PARTE C
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira
Enero 2020
MUESTRA VOLATILIZACIÓN
La elución se produce por flujo de la fasemóvil que se compone de un gas inerte, elgas no interactúa con la muestra, su únicafunción es transportar los analitos a travésde la columna
Con relación a la fase estacionaria lacromatografía de gases se divide en:
➢Cromatografía gas-sólido (GSC)
➢Cromatografía gas-líquido (GLC)
En la GSC la fase estacionaria es un sólido(polímeros o tamices moleculares) y suprincipal aplicación es la separación deespecies gaseosas de bajo peso molecular
SO2, NOx, CO, CO2, CH4
La GLC se basa en la distribución delanalito entre la fase móvil gaseosa y unafase líquida inmovilizada sobre la superficiede un sólido inerte
Cromatografía gas-líquido (GLC)Aún cuando los principios generales sonaplicables a esta cromatografía, es necesariotener en cuenta los efectos de presión ytemperatura, por esto ocasionalmente sedebe utilizar el volumen de retención comoparámetro cualitativo
VR = tR FC VM = tM FC
FC es el flujo o caudal promedio en lacolumna, el cual no se puede medirdirectamente, solo se puede determinar a lasalida de la columna
Tanto VR como VM dependen de la presión promedio de la columna
El caudal promedio es :
TC (P - PH2O)
FC = FM x --------- x -------------
T PTc es la temperatura de la columna en Kelvin. Tes la temperatura ambiente, FM es el caudalmedido y P es la presión del gas a la salida dela columna, generalmente presión ambiente
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Equipo
Equipo de cromatografía de gases
☯Gas de acarreador
☯Controladores de flujo
☯Inyectores
☯Columnas
☯Detectores
☯Sistema de datos
Gas acarreador*Portador o fase móvil, es el que transporta a los
compuestos a través de la columna.
*Químicamente inerte, puro (>99%), seco*Se aconseja colocar un filtro de carbón activo y una trampa para
humedad antes de la entrada del gas al instrumento.
*El tipo de gas acarreador depende de la velocidad requeridapara el análisis y el tipo de detector a emplear.
*Los más utilizados He, Ar, N2, H2 o una mezcla argón con 5% de metano.
*Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosa
Gas acarreador
•Fácilmente disponible y puro
•Económico
•Adecuado al detector a utilizar
Se debe elegir entre optimizar la eficiencia dela columna o el tiempo de análisis
En una determinada columna, el gas portadorde mayor peso molecular generará másplatos teóricos
Gas acarreador
*Con ciertos tipos de columnas y detectores serequiere el uso de un gas “make-up”.
*El “make-up”, es un gas de arrastre adicionado alefluente de la columna antes de que pase al detector.
*Los caudales utilizados en las columnas empacadasoscila entre 25 y 90 mL/min y de 1 a 2 mL/min en lascapilares.
Gas complemento
Equipo
Equipo
Equipo
Equipo
Control de Flujo Control de inyección
Columnas Cromatográficas
Columna Empacada Columna Capilar
Para una mejor eficiencia de la columna, lamuestra debe ser de un tamaño adecuado yser introducida como un tapón, la inyecciónlenta y/o muestras demasiado grandesprovoca un ensanchamiento de las bandas ymala resolución
Sistema de inyección
El método más común de inyección es através de una microjeringa para inyectarmuestras líquidas o gaseosas a través de undiafragma o septum de goma o silicona, enuna cámara de vaporización situada en lacabeza de la columna.
Sistema de inyección
1. Inyección directa
2. Inyección de Split
3. Inyección de Splitless
4. Inyección on column
5. Headspace
6. Purga y trampa
La temperatura de la cámara de vaporización debeestar 50oC más alta que el punto de ebullición delcomponente más volátil de la mezcla de analitos
Sistema de inyección
La temperatura del sistema de inyeccióntambién juega un papel importante, si latemperatura es muy baja se tendrá unavaporización incompleta. Si la temperatura esdemasiado alta puede haber descomposición ocambios en la muestra.
Consideraciones a tener en cuenta
-Tamaño de la muestra
-Temperatura del sistema de inyección
Sistema de inyección
Sistema de inyección
En el puerto de inyección se lleva a cabo la introducción de la muestra
El modo estándar es la inyección
directa, la muestra es inyectada
con una jeringa a través de un
septum de goma a un alineador de
vidrio donde es vaporizada y
transportada por el gas al interior
de la columna.
