cromatografÍa - unamdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/cg1_30172.pdfinventa la cromatografía en...
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CROMATOGRAFÍA
CROMATOGRAFÍA
Invención de la Cromatografía
Mikhail TswettBotánico Ruso(1872-1919)
Mikhail Tswett
Inventa la cromatografía en 1901 durante su investigación con pigmentos vegetales.
Utilizó la técnica para separar varios pigmentos vegetales como clorofilas, xantofilas y los carotenoides.
Cromatografía…
Papel
HPLC Gas
Capa delgada
Columna
CROMATOGRAFÍA
LÍQUIDOS
PLANAR COLUMNA
IEC SEC
FLUIDO SUPERCRÍTICO
BPC
TLC PC
GASES
GSC GLC
LSC
BPC-NP GPC GFC BPC-RP
Problemas de SorciónABsorción ADsorción
Ley de Distribución (Reparto)• Una sustancia (ácido benzóico HB) que se reparte entre
dos disolventes inmiscibles entre sí acorde con:
O2H
org
CC
K =[ ][ ] O2H
orgD HB
HBK =
HB ⇔ H+ + B-[ ] [ ]
[ ] O2H
O2HO2Ha HB
BHK−+
=
[ ][ ] O2H
org
HB.concHB.conc
D = [ ][ ] [ ] O2HO2H
org
BHBHB
D −+=
Ley de Distribución (Reparto)
[ ]
[ ] [ ]
+
=
+O2H
O2H
org
HKa1HB
HBD
a pH = 3 9.93
101105.61
100
3
5=
××
+=
−
−D
a pH = 5 3.13
101105.61
100D
5
5=
××
+=
−
−
a pH = 7 15.0
101105.61
100D
7
5=
××
+=
−
−
si Kd=100y Ka=6.5x10-5
[ ]
+
=
+O2HH
Ka1
KdD
Extracciones sucesivas• Si queremos extraer 4 g de ácido
butírico de 500 mL de H2O usando 500 mL de eter, donde Kd=3.0
( )5.0/X
5.0/X40.3CCKd O2Horg−
===
X = 1.0
3.0g
1.0g
Recobro – 75%
Extracciones sucesivas
250 mL 250 mL
500 mL 500 mL
2.40g
1.60g
0.96g
0.64g
colectar
transferir
colectado = 3.36gquedan = 0.64g
Recobro – 84%
Eficiencia de extracción
Nunca llega a cero
EXTRACCIÓN CONTINUA (CRAIG)
CROMATOGRAFÍA DE GASES
CROMATOGRAFÍA DE GASES(UNA TÉCNICA DE SEPARACIÓN)
Cromatógrafo
Cromatograma
LÍQUIDOS
PLANAR COLUMNA
IEC SEC
FLUIDO SUPERCRÍTICO
BPC
TLC PC
GASES
GLC
LSC
BPC-NP GPC GFC BPC-RP
GSC
CROMATOGRAFÍA
COLUMNA DE CG (EMPACADA)
FASE MÓVIL(Gas acarreador)
FASE ESTACIONARIA
COLUMNAS CAPILARES Y EMPACADAS
Soporte SólidoFase Líquida
1/8" ODColumna empacada
0.25 mm IDCapilar o
WCOT
EQUIPO DE CGRegulador
de dos etapas
Cilindrode gas
GasPortador
Puerto de Inyección
Columna
Detector
Registrador
UN CROMATOGRAMA TÍPICO.
Tiempo de retención (tr)
Área de picoAlturade pico
Inyección
Res
pues
ta d
el d
etec
tor
línea base
Tiempo
VENTAJAS DE CG
•Alta Resolución
•Alta Velocidad
•Alta Sensibilidad
•Alta precisión
•Cuantitativa
•Fácil, Bien Conocida
VENTAJAS DE CGALTA RESOLUCIÓN
Columna CapilarArochlor 1260
Mezcla de PCB’s
0 MIN 60
VENTAJAS DE CGALTA VELOCIDAD, ALTA SENSIBILIDAD
1 2 3 4
Metil Paratión3pg
Malatión3pg
Etion3pg
Minutos
CG CUANTITATIVA
Componente Conc. Determinado ErrorPeso Real por CG (%) ± 1 SD Relativo
n-C-10 11.66 11.54 ± .02 0.1%
n-C-11 16.94 16.91 ± .02 0.2%
n-C-12 33.14 33.17 ± .02 0.1%
n-C-13 38.26 38.38 ± .03 0.3%
LIMITACIONES DE GC• La muestra debe ser volátil
• Las muestras “sucias” requieren limpieza
• Se debe usar otro instrumento (ej EM) para confirmar la identidad
• Se requiere de entrenamiento/experiencia
MUESTRAS PARA CG
•Gases, líquidos o sólidos
•Peso Molecular entre 2 a ~ 800
•Orgánico o Inorgánico
•¡La muestra debe ser volátil!
