEL FLUJO SOBRE LA EFICIENCIA

RegionEficienciade la

Columna

Flujo

Máxima Eficiencia

FlujoÓptimo

7

8

Comparación de gases portadores

9

JERINGA ANALÍTICA

Refuerzo del émbolo

Guía de protección del émbolo barril

Aguja

10

JERINGAS ANALÍTICAS

11

TAMAÑOS DE MUESTRA TÍPICOS

Tipo de columna Líquido(µl) Gas (ml)1/4" Empacada 1-10 1-51/8" Empacada 0.1-2 0.1-1.00.25mm 0.01-1.0 0.1

Capilar con Splitter

Las cantidades dependen del tipo de columna, detector y objetivo del análisis

12

1. Columna empacada - A) vaporización Flash B) On-Column

2. Introductores capilares

3. Válvula de muestreo de gases

INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS

SplitSplitless tipo GrobDirecta

13

Split y Splitless

SplitVaporiza y elimina la mayor parte de la

muestra al venteo

SplitlessVaporiza y transfiere la mayor parte de la

muestra a la columna; usa “cold trapping” y efecto de solvente para enfocar la banda

Se usa el mismo inyector

14

Inyector “SPLIT-SPLITLESS”

Modo Split• Se usa para muestras

concentradas ppm y más• Inyector caliente;

vaporiza la muestra• Mezclado con gas

portador• Usa válvula de purga para

dividir (split) la muestra•La relación de split crítica

• Poner una fracción de la muestra en la columna

15

Inyección SPLIT

Alta temperaturaVelocidad lineal altaTransferencia rápidaLa mayor parte de la

muestra se pierdeRelación de Split muy

importanteGeometría del “Liner”

16

Determinación clásica del Split

Mida el flujo de la columna a partir de tmFc = πr2L/tm

Mida el flujo de la purga FsSplit Ratio = Fs / Fc

¿Cuales son los problemas con estas mediciones?¿Realmente sabemos cuanto inyectamos?¿Realmente importa saber el volumen inyectado?

17

Determinación moderna del Split

Los sistemas EPC miden presión y flujosEl flujo en la columna se calcula de las

condiciones del inyector y las dimensiones de la columna

El flujo de purga se ajusta al valor deseado

18

Ecuaciones de Flujo

19

Ventajas inyectores Split

Tamaño de muestra reducido (bandas estrechas)

Flujo rápido en el inyector (bandas estrechas)

Muestras sucias OKSimple de operar (CG isotérmica)Inyecta muestras “limpias” Excelente acoplamiento

20

Desventajas inyectores Split

División no linealSe pierden altos pesos moleculares

Degradación Térmica Las superficies metálicas calientes promueven

reacciones

Discriminación en la jeringa calienteAnálisis limitados

Detección de ppm con FID

21

Técnicas de Inyección Split

• Jeringa llena• Jeringa fria• Jeringa caliente• Barrido con disolvente

22

Técnicas de Inyección

23

Discriminación en Split

24

Resumen – Inyector SplitSimpleTécnica de vaporización en caliente

Discriminación en inyección (usar automuestreadores)

Discriminación del liner Usar lana de vidrio (desactivada)Geometría del liner crítica

Mejor para muestras concentradas o purasppm´s o más

25

Inyector “SPLIT-SPLITLESS”

Modo Splitless• Se vaporizar la muestra

en el inyector caliente• Se mantiene cerrada la

válvula de split por unos cuantos segundos

• Se abre la válvula con el split seleccionado 10:1 a 200:1

• Con ello se logra ingresar una mayor cantidad de muestra a la columna y se elimina el disolvente

26

Inyector SplitlessSe inyecta la muestra en caliente y sin purga95% de la muestra entra a la columnaMismo “hardware” que en split excepto el

linerMas variables

disolvente, tiempo splitless, temperatura de columna

Se abre la válvula de purga después de un tiempo corto

Mas sensibilidad

27

INYECCIÓN SPLITLESS

Alta temperaturaBaja velocidad linealTransferencia lentaMuestra + Solvente a la

columnaMuchos factores

importantes

28

Tipos de “liners”

29

Etapas Inyección SplitlessVálvula de purga cerrada; columna fríaSe inyecta la muestra

La inyección rápida del automuestreador mejor

El flujo en el inyector es lento; transferencia lenta a la columna fría

Después de 30-60 seg, se abre la válvula de purga- limpieza del inyector

Se usa programación de temperatura

30

ENSANCHAMIENTO DE BANDA

TiempoEspacio (efecto del

solvente)Enfoque térmico

Grob, K., Split and Splitless Injection in Capillary GC, Huthig, 1993, pp. 19-29, 322-36.