El bloque de inyección, se
mantiene a una temperatura tal
que permita convertir
prácticamente de forma
instantánea la muestra líquida en
un tapón de vapor.
Existen jeringas especiales para
muestras gaseosas. También se
puede emplear un lazo o bucle
para incoporar las muestras
gaseosas al flujo de gas portador
Sistema de inyección
Para conseguir un volumen de muestrapequeño necesario para una columna capilar(alrededor de 0,005 microlitros no se puedeemplear inyección directa.
Con este objeto se emplea un sistema condivisor de flujo en una relación fija yconstante, se puede obtener la relación pormedida directa de flujos a una temperatura ypresión dada
Sistema de inyección
Con división-sin división
“Split” “Splitless”
Modo con división – para analitos en concentraciones altasModo sin división – para analitos en concentraciones traza
Con división-sin división
Para el análisis de compuestos
orgánicos volátiles en muestras
sólidas y líquidas, se han
desarrollado algunas técnicas
auxiliares:
Espacio de cabeza (Head space)
Purga y trampa (Purge and
trap)
Sistema de inyección
Se analiza la fase de vapor en
equilibrio termodinámico con la
muestra en un sistema cerrado.
Para ello se procura un equilibrio
estable, mediante el control de la
temperatura del vial que contiene
la muestra.
Posteriormente, se arrastra la
fase vapor al interior del
cromatógrafo.
T equilibrioGas portador A la columna
Sistema de inyección (Head space)
Es aplicable solo a muestras líquidas.
Consiste en la continua renovación del gas en equilibrio con lamuestra, con lo que se consigue el desplazamiento dinámico de loscompuestos volátiles de la muestra líquida a la fase gaseosa.
Los vapores se arrastran a una trampa donde quedan retenidos y sevan concentrando.
Finalizado el proceso se calienta la trampa y se arrastran los vaporesal interior del cromatógrafo.
T
1) Gas portadortrampa
T baja
T
2) Gas portadortrampa
T alta
A la columna
Sistema de inyección (Purge and Tramp)
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Columnas
Es el lugar donde ocurre la separación.
Se dice que es el corazón de un cromatógrafo.
Los materiales con los cuales generalmente sepueden elaborar las columnas son: cobre,aluminio, acero inoxidable, vidrio ó teflón.
El relleno puede ser un sólido, ó un líquidorecubriendo un sólido
Columnas
En cromatografía de gases hay dos tipos de columnas:
Las empacadas o de relleno y las tubulares abiertas ocapilares
COLUMNAS DE RELLENO
Las columnas de relleno se fabrican con tubos de vidrio,acero inoxidable, cobre o teflón con una longitud de 2 a3 m y DI de 2 a 4 mm.
Estos tubos se empaquetan densamente con un materialde relleno sólido, finamente dividido y homogéneo quese recubre con una capa delgada 0,05 a 1 mm de la faseestacionaria líquida
Columnas
COLUMNAS CAPILARES O TUBULARES
Las columnas capilares o capilares abiertas, son dedos tipos básicos:
➢Capilares de pared recubierta (WOCT)
➢Capilares de soporte recubierto (SCOT)
Las WOCT son simplemente tubos capilares conpared interna con una fina película de faseestacionaria
En las SOCT la superficie interna del capilar estárevestida con una fina capa de soporte.
Columnas
Con el objeto de introducirlo en el horno termostatizado lostubos se fabrican en forma helicoidal
Los pasos necesarios para seleccionar adecuadamente unacolumna son:
a. Escoger el material de la columna
b. Tipo de columna a emplear
c. Dimensiones de la columna
d. Selección de la fase estacionaria y soporte
Columnas
Clasificación:
•Empacadas
•Analítica
•Preparativas
•Capilares
•W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular)
•S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular)
•FSWCOT (Fused Support Wall Coated Open Tubular)
•PLOT (Porous Layer Open Tubular)
Columnas
- P.L.O.T. (Porous layer Open Tubular)
- W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular)
Columnas
◼ F.S.O.T. (Fused Silica Open Tubular)
◼ S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular)
Columnas
Las nuevas columnas WCOT, que se introdujeron en 1979son columnas tubulares abiertas de sílice fundida, llamadasFSWCOT
Los capilares de sílice fundida se fabrican a partir de síliceespecialmente purificada con un contenido mínimo deóxidos metálicos
La resistencia de los tubos se refuerza con un recubrimientoexterno protector de poliimida, el cual se aplica al momentode la obtención del tubo capilar.
