C. de Gases

Cromatografía de gases
Hardware
Inyectores
Detectores
Control y regulación de gases
Tablero de mando
Horno
Amplificadores
Vista frontal
Vista posterior
Interfases
Fan del ventilador
El panel o tablero de mando o control
Columnas empacadas
Columnas capilares
Una columna capilar está compuesta de dos partes: el tubo capilar y la fase
estacionaria.
El tubo capilar de sílice fundida, cuarzo sintético de alta pureza), es uno de
los más difundidos en la actualidad. Generalmente se recubren con una capa
de polimida. El límite superior de empleo para las cubiertas normales es de
360 oC, para columnas de alta T, es de 400 oC..
Las columnas de más alta temperatura son de metal (alúminio). El límite de
T va a estar determinado por la fase estacionaria.
La columna capilar se instala en el horno y se mantiene la hermeticidad
del sistema mediante ferrulos de grafito u otro material similar, que por
lo general es necesario cambiar cuando la columna se cambia o se quita
por algún motivo.
Para proteger la columna de los componentes pesados que pueden estar en
la muestra se usan columnas guardian (tubos de silice fundida para este
fin. Se pueden utilizar pedazos de columnas viejas siempre que se compruebe
que no aportan picos en los análisis.
Fases estacionarias
Polisiloxanos - Las más comunes. Las más estables, robustas y versátiles.
CH3
CH3
Si
CH3
CH3
Si
O
CH3
O
Si
Si
CH3
CH3
O
O
CH3
Si
CH3
CH3
CH3
Si
O
O
Si
Si
CH3
O
O
CH3
CH3
5 % difenil-95 % dimetilpolisiloxano
DB-1
DB-5
14 % cianopropilfenil - 7 % de cianopropil, 7 % fenil, 86 % metil
PEG- Polietilenglicol. Tienen amplio uso como fases estacionarias. Son menos
estables, menos robustas y tienen menores límites superiores de T que
los ´polisiloxanos. Tienen menor tiempo de vida, y son más susceptibles
al daño al calentarse o ser expuestas al oxígeno. Sin embargo sus
excepcionales propiedades de separación hacen tolerables estos
inconvenientes.
Modificaciones ácidas, por ejemplo con ácido trerftálico se usan para
el análisis de compuestos ácidos.
Modificaciones básicas se usan para analizar compuestos básicos.
Fases para Cromatografía Gas-Sólido.
Están compuestas de una capa delgada (< 10 um), de pequeñas partículas
sólidas depositadas sobre la pared interior del tubo con un adherente. Son las
columnas tubulares abiertas de capa porosa (en inglés PLOT - porous layer
open tubular). Son muy retentivas y se utilizan para el análisis de gases y
otras sustancias muy volátiles que necesitan temperaturas muy bajas para
ser analizadas en otras columnas.
Acondicionamiento de la columna. Bleeding
La columna tiene límites inferior y superior de temperatura de empleo.
Si se usa por debajo del límite inferior, los picos salen muy anchos y
redondeados (pérdida de eficiencia), pwero no hay daño.
El límite superior se especifica generalmente como dos cifras. La inferior
es la Tsup de trabajo isotérmico. La mayor es la máxima de trabajo en
programación de temperatura y no debe mantenerse la columna a esta
temperatura por más de 15-20 minutos.
Influencia de las características de la columna
en la calidad del análisis cromatográfico
Diámetro
Longitud
Resolución, capacidad
Espesor de la fase estacionaria
Efecto de la longitud
Su efecto en la separación disminuye según se incrementa la longitud.
La resolución es una función de la raíz cuadrada de la longitud de la
columna. Para una columna de 30 m con resolución R para lograr 2R
hace falta una L=120 m. Para lograr 0.5R L debe ser 0.75 m. En la
práctica quitar 1 m a una columna de 30 m reduce la resolución en
1.7 %.
Muestras con pocos componentes ,
Columnas cortas
sobre todo si no son muy similares.
Screening
Columnas largas
Muestras muy complejas (>75-100
comp. y aplicaciones especiales).
La mayor parte de los análisis sale bien con columnas intermedias:
30 m
20 m
0.25, 0.32 y Megabore
0.18 mm
Efecto del diámetro de la columna en la retención
Dadas dos columnas de fases equivalentes, espesor de la fase, longitud
y calidad, la de menor diámetro dará mayor resolución. El tiempo de
retención del soluto es inversamente proporcional al diámetro de la
columna. La capacidad aumenta con el diámetro.
Influencia del espesor de la fase
Esto influye en la retención y la capacidad de la columna. El incremento del espesor aumentará sustancialmente la retención de un soluto. Las columnas de fase gruesa se utilizan para solutos muy volátiles. Un espesor muy grande para un soluto dado, incrementa el
tiempo de análisis.
Resumiendo:
•0.25 mm para inyección split y splitless cuando la sobrecarga de
muestra no es un problema.
•0.32 mm para inyección splitless y en columna, especialmente si
se inyecta gran cantidad de muestra.
•0.53 mm (Megabore) como sustitución de columnas empacadas y
también con muestras de pocos componentes (menos de 30).
•0.18 mm para sistema CG-EM con poca capacidad de las bombas
o cuando hace falta mucha eficiencia de la columna.
•Usar columnas de poco espesor para solutos de alta temperatura de
ebullición (ceras del petróleo, glicéridos, esteroides, etc,)
•Usar columnas de mayor espesor para solutos muy volátiles (gases,
solventes ligeros, meteriales purgables).
•Usar columnas de espesor standard para la mayor parte de las
aplicaciones.
Inyectores
El objetivo básico de la inyección es lograr la introducción de la muestra en
la columna, obteniendo un ancho de banda lo menor posible.
Inyectores de vaporización - Se basan en la vaporización de la muestra.
SplitSplitless
Columnas
megabore
On-column
Depositan la muestra directamente en la columna, por lo que no se basan en
la vaporización.
Ideales para solutos con alta Teb.
Diafragma
Problema: contaminación de la columna.
Camiseta
concéntrica de
enfriamiento
por aire.
Punta de
la aguja
de sílice
Columna
capilar
Válvulas de inyección de gases
TCD
La celda del detector contiene un filamento
calentado con una corriente que se le aplica.
Cuando pasa el gas portador con la muestra,
la corriente varía. Se compara con la de
una celda de referencia por la que pasa
solamente el portador. La diferencia se mide
y se genera una señal.
FID
Filamento
de ignición
Jet
Los compuestos se queman en una
llama de aire-H2. Los compuestos
carbonados producen iones que son
atraídos al colector. El número de
iones que llegan al colector es medido
y se genera una señal.
ECD
Colector
La fuente de Ni63 genera electrones.
Los compuestos electronegativos
capturan los electrones, disminuyendo
la corriente. Se mide esta disminución
y se genera la señal.
Fuente de
Ni 63
FPD
Fotomultiplicador
Filtro de banda
estrecha
Los compuestos se queman en una
llama aire-H2. Los compuestos de S y P
generan especies que emiten ( S 394 nm,
P a 526 nm). El filtro permite sólo el
paso de una de las frecuencias. La
luz emitida es medida con el
fotomultiplicador, generando una señal.
Se requiere un filtro distinto para cada
elemento.