Tiempo

Espacio

Enfoque

31

Mecanismos de Enfoque de Banda

Inyecciones Splitless involucran una transferencia lenta a la columna ---> los primeros picos son anchos

Se requiere enfoqueTrampa fría

Efecto de solvente

32

Inyector “Cool on Column”

La temperatura inicial de la columna es lo suficientemente baja como para “congelar” los analitos en la columna.

33

INYECTOR “ON-COLUMN”

Remplace frecuentemente el septum(~ 50 inyecciones)

AgujaJeringa

ColumnaGas portador

SeptumLana de vidrio

BloqueCaliente

0.35 mm< 0,25 mm

34

TEMPERATURA INICIAL

40oC 20oC0oC

-20oC -40oChexano, heptano500 ppb10 min extracciónFibra: PDMS 100 µmLiner: 2mm, 200oCPinj: 1 bar(g)

35

Efecto de Solvente

El solvente se re-condensa en la columna

Un tapón de líquidoEmpezar con la columna de 30-50°C por

abajo del punto de ebullición del solvente

36

Efecto de Solvente

37

Efecto de Solvente

Re-enfoca compuestos moderadamente volátiles cerca de la entrada de la columna

Se requiere que el disolvente “moje” la fase estacionaria

Uso de disolventes no polares con fases estacionarias no polares, etc.

38

TEMPERATURA INICIAL DE LA COLUMNA Y EFECTO DE SOLVENTE

0 20TIEMPO (min)

0 20TIEMPO (min)

40oC 60oC

Solvente: CIclohexano (pe 81oC), Muestra: hidrocarburos 10ppm

39

INYECCIÓN DIRECTA CAPILAR

Sólo con películas gruesas o megaboroEl propósito simplicidad y grandes

cantidades de muestraLa banda de soluto debe re-enfocarse

(temp)

40

TEMPERATURA DEL INYECTOR REAL

Valor 350oC

Distancia del septum(mm)

Temperatura del Gas Portador (oC)

Klee, M.S., GC Inlets: An Introduction, Hewlett Packard, 1991, p. 42.

41

TEMPERATURA DEL INYECTOR CROMATOGRAMAS

70000

40000

250oC

100oC

1. octano2. decano3. tridecano4. tetradecano5. pentadecano

HP 5890-5972Pinj = 5.0 psiHP5 30m x 0.25mmx 0.25 mmTransfer: 280oC

1

2

3 4 5

TP: 40oC inicial, 1 min, 10oC/min

42

PRESIÓN DE ENTRADA

La velocidad lineal del gas se incrementaInyector

Columna

Incrementa temperatura de punto de ebullición del analito

43

PULSO DE PRESIÓNIncrementa la presión solo durante la inyección

Tiempo (min)

Presión(kPa)

50

150

0.75

Tiempo de Purga “ON”

20

44

PULSO DE PRESIÓN

sin Pulso

pulso de 15 psi

12

3 4 5 1. octane2. decano3. tridecano4. tetradecano5. pentadecano

HP 5890-5972Pinj = 5.0 psiHP5 30m x 0.25mmx 0.25 mmTransfer: 280oC

Presión incrementada a 15 psig durante el periodo splitlessTP: 80oC inctial, 1 min, 10oC/min

20000

40000

45

OPTIMIZACIÓNINYECCIÓN SPLITLESS

Puede ser difícilMinimizar el tiempo de transporte (alta velocidad

lineal)Maximizar enfoque térmico (baja temperatura

inicial de la columna)Maximizar “efecto de solvente” (baja temperatura

inicial de la columna)La naturaleza química sigue siendo un factor

46

REFERENCIAS

Grob, K. Split and Splitless Injection in Capillary GC, 3rd. Edition, Wiley, 1995.