Las columnas capilares con DI de 530 μm se llamanmegabore y las columnas con DI de 100 μm se llaman
microbore
Columnas
Las columnas que resultan son flexibles y puedendoblarse en forma helicoildal con diámetro de varioscm
Las columnas de sílice más frecuentes tienendiámetros internos de 320-280 um y de 200-150 um
Con estas columnas es necesario utilizar un divisor yhacer inyección de split
En la siguiente tabla se comparan los diferentes tiposde columnas
Columnas
Tipo de columna
Propiedad FSWCOT WCOT SCOT Relleno
Longitud, m 10-100 10-100 10-100 1-6
DI, mm 0,1-0,53 0,25-0,75 0,5 2-4
Eficiencia, platos 2-4 1-3 0,6-1,2 0,5-1X 103
Tamaño muestra, ng 10-75 10-1000 10-1000 10-106
Presión relativa baja baja baja alta
Velocidad relativa rápida rápida rápida lenta
Químicamente inerte alta ------------------------------------------------baja
Flexibilidad si no no no
Columnas
•Skoog D y Leary J. Análisis Instrumental. 6ª Edición. McGraw-Hill. España 2008.
Para mejorar la eficiencia de las columnascapilares
-Emplear la menor cantidad de muestra
-Utilizar películas delgadas de fase estacionaria
-Utilizar el menor diámetro de columna
-Disminuir la temperatura de la columna
-Emplear tubo de sílice fundida desactivada
-Utilizar fases estacionarias entrecruzadas
Columnas
Factores que afectan su eficiencia
•Longitud de la Columna•Diámetro de la Columna (1/4", 1/8", 1/16" de diámetro externo) •Tamaño de las partículas del relleno•Naturaleza de las fases•Cantidad de fase estacionaria•Temperatura de la columna•Velocidad del gas portador•Cantidad de muestra inyectada•Material del cual está elaborada la columna•Enrollado de la columna
Columnas
Acondicionamiento
Eliminación de contaminantes volátiles
1. Aplicar presión en la cabeza de la columna en psi igual allargo en m.
2. Fijar la temperatura en 100oC durante una hora.Aumentar lentamente la temperatura hasta 30oC menosque el máximo
3. Inyección en ciclos de disolventes, durante 24 h, sin elcolector en el detector, con un programa de temperatura.
Columnas
TEMPERATURA DE LA COLUMNA
La temperatura óptima de la columna depende delpunto de ebullición de la muestra y del grado deseparación que se necesite.
El horno lleva un termostato para que la separaciónse efectúe a una temperatura reproducible.
Además es necesario mantener la columna en unamplio rango de temperaturas, hasta 400oC
Columnas
TEMPERATURA DE LA COLUMNA
La temperatura de la columna deberá ser suficientementealta para que el análisis se efectúe en un plazo razonable ysuficientemente baja para lograr la separación deseada.
Según una aproximación hecha por Giddings, el tiempo deretención se duplica por cada 30oC que disminuye latemperatura de la columna.
En la mayoría de las columnas, cuando la temperatura esmás alta es mejor la separación
Columnas
Columnas
Para temperaturas con un amplio intervalo depuntos de ebullición es conveniente emplear unprograma de temperatura
TEMPERATURA ISOTÉRMICA vs TEMPERATURA PROGRAMADA
El término isotérmico se refiere a temperatura constantedurante el tiempo de análisis.
