Evidencia de lectura cromatografia de gases

El desarrollo de GC como técnica analítica fue iniciado por Martin y Synge 1941; sugirieron el uso de cromatogramas de partición gas-líquido para fines analíticos.  Al tratar con la cromatografía de partición líquido-líquido, predijeron que la fase móvil no necesita ser un líquido sino un vapor. Las separaciones muy refinadas de sustancias volátiles en una columna en la que se hace que fluya un gas permanente sobre un gel impregnado con un disolvente no volátil sería mucho más rápido y, por lo tanto, las columnas serían mucho más eficientes y los tiempos de separación mucho más cortos. En 1951 fue cuando publicaron su artículo épico que describe el primer cromatógrafo de gases. Demostraron la técnica separando y determinando cuantitativamente los doce componentes de una mezcla de ácidos grasos C1-C5 (Figura 1). La importancia de GC fue reconocida casi de inmediato por los laboratorios petroquímicos, que enfrentaron el desafío de analizar mezclas complejas de hidrocarburos.

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TEORÍA E INSTRUMENTACIÓN DE GC

Caption: : Figura 1: separación por GC de doce ácidos grasos C1 a C5

El proceso instrumental de GC

La introducción de los primeros sistemas comerciales comenzó en 1954. La mayoría de los sistemas comerciales modernos de GC funcionan de la siguiente manera (Figura 2): Un gas portador inerte, como el helio, se suministra desde los cilindros de gas al GC, donde la presión se regula mediante controles de presión manuales o electrónicos (neumáticos) El gas portador regulado se suministra a la entrada y posteriormente fluye a través de la columna hacia el detector. La muestra se inyecta en el puerto de inyección (generalmente) calentado, donde se volatiliza y se transporta a la columna por el gas portador. La muestra se separa dentro de la columna, generalmente una columna larga a base de sílice con pequeño diámetro interno. La muestra se separa por partición diferencial de los analitos entre las fases móvil y estacionaria, en función de la presión de vapor relativa y la solubilidad en la fase estacionaria líquida inmovilizada. En la elución de la columna, el gas portador y los analitos pasan a un detector, que responde a alguna propiedad fisicoquímica del analito y genera una señal electrónica que mide la cantidad de analito presente. El sistema de datos produce un cromatograma integrado.  La cromatografía de gases utiliza hornos que son programables por temperatura. La temperatura del horno GC generalmente varía de 5°C a 400°C, pero puede bajar hasta -25°C con enfriamiento criogénico.     

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Caption: : Figura 2: Cromatografía de gases (GC) proceso cromatográfico.

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Partes importantes de un GC

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Caption: : Figura 3. Diagrama de flujo de un cromatógrafo de líquidos de alto rendimiento (HPLC).

¿Por qué elegir la cromatografía de gases?

Las dos técnicas cromatográficas principales utilizadas en la química analítica moderna son la cromatografía de gases (GC) y la cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC).   1.La HPLC utiliza una fase móvil líquida para transportar los componentes de la muestra (analitos) a través de la columna, que está empaquetada con un material sólido de fase estacionaria. 2.La cromatografía de gases utiliza una fase móvil gaseosa para transportar los componentes de la muestra a través de columnas compactas o columnas capilares huecas que contienen una fase estacionaria líquida polimérica. En la mayoría de los casos, las columnas GC tienen un diámetro interno más pequeño y son más largas que las columnas HPLC.  

Cromatografía líquida  La fase movible es un líquido.  La separación se basa en la acción recíproca del soluto con el ambiente de la cromatografía no tiene problemas de volatilidad; sin embargo, el analito debe ser soluble en la fase móvil. Puede ser realizado en una hoja o una columna.  no tiene un límite de peso molecular superior real y se pueden analizar proteínas grandes de muchos miles de Daltons. puede analizar muestras en un amplio rango de polaridad y puede analizar muestras iónicas. Los componentes de la fase móvil se seleccionan para garantizar la solubilidad de la muestra. Esto es una técnica relativamente más lenta.  Da generalmente un mayor pico o una banda más amplia dando por resultado una resolución más inferior.  Los disolventes polares de las aplicaciones tienen gusto del agua o del metanol.

Cromatografía de gas  La fase movible es un gas.  La separación se basa sobre todo en los puntos de ebullición de las moléculas del soluto. Las muestras analizadas deben ser volátiles (tener una presión de vapor significativa por debajo de 250 ° C) La mayoría de los analitos tienen un peso molecular inferior a 500 Da para fines de volatilidad. La derivación para aumentar la volatilidad es posible pero puede ser engorrosa e introduce posibles errores cuantitativos. La separación se basa en los puntos de ebullición de las moléculas del soluto así que no es muy flexible en términos de separación óptima  El análisis se mide más rápidamente y generalmente en minutos, aunque pueda tomar tan poco como un par de segundos. Ofrece una resolución comparativamente mejor.  Los analitos altamente polares pueden ser menos volátiles de lo que se sospecha cuando se disuelven en un solvente polar o en presencia de otras especies polares debido a fuerzas intermoleculares como el enlace de hidrógeno.