Klee, M.S., GC Inlets: An Introduction, Hewlett Packard, 1991.

Stafford, S.S., Electronic Pressure Control in Gas Chromatography, Hewlett Packard, 1993.

http://www.gerstelus.com - A primer on GC injection techniques

47

VÁLVULA DE MUESTREO DE GASES

Gas Portador

A la columna

Muestra

Posición de carga Posición de Inyección

A la columna

Loop deMuestra

Gas Portador

48

COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS

Soporte SólidoFase Líquida

1/8" ODColumna empacada

0.25 mm IDCapilar o

WCOT

49

COLUMNA DE CG (EMPACADA)

FASE MÓVIL(Gas acarreador)

FASE ESTACIONARIA

50

COLUMNA EMPACADA

GasPortador

Acero InoxidableFase Estacionaria

Fase líquida Soporte Sólido

(5 o10% en peso)

La separación depende de la distribución de las moléculas entre el gas y la fase líquida

51

COLUMNAS EMPACADAS -REVISIÓN

Largo 3,6 o 12 Ft1/4 y 1/8 pulgada de D.E.Acero Inox. o vidrioFáciles de fabricar y usarUna gran variedad de fases líquidas Un número modesto de platos

(8000 Máximo)

52

COLUMNAS CAPILARES(WCOT-WALL COATED OPEN TUBULAR)

DI's 100, 250,320, 530 µm

TuboSilica Fundida

Fase Líquida0.2 - 5 µm

53

Packed Columns

Length: <2m

Diameter: 1/8” & ¼” OD

Capillary Columns

Length: 10m to 100m

Diameter: 180um, 250um, 320um & 530um I.d

54

55

CAPILARES/ OPEN TUBULAR COLUMN

Columna Capilarde 100 Metros

Tubo

Abierto(Sin empaque)

56

WCOT- WALL COATED OPEN TUBULAR

Tubo de sílica fundida

Fase estacionaria

57

WCOT-MEJOR RESOLUCIÓN

Espesor de película: 0.1 a 5.0 µm

ID: 0.10, 0.25, 0.32, 0.53 mm

Largo: 10 a 100 metros

58

OTROS TIPOS DE COLUMNAS CAPILARES

Fase Líquida

Soporte

SCOTNO DISPONIBLE EN SÍLICA FUNDIDA

Adsorbente Poroso

PLOTMOLECULAR SIEVE,ALUMINA, PORAPAK Q

59

Alta fuerza tensil

Flexible

Recubrimiento de poliimida

Muy inertes

COLUNAS DE SÍLICA FUNDIDA

60

Capilares vs Empacadas

Largo 60 metros 2 metros

Platos Teóricos 3,000-5,000 2000(N/m)

Número Total 180-300 K 4000Largo x N/m

CAPILAR EMPACADA→

61

PACKED COLUMN -- ECD

0 60minutos

RAROCHLOR 1260ISOTHERMAL @ 210° C1500 THEORETICAL

PLATES

62

COLUMNA CAPILAR

0

2.00 4.00 6.00 8.00 10.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.00

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

4500000

5000000

5500000

6000000

6500000

Time-->

Abundance

TIC: M3.D

2.34

3.02

3.45 3.89 5.42

7.24

7.44

8.17 8.84 10.01 10.55

10.68

10.89

11.09

11.73 13.27

14.45

14.64

15.28 15.73 17.32 17.62 17.87 17.99

18.54 19.09 19.19 19.51 19.59

20.42

20.80

20.91

21.80

22.03 22.10 22.53

22.62

22.79

22.94

23.21 23.32

23.83

24.01

24.16

24.47

24.73

25.06 25.40 25.64

26.16

Cromatograma de Propóleo Fluído

63

PARÁMETROS IMPORTANTES

1) Diámetro interno

2) Largo

Fase estacionaria:

3) Espesor de película4) Composición

5) Flujo

64

DIÁMETRO DE LA COLUMNADIAMETRO INTERNO RESOLUCIÓN TIEMPO CAPACIDAD FACIL

100 µm

250 µm320 µm

530 µm

MuyBuena

MuyBuena

Razonable

Buena Buena Buena Buena

Razonable Buena MuyBuena

MuyBuena

Razonable

65

COLUMNAS CAPILARES DE 100 µm I.D.