El término temperatura programada significa aumentode la temperatura de la columna durante el tiempo deanálisis
Columnas
Columnas
Columnas
La programación de temperatura es muy útilpara mezclas con puntos de ebullición distintos
En algunos casos, los componentes de altopunto de ebullición no son eluidos y puedenaparecer en un análisis posterior como unidos ala línea base o como inexplicables, señales
fantasmas
Con la temperatura programada se utiliza unatemperatura inicial baja y así los picos quedanbien resueltos
Columnas
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Soportes y fases estacionarias
SOPORTE
La función básica del soporte es la de "mantener"(sostener, retener) la fase estacionaria.Idealmente debería ser un material inerte que"mantiene" la fase estacionaria sobre su superficiecomo una película delgada
La mayoría de los soportes cromatográficos está hechosde diatomeas (1 𝒎𝟐/g) o sílice fundida revestidas depoliimida
Fase Estacionaria
SOPORTE
•Tamaño y forma de la partícula
•Diámetro del poro
•Densidad
•Área Superficial
•Química de Superficie ó características superficiales(gobierna la participación del soporte en los resultadosde la separación).
•Grupos silanoles activos
•Iones metálicos
Fase Estacionaria
SOPORTE
Además de las características anteriores, la selección del soporte va a depender también de:
•la naturaleza de la muestra
•la naturaleza de la Fase Líquida
•el uso que se le va a dar a la columna:
•General
•Específico
•Precio
Fase Estacionaria
SOPORTE
•Estructura porosa con diámetro uniformeigual o inferior a 10 µm por poro
•Las partículas deben tener forma homogéneay ser de tamaño uniforme
Es deseable obtener un compromiso entre laeficiencia (tamaño pequeño de las partículas)y la caída de presión (tamaño grande laspartículas)
Fase Estacionaria
SOPORTE
• El diámetro promedio de las partículas seexpresa en unidades de malla,correspondiendo número mayores adiámetros menores.
• La eficiencia de la columna encromatografía de gases aumentarápidamente cuando disminuye el diámetrode las partículas
Fase Estacionaria
SOPORTE
La regla de Purnell dice que: El diámetrointerno de la columna debe ser por lo menos 9veces mayor que el diámetro de las partículasdel soporte sólido
Fase Estacionaria
La diferencia de presión que se requiere paramantener un determinado flujo de gasportador, varía inversamente con el cuadradodel diámetro de la partícula, por esto hacondicionado el límite inferior del tamaño delas partículas que se utilizan encromatografía de gases, dado que no esconveniente trabajar con diferenciassuperiores a los 50 PSI, las partículas delsoporte son generalmente 60 a 80 Mesh (250a 170 µm) o 80 a 100 Mesh (170 a 149 µm)
Fase Estacionaria
SOPORTE
Desactivación de la supeficie de un soportecromatográfico puede efectuarse de variasmaneras:
•Remoción por lavado con ácido
•Eliminación ó remoción por reacción delgrupo silanol
•Saturación de la superficie con una faselíquida
•Impregnando ó recubriendo con materialsólido inerte
Fase Estacionaria
SOPORTEEfecto del tratamiento en el soporte (Chromosorb P)
1. no lavado con ácido,
2. lavado con ácido,
3. lavado con ácido y dimetilsilanizado
Solutos:
A etanol,
B metil cetona,
C Benceno y
D Ciclohexano
Condiciones: Soporte 60/80 mesh, He 75 mL/min, 1000 C
Fase Estacionaria
Fase Estacionaria
SOPORTE
La selección de una fase estacionaria a emplear es talvez lo más difícil de efectuar.