Comparación HPLC vs GC

Analitos y muestras adecuados en GC

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La cromatografía de gases con guiónes se refiere no solo al acoplamiento de un GC a detectores ricos en información, sino también al acoplamiento del cromatógrafo de gases a los sistemas automatizados de preparación de muestras. Los sistemas automatizados de preparación de muestras incluyen espacio de cabeza estático (HS), espacio de cabeza dinámico (PT), inyección de gran volumen (LVI) y microextracción en fase sólida (SPME). La separación de los enfoques cromatográficos de gases también incluye el acoplamiento de dos cromatógrafos de gases y se conoce comúnmente como cromatografía de gases multidimensional (MDGC). La combinación de técnicas avanzadas de preparación de muestras con potentes detectores ricos en información en presencia de GC capilar proporciona un enfoque analítico sensible para el análisis de compuestos volátiles y semivolátiles. El acoplamiento de MDGC con IR y MS puede proporcionar datos cualitativos y cuantitativos de compuestos objetivo de manera similar, la unión de LVI con MDGC y MS puede reducir los límites de detección de piezas por mil millones a partes por billón.

Cromatografía de gas con guión

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Caption: : Cromatógrafo de Gases Acoplado a Masas GCMS

Desventajas Limitado a muestras volátiles                                                          No es adecuado para muestras que se degradan a temperaturas elevadas (térmicamente lábiles) .                         No apto para cromatografía preparativa.                        Requiere detector de EM para la aclaración estructural del analito (caracterización).                                                                    La mayoría de los detectores que no son de MS son destructivos. Ventajas  Análisis rápido.                                                                                  Alta eficiencia: conduce a una alta resolución.            Detectores sensibles (ppb).                                                           No destructivo: permite el acoplamiento a espectrómetros de masas (MS), un instrumento que mide las masas de moléculas individuales que se han convertido en iones, es decir moléculas que han sido cargadas eléctricamente.              Alta precisión cuantitativa (<1% RSD típico).                  Requiere muestras pequeñas (<1 ml).                                 Técnicas robustas y confiables.                                             Bien establecido con amplia literatura y aplicaciones.

Cromatograma y ventajas-desventajas GC

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Caption: : Cromatograma

Mecanismo de separación de GC

•En la cromatografía de gases (GC), la fase móvil es un gas y la fase estacionaria es sólida - Gas •cromatografía sólida (GSC) o un líquido polimérico inmovilizado - Cromatografía de gas líquido (GLC). •De los dos tipos de GC, GLC es, con mucho, el más común.        •La velocidad y el grado de partición dependen de afinidad química del analito por la fase estacionaria y la presión de vapor del analito, que es gobernado por la temperatura de la columna.  •la separación de analitos se logra optimizando las diferencias en la afinidad de fase estacionaria y las presiones relativas de vapor de los analitos.                                                      En la práctica, estos parámetros son manipulados cambiando la naturaleza química de la fase estacionaria y la temperatura de la columna.  El coeficiente de distribución (coeficiente de partición) (Kc ) Mide la tendencia de un analito a ser atraído por la fase estacionaria. Grandes valores de  Kc conducen a tiempos de retención del analito más largo.                                                             El valor de Kc puede ser controlado por la naturaleza química de la fase estacionaria y la temperatura de la columna.                                                          Kc=Cs/Cm                                             Donde:   Cs = concentración analito en fase estacionaria                             Cm = concentración del analito en fase 

El Cromatógrafo de gases (divulgación científica IQOG-CSIC) (Embed)

Caption: : Mecanismo de separación en un Cromatógrafo de Gases.

Aplicaciones típicas de GC

Farmacéutico En la industria farmacéutica, GC se utiliza para analizar disolventes residuales tanto en crudo materiales (sustancia farmacológica) y productos terminados (producto farmacéutico).  Biofarmacéutico las aplicaciones incluyen exámenes de orina para drogas para barbitúricos y drogas subvaloradas y para óxido de etileno en productos esterilizados como suturas. Comida / Sabores / Fragancias La industria alimentaria utiliza GC para una amplia variedad de aplicaciones, incluidas las pruebas de calidad y pruebas de solventes. Las industrias de sabores y fragancias usan GC para pruebas de calidad y huellas dactilares de fragancias para caracterización. Petroquímico Las aplicaciones de GC incluyen análisis de gas natural o refinerías, caracterización de gasolina y cuantificación de fracciones, aromáticos en benceno, etc. Las aplicaciones geoquímicas incluyen mapeo de reservas de petróleo y rastreo de yacimientos, etc. Química / Industrial Los usos químicos / industriales incluyen la determinación del contenido del producto, la determinación de pureza, monitoreo de procesos de producción, etc. Los GC se utilizan para detectar ácidos orgánicos, alcoholes, aminas, ésteres y solventes  Ambiental Las aplicaciones de GC ambiental incluyen la detección de contaminantes como pesticidas, fungicidas, herbicidas, aromáticos purgables, etc. Protección ambiental industrial. Las aplicaciones incluyen emisiones de pilas y desechos, así como descargas de agua.

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