• Alta velocidad

• Mejor resolución (500,000 platos en50m)

• Poco sangrado• Equipos de GC capilares

66

LARGO DE LA COLUMNA

N

LR

Lt

L

R ∝

∝

∝

67

LARGO DE LA COLUMNALARGO DE LA COLUMNA RESOLUCIÓN TIEMPO

Larga

(60-100 M)Alta Lento

Corta(5-10 M)

Media

(25-30 M)

Moderada Rápida

Intermedio/Bueno para comenzar

68

ESPESOR DE LA FASE ESTACIONARIA

0.25 µm

• 0.25 µm – USO GENERAL

• INTERMEDIA ENTRE RESOLUCIÓN Y CAPACIDAD

• TEMPERATURAS PRÁCTICAS CON POCO SANGRADO

• SE PUEDEN OPTIMIZAR PARA TIEMPO Y RESOLUCIÓN

69

PELÍCULAS GRUESAS- FASE ESTACIONARIA

1.0 µm

VENTAJAS• LOS VOLÁTILES SE RETIENEN MAS• AUMENTO DE LA CAPACIDAD PARA

GC/MS, GC/IRDESVENTAJAS• MENOS EFICIENTE• SE REQUIERE DE TEMPERATURAS

ALTAS -- RUIDO

• MAYOR SANGRADO

70

GAS NATURALCOLUMNA: 50M X 320 µm WCOT CP-Sil 8 CBESPESOR: 5 µmTEMPERATURA: 40 C (1 min); 40° C to 200° C, 5°C/min