La fase estacionaria debe tener las características físico-químicas semejantes a la muestra a analizar
Las propiedades semejantes en una fase líquida son:
a. Baja volatilidad (idealmente, el punto de ebullicióndel líquido debe ser al menos 100oC mayor que latemperatura de trabajo máxima de la columna
Fase Estacionaria
b. Estabilidad térmica
c. Químicamente inerte
Para que una especie tenga un tiempo de residenciarazonable en la columna, debe poseer cierto grado decompatibilidad (solubilidad) con la fase estacionariase aplica el principio de que: Lo semejante disuelve alo semejante
Algunas fases estacionarias de uso frecuente
En la siguiente tabla se muestra un orden depolaridad creciente para las fases estacionarias másfrecuentes
Fase Estacionaria
Tipo N. comercial T máxima Aplicaciones comunes
Polidimetil siloxano OV-1, SE-30 350 Fase no polar de usogeneral, hidrocarburos
aromáticos, fármacosesteroides, PCbs
Poili(fenilmetildifenil) OV-3, SE-52 350 Esteres metílicos de
siloxano (10% fenil) ácidos grasos,alcaloides, fármacos,
compuestos halogenados
Poli/fenilmetil) siloxano OV-17 250 Drogas, esteroides,(50%fenil) pesticidas, glicoles
Fase Estacionaria
Tipo N. comercial T máxima Aplicaciones comunes
Poli(trifluoropropildimetil) OV-210 200 Aromáticos clorados, siloxano nitroaromáticos,bencenos
alquil sustituidos
Polietilenglicol Carbowax 20M 250 ácidos libresalcoholes,ésteres,aceites esenciales,
glicoles
Poli(dicianoalildimetil) OV-275 240 ácidos grasos siloxano poliinsaturados,
ácidos libresalcoholes
Fase Estacionaria
Polidimetilsiloxano
Polietilenglicol
Fase Estacionaria
Varias cualidades ha de reunir un líquido para servircomo fase estacionaria:
•Viscosidad
•Tensión Superficial
•Tensión de Vapor
•Selectividad respecto a los componentes de la fase móvil
•Reversibilidad del Reparto
•Estabilidad Térmica
Fase Estacionaria
Las columnas comerciales están disponibles con fasespolimerizadas y/o enlazadas
El enlace y el entrecruzamiento, tienen por objeto lapreparación de una fase estacionaria debido al sangrado enel cual una pequeña cantidad de líquido inmovilizado esarrastrado fuera de la columna durante el proceso deelusión
El sangrado se acentúa cuando una columna debe limpiarsepara eliminar los contaminantes.
Fase Estacionaria
Las columnas comerciales están disponibles con fasesestacionarias cuyo grosor varía de 0,1 a 0,5 m.
El grosor de la película afecta principalmente a lascaracterísticas de retención y a la capacidad de lacolumna
Las películas gruesas se utilizan con analitos muyvolátiles, debido a que tales películas retienen mástiempo a los solutos, y así proporcionan un mayortiempo para que pueda tener lugar la separación, porotra parte, las películas delgadas son útiles paraseparar especies de baja volatilidad en un tiemporazonable.
Fase Estacionaria
Al hablar de fase estacionaria líquida entramos encontacto con dos palabras ó términos: Polaridad y
Selectividad.
La polaridad de una fase estacionaria líquida serefiere a las interacciones intermoleculares queinvolucra dipolos permanentes.
La selectividad es definida como las diferentesatracciones intermoleculares
Fase Estacionaria
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Detectores
Detectores
Detectores
DetectoresSensibilidad
Detector de Captura de electrones, ECD
Utiliza un emisor betaradioactivo (electrones) paraionizar parte del gas portador ypara producir una corrienteentre un par de electrodos.Cuando las moléculas orgánicasque contienen gruposfuncionales electronegativos,tales como halógenos, fósforo ygrupos nitro, pasan por eldetector, capturan algunos delos electrones y reducen lacorriente medida entre loselectrodos.
Empleado frecuentemente paracompuestos halogenados
Detectores
Detector de Ionización de Flama (FID)
Consiste de una llama dehidrógeno-aire y una placacolectora. El efluente de lacolumna pasa a través de lallama, que ioniza lasmoléculas orgánicas. Losiones se recogen en unelectrodo de polarizaciónnegativa y producen unaseñal eléctrica. El FID esextremadamente sensible yes el detector másampliamente utilizado, sudesventaja es que destruyela muestra.
Empleado para hidrocarburos, poco sensible a compuestos muy oxidados
Detectores
Detector de Ionización de Flama (FID)
Detectores
Primer potencial de ionización
Molécula potencial de ionización (eV)Helio 24,59
Argón 15,76
Nitrógeno 15,58
Hidrógeno 12,98
Metano 11,65
Etano 11,41
Acetileno 10,65
2-Clorobutano 10,52
Etileno 10,1
N-Hexano 10,18
Detector de Azufre-Fósforo, FPD Fotométrico de flama
Adaptado para utilizarsecon una flama de un FID.Sensible a compuestoscon azúfre (394 nm) ycon fósforo (526 nm)
Detectores
Detectores
Detector de Conductividad térmica, TCD
Detector de Conductividad térmica, TCD
Utilizado particularmente con columnas empacadas, detectaH2O, CO, CO2 e H2. Mide la conductividad térmica de unanalito en un gas acarreador.