ANÁLISIS CUALITATIVO
Comparar los tR de estándares y desconocidos
Señal
Tiempo
tR
ANÁLISIS CUALITATIVO
Desconocido=?
estándarest r (MEK)
MetanolMEK
Tolueno
tr (x)Conclusión (x) = MEK
(x)
CG/ ESPECTRÓMETRO DE MASAS
ANÁLISIS CUANTITATIVO
Área dePico: A
Alturade Pico: h
Tiempo
TÉRMINOS CG - - TIEMPO DE RETENCIÓN
tr = Tiempo de retenciónto = Tiempo “muerto” t‘r = tr – to = Tiempo de Retención Ajustado
EFICIENCIA–PLATOS TEÓRICOS, N
tr
Inyección
Wh
Wb
• Platos teóricos :
N = 16 tR
wb
2
= 5.545 tR
wh
2
to
t’r
ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRICO - - HETP
L = LARGO DE LA COLUMNA
N = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS
HETP = H =Lc
N
FACTOR DE RETENCIÓN(FACTOR DE CAPACIDAD)
•
0 1 2 3 4Tiempo (mins)
Solvente
k=1
k=2
k=3
to=1 t’r=1
otrtk
''
=
K en el intervalo de 2 a 20•Nota: k inversamente proporcional a la temp.
FACTOR DE SEPARACIÓN SELECTIVIDAD
Inyección
to
t'r(A)
t'r(B)
Soluto A Soluto B
TIEMPO
t’r(A)α =
t’r(B) k(B)
k(A)
=
RESOLUCIÓN:CAPACIDAD, SELECTIVIDAD Y EFICIENCIA
)(2
)2()1( bbs
WWtR
+∆
=
∆t
Wb(1) Wb(2)
PICOS CONDIFERENTE RESOLUCIÓN
R = 0.70 R = 1.5 R = 2.0
EFECTO DE N, y α SOBRE R
REFERENCIA
AUMENTO DE LA EFICIENCIA (>N)MISMA SELECTIVIDAD (α)
MAYOR R
AUMENTO DE SELECTIVIDAD (>α)MISMA EFICIENCIA (N)
MAYOR R
ECUACIÓN MAESTRA DE LA RESOLUCIÓN
•LA RESOLUCIÓN (RS) ES UNA FUNCIÓN DE TRES FACTORES
CAPACIDAD SELECTIVIDAD EFICIENCIA
41
1N
kkRs ⋅
−
⋅
+=
αα
)βK+(1 tt
F1 t; L t
o R
R R
=
∝∝
1. RELACIONES FUNDAMENTALESGC
tR el tiempo de retención queda definido por el largo de la columna (L) y el flujo (F). También se define por la solubilidad o adsorción del analito en la fase estacionaria.
2. EFICIENCIA DE LA COLUMNA, N
Ecuaciones de van Deemter (Golay).
N R
)d D.I., F,(NLN
S
f
=
=∝
f
3. TEMPERATURA DE LA COLUMNA
• N puede incrementarse con pequeños incrementos de temperatura. • k casi siempre decrece.• α por lo general también decrece.• La Resolución puede subir pero usualmente decrece a altas temperaturas.
4. RELACIONES FUNDAMENTALESS
columna la de DI del influencia Pocalineal velocidadmisma la Asume
; F psi t1 psi L psiR
∝∆∝∆∝∆
Caída de presión (∆psi) – Solo se trata la columna que es la mayor fuente de resistencia al flujo.
5. LARGO DE LA COLUMNA (L)
(L) k (L) f α
L N L psi L tR
≠≠
∝∝∆∝
Columnas capilares de 10 a 100 metros.
6. FLUJO VOLUMÉTRICO (F)
Golay deecuación ver (F) f complicada N
(F) f
(F) f k t1 F psi FR
≠
≠∝∆∝
α
7. DIÁMETRO INTERNO ID
(D.I.) f = Ny R(D.I.) t
(D.I.) F (D.I.) f k (D.I.) f α
S
R
2
≠∝≠≠
Asume que la columna tiene el mismo L, df y química.