1. metano2. etano3. propano4. n-butano||||14. benceno

o

71

PELÍCULAS DELGADAS- FASE ESTACIONARIA

0.2 µm

VENTAJAS• MAYOR EFICIENCIA• MENOR TEMP. DE ELUCIÓN

(Menos sangrado)• ANÁLISIS RÁPIDOS

DESVENTAJAS• MENOR CAPACIDAD• LIMITACIONES ANÁLISIS DE TRAZAS

72

PELÍCULA DELGADA/ALTA RESOLUCIÓN

COLUMNA: 10 M x 200 µm ID0.2 µm film OV-101

GAS: He, 40 cm/secMUESTRA: 1.5 µl, split 200:1

REFRESCANTE DEL AMBIENTE

73

REQUISITOS DE LAS FASES ESTACIONARIAS

• ALTA SELECTIVIDAD

• BAJO SANGRADO – ESTABILIDAD A ALTA TEMPERATURA

• REPRODUCIBILIDAD – ESTABILIDAD QUÍMICA CON EL TIEMPO

74

FASES ESTACIONARIASTIPOS MÁS COMUNES

OV-17OV-1

CH3

( Si-O )n

CH 3

( Si-O )n

CH 3FASE DE GOMA DE POLISILOXANO LAS MAS ÚTILES(TÉRMICAMENTE ESTABLE): OV-1, SE-30, SE-52, SE-54,OV-17, OV-1701, OV-225

75

FASES ESTACIONARIAS

TIPOS MÁS COMUNES

( O-CH -CH )22 n

CARBOWAX

FASES DE POLIETILENGLICOL VIDA LIMITADA(CARBOWAX 20M, SUPEROX 20M) R

76

FASES ENTRECRUZADAS

Si

O

O

O

Si

Si

Si

O

O

O

Si

Si

Si

TUBOEntrecruzado

Cadena

•MAS ESTABLESSE PUEDEN LAVAR CON SOLVENTES

•TIEMPOS DE VIDA MÁS LARGOS

77

CURVAS DE GOLAY PARA N2, H2, He

78

RESUMEN—COLUMNAS CAPILARES

TUBO ABIERTO

POCA FASE LÍQUIDA(~ 10 mg)EN TUBO DE D.I. PEQUEÑO

VENTAJAS LIMITACIONES

NINGUNA

• FLUJOS BAJOS

• CONECTORES ESPECIALES

• MUESTRA PEQUEÑA

• BAJA CAIDA DE PRESIÓN

• MAYOR LARGO• MAS PLATOS

• MÁS EFICIENTE• TIEMPO DE RETENCIÓN CORTO• RÁPIDOS

79

RESUMEN—COLUMNAS CAPILARES

VENTAJAS LIMITACIONES

GENERAL

• CARAS

• EQUIPOS ESPECIALES

•SEPARACIONES IMPOSIBLES CON EMPACADAS

•RÁPIDAS Y MEJOR RESOLUCIÓN

80

GUIAS PARA SELECCIÓN DE COLUMNAS

ESPESORPELÍCULA(µm)

DIÁMETROINTERNO (µm)

LARGO M)

PLATOS(K)

FLUJO

ALTARESOLUCIÓN

TIEMPO MAS CAPACIDAD

0.25 0.25 1.0-5.0

250 100 530

25-50 5-10 15-30

90-180 10-20 15-45

BAJO ALTO(Hidrógeno)

MODERADA

81

PRESIÓN EN LA COLUMNA (psi, He o H2)

Largo (m) Columna D.I. (mm)______________ _______________________________________________

0.20 0.25 0.32 0.5310 12 6 3 225 30 12 8 450 60 24 15 8

82

GRÁFICOS DE GOLAY

HETP

Velocidad Lineal (cm/seg)

Columna empacada

Capilar Gruesa

Capilar Delgada

83

COLUMNAS CAPILARES

Largo de 5 a 100 metros

100 a 530 µm D.I.

Silica fundida (recubrimiento de poliimida )

Separaciones muy eficientes (100,000 platos)

84

85

86

87

88

DETECTORES DE CG

1. Inoización de Flama (FID)

2. Conductividad Térmica (TCD)

3. Captura de Electrones (ECD)

4. Nitrógeno/Fósforo (NPD, Thermionic, TSD)

5. FPD, PID, HECD, MS or MSD

89

DETECTORES DE CG

CONCENTRACIÓN FLUJO DE MASA

Conductividad Térmica(TCD) Ionización de Flama (FID)

Captura de Electrones (ECD) Otros

Masas (MSD) Fotométrico de Flama (FPD)

90

DETECTORES DE CG1. Detector de Ionización de Flama (FID)

2. Detector de Conductividad Térmica (TCD)

3. Detector de Captura de Electrones (ECD)

Muy Sensible ~ 100 ppbAplicable sólo a compuestos orgánicos

Universal-todos los compuestosSensibilidad Moderada ~ 10 ppm

El más sensible ~ 10 ppbMuy Selectivo

91

Detector de Ionización de Flama

FID

92

Ionización de Flama FID

Cantidad Mínima Detectable (CMD)

10-11 a 10-12 g/seg (~50 ppb)

Respuesta Selectivo sólo orgánicos

Linearidad 1 a 106

Estabilidad excelenteGas portador N2 o He

Límite de Temperatura 400°c

93

Detector de Conductividad TérmicaTCD

94

FILAMENTOS PARA TCD

Características:1. Alto coeficiente de temperatura o resistencia2. Inerete en cuanto a oxidación

W WX

95

PUENTE DE WHEATSTONE DETECTOR DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

ajustecero

miliamperimetro

controlcorriente

filamentos3

2

1

4

30VFuente de poder

ARegistrador

* Filamentos de referencia

5

*

*

96

OPTIMIZACIÓN DE SENSIBILIDAD TCD

1. Corriente alta en filamento (vida corta)

2. Filamento con alta resistencia

3. Usar Helio o Hidrógeno como gas portador

4. Filamento caliente y cuerpo frio

97

Heptano300 ma, He

10 ppm n-Hexano

0 5 t (min)

CMD para TCD

98

Conductividad Térmica TC

Cantidad Mínima Detectable (CMD)

10-8 g/seg (~10 a 1 ppm)

Respuesta UniversalLinearidad 1 a 104

Estabilidad buenaGas portador H2 o He

Límite de Temperatura 400°c

99

Detector de Captura

de Electrones

ECD

100

DETECTOR DE CAPTURA DE ELECTRONES (ECD)

1. Inventado por Lovelock (1961)2. Uno de los más sensibles y selectivos3. Dos desarrolos importantes en los últimos 20 años

– Lámina de Tritio sustituida por Ni63 (alta temp.)