La velocidad de pérdida de calor de un cuerpo calientehacia un cuerpo más frío es proporcional a laconductividad térmica del gas que separa estos cuerpos.
Detectores
Detector de Nitrógeno Fósforo, NPD
Es básicamente el mismo FID, lo que sucede es quese le adiciona un metal alcalino (Rubidio o Cesio),por lo que en algún momento se le llamó (AFID)detector de ionización de flama alcalino, también sele ha llamado detector de ionización (TID), detectortermoiónico de flama (FTD), detector específicotermoiónico (TSD).Al calentar el material alcalino en la zona de la llamaeste detector presenta una gran sensibilidad porcompuestos que contienen fósforo y nitrógeno.
Detectores
Detector de Espectrometría de Masas, MSD
*El espectrómetro de masasusa la relación masa-carga(m/z) de moléculas ionizadas.
*Es una técnica muy poderosaque permite cuantificar,identificar y da informaciónacerca de la estructura decompuestos desconocidos.
Detectores
Una vez ionizadas las moléculas, estas pasan al analizador de iones
el cual los transporta hacia el detector: Existen diferentes tipos de
analizadores los que son utilizados de acuerdo a las necesidades.
Dentro de los analizadores podemos citar, la trampa de iones, el
sector magnético, el tiempo de vuelo, el cuadrupolo, etc.
*La operación general del espectrómetro de masas es:a) crea iones en fase gaseosab) separa los iones en base a su relación (m/z).c) mide la cantidad de iones de cada relación (m/z).
DetectoresDetector de Espectrometría de Masas, MSD
El cuadrupolo consiste de cuatro cilindros metálicos paralelos, en dondedos de ellos tienen un potencial (U + Vcos(wt)) y los otros dos –(U +Vcos(wt)), lo que le da un rango de frecuencia, los iones con cierta relación(m/z), pasan a través del cuadrupolo, los que no son eliminados.En estesistema se necesita un alto vacío, para el transporte de los iones a travésdel analizador (10-9 torr).
Detector de Espectrometría de Masas, MSD
Se utilizan varios detectores en espectrometría de masas, entre los quepodemos citar la copa de Faraday, el detector Daly, el Channeltron, elelectromultiplicador (EMT). Todos ellos tienen la característica de detectarlos iones seleccionados. Este consiste de una serie de dínodos, que emitenelectrones secundarios cuando son atacados por un ión, por lo tantomultiplican la corriente del ión
Detector de Espectrometría de Masas, MSD
Dodecano: C12H26
20 40 60 80 100 120 140 160 180
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Abundancia
29
43
55
57
71
85
98 113128 141 159
170
m/z->
Espectro medio de dodecano por EVALDEMO.D
M
<--[C H ] ++.13
<--[C H ]11
<--[C H ]4
+
+(Pico base)
(Precursor)
9
5
6
* Ion molecular (ion precursor): pérdidade un electrón
* Pico base: ion más abundante en el espectro
Detector de Espectrometría de Masas, MSD
Detector Límite de detección g
Rango lineal Comentarios Tratamientosoluto
TCD 10-5-10-6 103-104 Detector universal
No destructivo
FID 10-12 106-107 Detector universal
Destructivo
ECD 10-14 102-103 Detector selectivo
No destructivo
FPD 10-13 102 Detector Selectivo S,P
Destructivo
NPD 10-8-10-14 105-107 Detector Selectivo N,P
Destructivo
MSD 10-12 Según tipo detector
Detector universal
Destructivo
Detectores
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Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 90
Preparación de muestraDerivatización
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Preparación de muestraDerivatización
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 92
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 93
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 94
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 95
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 96
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 97
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 98
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 99
Preparación de muestra
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Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 101
Preparación de muestra
Dr. Juan Carlos Vázquez Lira UNAM FES Zaragoza 102
Preparación de muestra
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Análisis cualitativo y cuantitativo
104
Identificación mediante datos retención tr
tr = f(condiciones experimentales)Comparación compuestos de referencia analizados igual condicionesMás aconsejable añadirlo a la mezcla
metano
referenciaproblema
tm tR(S
)
tR(a)
tR’ = tR - tm
r(a,s) = t’R(a)/t’R(s)
r(a,s) varía con Tª y fase estacionaria
Reproducible entre laboratorios
Análisis cualitativo
105
Confirmación de la identificación de un analito desconocido
1. Añadir una pequeña cantidad producto a la muestra1 único pico mayor tamaño: correcto
2. Repetir con columna polaridad muy distinta a la anteriorTiempos relativos ambos iguales: Mucho más correcto
Tiempos relativos ambos no iguales: Extraer información
Fase estacionaria rJ,hexano
EscualanoPEG-400PEG-S
0.2310.52.5
¿Alcano, alcohol, alqueno, cetona?
alcohol
Análisis cualitativo
106
Mayor aplicación de GC 2 métodos medida
Método normalización áreas
1.Medida áreas cada pico2. Cálculo %
Suponer que la sensibilidad detector igual para todos los analitosUtil compuestos de volatilidad y estructura similares
Método normalización áreas con factores respuesta
1.Medida áreas cada pico2. Cálculo %3. Cálculo factor respuesta4. Modificación %
Factor respuesta
Mezclas standard analitosArea pico/peso analito =Factor respuesta
Análisis cuantitativo
107
Método normalización áreas con factores respuesta
48.322.1
8.221.4
Mezcla cantidades iguales de analitos
EtanolBencenoHexanoTolueno
Componentes
15600126741423012410
Area F.r. (benceno)
1.231.001.120.98
1989411171
371411037
EtanolBencenoHexanoTolueno
Componentes
2447011171
416010816
Area Composición (%) Area (f.r)
43.424.4
8.124.1
Composición (%)
Análisis cuantitativo
Ejemplo de cálculo para el etanol: Area obtenida = 24470Factor de respuesta pesos iguales = 1.23Area (f.r.) x 100 = 1668 x 100/123= 19894 Suma de áreas reducidas = (19894/45816 )x 100 Concentración (% peso) = 43.4.%
0
1
2
3
4
5
6
7
CONCENTRACIÓN
Sa
CALIBRADO DIRECTO
Análisis cuantitativo
0
5
10
15
CONCENTRACIÓN
Sa
CALIBRADO POR ADICIÓN DE PATRÓN
• Necesario cuando hay interferencia debida a los constituyentes de la matriz: EFECTO MATRIZ
Análisis cuantitativo
0
1
2
3
4
5
6
7
CONCENTRACIÓN
CALIBRADO CON PATRÓN INTERNO:
Sa/SP.I.
+ Patrón interno
+ Patrón interno
+ Patrón interno
+ Patrón interno
+ Patrón interno
• Útil cuando la señal analítica fluctúa debido a las características de la técnica de medida• El “PATRÓN INTERNO” debe tener un comportamiento y una estructura similares a la del analito
Análisis cuantitativo
Análisis cuantitativo
Análisis cuantitativo
Análisis cuantitativoÍndice de McReynols
Integración de picos cromatográficos
Errores de integración de picos cromatográficos.
Errores de integración de picos cromatográficos
Errores de integración de picos cromatográficos.
Errores de integración de picos cromatográficos.
Original Valle a Valle
Errores de integración de picos cromatográficos
Factor de asimetría
Errores de integración de picos cromatográficos
Minutos Minutos
Minutos Minutos
Errores de integración de picos cromatográficos
Errores de integración de picos cromatográficos
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Validación
• Validación es la confirmación mediante el suministro deevidencia objetiva de que se han cumplido los requisitospara el uso o aplicación de un método en consideración .
Parámetros de validación:
*Incertidumbre de medida
*Intervalo de trabajo
*Límite de cuantificación
*Límite de detección
*Exactitud
*Repetibilidad
*Reproducibilidad
Validación
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Aplicaciones
Pigmentos, proteínas, azúcares,ácidos grasos, contaminantes endisolventes, reactivos, cristalería yotros aparatos de procesamientode muestra que obstaculizan ladetección de pesticidas.