– Polarización por DC remplazada por modulación de pulsos (major linearidad)

4. Empleado en análisis de pesticidas

101

PRINCIPIO DE OPERACIÓN1. Fuente radioactiva β-

2. β - + N2 2e- + N2

3. 2e- + Móleculas IonesElectronegativas Negativos

Principio de detección – Sin muestra, alta corriente. Cuando pasa la muestra, se capturan los electrones libres por moléculas electronegativas y la corriente disminuye.

+

102

LINEARIDAD DE ECD, PULSADO Y DC

.

103

ANÁLISIS POR ECG

0 2 4 6

0.2 pg Lindano

0.1 pg Heptacloro0.1 pg Aldrin

t (min)0 2 4 6

2. Muestra fortificada1. Blanco

Benceno

t (min)

104

Captura de electrones ECD

Cantidad Mínima Detectable (CMD)

10-14 g/seg (~10 a 1 ppm)

Respuesta Selectivo a compuestos electronegativos

Linearidad 1 a 105

Estabilidad razonableGas portador H2 o He

Límite de Temperatura 325°c

105

Detector de Nitrógeno-

FósforoNPD

106

DETECTOR DE NITRÓGENO/FÓSFORO (NPD)

1. Inventedo por Karmen y Guifreda (1964)2. Específico - fósforo, halogenos, nitrógeno3. El p´rincipio de operación poco claro4. Flama alcalina, termionico, NPD, TSD5. Aplicaciones – residuos de pesticidas (con

nitrógeno o fósforo), drogas, carcinógenos, aminas.

107

MECANISMO DE IONIZACIÓN DE NPD

1. Descripción mecánica:• Sal alcalina calentada por la flama (forma

original, sin embargo poco estable)• Sal alcalina calentada eléctricamente – sin

flama

2. Mecanismo de Ionización• Ionización por superficie caliente (emisión

termiónica)

108

ESQUEMA DE NPD

109

ANÁLISIS DE TRAZAS CON NPD

0 1 2 3 4 5

10-13∆

6.1 pg Azobeceno

8.3 ng Heptadecano4.1 pg Metil paratión

8.5 pg Malatión

110

Detector de Nitrógeno y Fósforo NPD

Cantidad Mínima Detectable (CMD) 10-11 g/seg (~10 a 1 ppm)

Respuesta Selectivo a compuestos con Nitrógeo o Fósforo

Linearidad 1 a 104

Estabilidad razonableGas portador N2 o He

Límite de Temperatura 300°c

111

Detector de Fotométrico

de FlamaFPD

112

DETECTOR FOTOMÉTRICO DE FLAMA (FPD)

1. Inventado por Brody y Chaney (1966)2. FPD – rico en hidrógeno y poco oxígeno (comparado

con FID rico en oxígeno)3. Emisión de Azufre (S2) - 394 nm4. Emisión de Fósforo (HPO ) - 526 nm5. Filtros ópticos y fotomultiplicador6. Aplicaciones – residuos de pesticidas (conteniendo

fósforo o azufre), contaminantes del aire (sulfuros o SO2)

113

ESQUEMA DE FPD

114

FPD EN MODO S

0 1 2 3 4 5

20 ngMetil paratión0.24 ng S/sec

4000 ngPentadecano810 ng C/sec

20 ngDodecanotiol0.82 ng S/sec

t (min)

115

FPD EN MODO P

0 1 2 3 4 5t (min)

20 ngTributilfosfato0.47 ng P/sec

Metil paratión0.23 ng P/sec

116

Detector Fotómetrico de Flama FPD

Cantidad Mínima Detectable (CMD)