*Soluciones para calibración del equipo
* Solución de 0,6 ppm
* Solución de 1 ppm
* Solución de 10 ppm
* Solución de 14 ppm
* Muestra para la validación del método
* Muestra de 0,03ppm Ethoprophos
Determinación de pesticidas en alimentos
PROTOCOLO DE ANÁLISIS
*Recolección de la muestra
*Preparación de la muestra
*Proceso de extracción
*Proceso de limpieza
*Proceso de concentrado
*Almacenamiento
*Cuantificación mediante Cromatografía Gaseosa
*Validación del método analítico
Determinación de pesticidas en alimentos
Muestras
CLASIFICACION DE PRODUCTOS EJEMPLOS
NATURALEZA DE LAS MUESTRAS
PRIMARIAS QUE HAN DE
TOMARSE
TAMAÑO MINIMO DE CADA
MUESTRA DE LABORATORIO
Productos frescos de tamaño pequeño,
generalmente unidades < 25 g
Bayas, guisantes,
aceitunas
Unidades enteras, envasadas o
tomadas con un instrumento de
muestreo
1 Kg
Productos frescos de tamaño medio,
generalmente unidades
25 - 250 g
Manzanas, naranjas Unidades enteras1 Kg
(al menos 10 unidades)
Productos frescos de tamaño grande,
generalmente unidades
> 250 g
Coles, pepinos, uvas
(racimos)Unidades enteras
2 Kg
(al menos 5 unidades)
Determinación de pesticidas en alimentos
Determinación de pesticidas en alimentos
Determinación de pesticidas en alimentos
Determinación de pesticidas en alimentos
Determinación de pesticidas en alimentos
Detector: Nitrógeno/Fosforo NPD 260°C
Inyector: Automático de líquidos. Splitless a 250°C
Columna:
Capilar N9316023
Phase: Elite 1
Dimensiones:
Longitud: 30 m. Diámetro Interno: 0,32mm
Rango de Temperatura: -60 a 330/350°C
Rampa del Horno: RATE TEMPERATURE °C HOLD
Inicial 0,00 50 0,00
1 4,00 250 10,00
2 0,00 0,00 0,00
3 0,00 0,00 0,00
Determinación de pesticidas en alimentos
Determinación de pesticidas en alimentos
C1 = concentración del analito (mg/Kg)
C2 = concentración del estándar de calibración (mg/Kg)
µC1 = incertidumbre de C1
V1 = volumen de aforo de las muestras (mL)
µV1 = incertidumbre de V1
V2 = volumen tomado de la solución estándar (mL)
µV2 = incertidumbre del V2
2
2
2
2
1
1
2
1
122
+
+
=
V
V
V
V
C
CCC
2211 VCVC =
Determinación de pesticidas en alimentos
Muestra Ventajas Desventajas
Sangre (Total
/Suero/plasma)
Detecta Droga, análisis cuantitativo
Volumen reducido, bajas concentraciones, droga padre y metabolitos
Orina Volumen elevado, altas concentraciones
No siempre disponible, metabolitos,
análisis cuantitativo no siempre útil
Contenido Gástrico
Altas concentraciones Muestra variable, No siempre útil
Pelo y uñas Siempre disponible Requiere alta sensibilidad, exposición de semanas a meses
Humor Vítreo Putrefacción limitada Volumen limitado
Vísceras Altas concentraciones Análisis cuantitativo difícil de interpretar, interferencias
Determinación de fármacos de abuso
Determinación de fármacos de abuso
Disolventes residuales
Disolventes residuales
Disolventes residuales
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Nuevos avances
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Nuevos avancesMicro CG
Es una nueva tecnología en Cromatografía de Gases basada en los últimos desarrollos de la industria de micro-chip de silicio,quepermite la miniaturización del sistema cromatográfico.
• Para análisis de muestras gaseosas o en forma vapor
• Análisis ultrarrápidos: 15-60 segundos (típico)
• Detección universal a alta sensibilidad (~ 1 ppm)
• Manejo muy sencillo
• Portátil : análisis tanto en Laboratorio como en campo.
• Control total desde software (local o remoto)
*
1. AGUA
2. DICLOROMETANO
3. 1,2-DICLOROETILENO
4. TRICLOROMETANO
5. 1,1,1-TRICLOROETANO
6. 1,2-DICLOROETANO
7. TETRACLOROMETANO
8. 1,1,2-TRICLOROETILENO
9. 1,1,2,2-TETRACLOROETILENO
10. CLOROBENCENO130 sg
Nuevos avancesMicro CG