10-11g/seg Fósforo λ=525nm 10-9 g/seg Azufre λ=394nm

Respuesta Selectivo a compuestos con Azufre o Fósforo

Linearidad 1 a 104

Estabilidad buenaGas portador N2 o He

Límite de Temperatura 350°c

117

Espectrómetro de Masas

118

CARACTERÍSTICAS 1. Ruido (real señal/ruido)

2. Constante de tiempo

3. Señal

A. Sensibilidad

B. Detectabilidad o CMD

C. Linearidad

D. Universal o Selectivo

119

RUIDO Y DERIVA DEL DETECTORRuido de alta frecuencia

Ruido baja frecuencia

Deriva y ruido de baja frecuencia

120

RUIDO DEL DETECTOR

121

CONSTANTE DE TIEMPO

122

EFECTO DE LA CONSTANTE DE TIEMPO EN LA FORMA DE PICO

0.1 sec0.2 sec

1 sec

2 sec

123

SENSIBILIDAD

CMD: La cantidad de muestra que genera unaseñal 2 veces el nivel de ruido

124

1. Universal (todos los componentes)• Conductividad térmica• Espectrometría de Masas

2. Selectivos (solo ciertos compuestos)• Ionización de Flama (solo orgánicos)• Captura de Electrones (pesticidas,

herbicidas, organometálicos)

RESPUESTA DEL DETECTOR

125

LINEARIDAD DEL DETECTOR

126

LINEARIDAD PARA DETECTORES DE TCD Y FID

127

LINEALIDAD DEL DETECTOR

. Seña

l del

det

ecto

r

Concentración de la muestra

Respuesta lineal máxima

Concentración mínima detectable

128

Comparación de métodos

129

FACTOR DE RESPUESTA

Concentración

PENDIENTE = BD / AB

A B

CPENDIENTE = BC / AB

D

.

Res

pues

ta

130

Comparación de Sensibilidad

131

DIAGARAMA DE BLOQUES DE CG(ZONAS CALIENTES)

Puerto deInyección

Columna

Sistemade datos

Caliente para VaporizarSPL

Caliente paraMantener Limpio

Caliente paraControlar tRRegistrador

Detector

Gas Portador

132

EFECTO DE LATEMPERATURADE LA COLUMNA

0 4 8 12 16 18 20

0 2 4 6 8 10 0 2 4 6

C - 8

130° CC -12C - 8 C -12

110°

IsómerosOctano

n-C-8 C -10 C -11

75° C

C -12

C

Temperaturas bajas: lentas, pero mejor R

133

CG ISOTÉRMICOTemperatura de la columna constante con

respecto al tiempo.

ISOTÉRMICOTemp.Columna

Tiempo

134

SEPARACIÓN ISOTÉRMICA(Hidrocarburos)

Isotérmico130° C

0 5 10 20 30 90 95 MIN

C7

C8

C10

C9

C11 C12 C13

C14

C15

135

CG CON PROGRAMACIÓN DE TEMPERATURA

TemperaturaColumna

TPGC

4° C / min.

Tiempo

200

150

100

Cambio controlado de la temp. con respecto al tiempo

5 10 20 25 30

136

SEPARACIONES CG CON TPProgramación de temperatura

75-200 Co

MIN0 4 8 12 16 20 24 28 32 36

C5C7

C8

C9

C10 C11 C12 C13 C14

C15 C16 C17

C18 C19C20 C21

137

Presión de Vapor vs. Temperatura

Glanville, J.O., General Chemistry for Engineers. 2001, p353

EtanolAgua

ÁcidoAcético

138

Modelo de Giddings para TPGC

• Velocidad de migración ∝ v.p. ∝ 1/ T• Regla de Trouton: ∆H/T=23• Velocidad de calentamiento (β) factor mas

importante• Largo de la columna y velocidad del gas

son factores secundarios

Giddings, J. of Chem. Ed. 39 [1962] 569

139

MODELO DE GIDDINGS PARA TPGCEcuación de Clausius-Clapeyron (integrada)

P1, P2 – presión de vapor a T1 y T2

T1 –temp. inicial y T2 final R –constant de los gases∆H- calor de vaporización

2*1

12

1

2 *lnTTTT

RH

PP −∆

=

140

¿Qué temperature, ∆T, es necesaria para duplicar p.v.?

(REGLA DE TROUTON)

Asume que T = 500°K (227°C); R = 1.99

In 2 = 0.693 =∆HR

∗∆T

T1∗T2

∆T = 0.693 ∗ T ∗ T∆H

*R =(0.693)(500)

23(1.99) = 302

oC

Giddings, J. of Chem. Ed. 39 [1962] 569

∆HT

= 23 kcal/mol °K

141

APROXIMACIÓN DE GIDDINGS

•30oC Reduce el tiempo de retención a la mitad aproximadamente.

•Si la temperature de la columna fuese de: 100, 200, 300 oC, la temperature necesaria sería de 22, 28 y 34oC

142

VELOCIDAD DE MIGRACIÓN COMO f(T)

0.0

0.15

0.10

0.05

85 265Temperatura ° C

tR ∝ 1/v.p.

143

APROXIMACIÓN DE FUNCIÓN DE ETAPAS

Giddings, J. of Chem. Ed. 39 [1962] 569

0.15

0.10

0.05

0.0

TRIncremento real

Aproximación

85 265Temperatura ° C

TemperaturaInicial

To

Temperatura de Retención

144

MODELO DE MIGRACIÓN DE PICOS

Giddings, J. of Chem. Ed. 39 [1962] 569

TrTr -30°Tr - 60°

Tr - 90°

Tr - 120°Tr - 150°

Tr - 180°

Distancia de migración en incrementos de 30° .

Flujo

Ly1/2y1/4y

145

CONCLUSIONES•“La distancia total migrada es la suma de las

distancias migradas en cada etapa, x + ½x + ¼x + 1/8x .., se acerca a 2x como límite.”

•La distancia total migrada es 2 veces la distancia migrada en el último intervalo de 30oC

•Así que el 75 y 88% de toda la migración ocurre en los últimos 2X y 3X incrementos de temperatura

146

TR COMO FUNCIÓN DE To

H. M. McNair- 1986

TR- temperature de retención(oC)

TO (OC) C-16 C-17 C-18

140 209 254 276

160 220 253 276

180 231 254 276

200 234 255 276

147

VENTAJAS DE TPGC

1. Buena herramienta para iniciar.2. Tiempos de análisis mas cortos para

mezclas complejas.3. Separaciones con amplios intervalos de

puntos de ebullición.4. Mejora los límites de detección y la

precisión. 5. Excelente para limpiar la columna.

148

VENTAJAS DE LACG CON TEMPERATURA

PROGRAMADAMuestras que son mezclas complejasAnálisis mas rápidos (más de 20 picos)Mejor definición de compuestos con alto p.e, o

compuestos traza que eluyen tardeDesarrollo de métodos más rápidoMás versátil, Cromatografía Estable

149

Análisis con TP

4.00 6.00 8.00 10.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.00

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

650000

700000

Time-->

Abundance

TIC: MEZ15PE4.D\data.ms

2.174

2.243

3.520

7.414

7.618

9.231

9.368

10.292

10.361

10.617

11.388

13.03013.583

16.62919.148

Mismo ancho de pico

150

Análisis con TP

16.0018.0020.0022.0024.0026.0028.0030.0032.0034.00

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

140000

150000

160000

170000

Time-->

Abundance

TIC: PARA1.D\data.ms16.54117.67519.273

33.81233.838

Ruido electrónico

151

INTEGRADOR Y PRINTER/PLOTTER

DetectorCG

A/D Micro -Procesador

Pulsos

PK TIEMPO A% CONC

1 1.87 3.06 2.98

2 2.41 3.50 3.42

3 3.16 4.68 4.59

CROMATOGRAMA REPORTE ESCRITO

1.872.41

3.16

152

Sistema de Datos

PRINTER / PLOTTERFácil de UsarPrecio Moderado

COMPUTADORAFlexible, PoderosaMás Cara