Cromatografía de gases (GC o GLC)

- Mar 12, 2018 -

La cromatografía de gases (GC o GLC) es una técnica analítica de uso común en muchos laboratorios de investigación e industriales para el control de calidad, así como para la identificación y cuantificación de compuestos en una mezcla. La GC también es una técnica utilizada con frecuencia en muchos laboratorios ambientales y forenses porque permite la detección de cantidades muy pequeñas. Se puede analizar una amplia variedad de muestras siempre que los compuestos sean suficientemente estables térmicamente y razonablemente volátiles.


¿Cómo funciona la cromatografía de gases?



Al igual que para todas las demás técnicas cromatográficas, se requieren una fase móvil y una estacionaria para esta técnica. La fase móvil (= gas portador) está compuesta por un gas inerte, es decir, helio, argón o nitrógeno. La fase estacionaria consiste en una columna empaquetada en la que la empaquetadura o el propio soporte sólido actúa como fase estacionaria, o se recubre con la fase estacionaria líquida (= polímero de alto punto de ebullición). La mayoría de los cromatógrafos de gases analíticos usan columnas capilares, donde la fase estacionaria cubre las paredes de un tubo de pequeño diámetro directamente (es decir, 0.25 película μm en un tubo de 0,32 mm).

La separación de los compuestos se basa en las diferentes fuerzas de interacción de los compuestos con la fase estacionaria (regla "similar a la de los disolventes disueltos"). Cuanto más fuerte es la interacción, más tiempo interactúa el compuesto con la fase estacionaria, y más tiempo lleva migrar a través de la columna (= mayor tiempo de retención). En el ejemplo anterior, el compuesto X interactúa más fuerte con la fase estacionaria, y por lo tanto carece del compuesto O en su movimiento a través de la columna. Como resultado, el compuesto O tiene un tiempo de retención mucho más corto que el compuesto X.


¿Qué factores influyen en la separación de los componentes?

1. Presión de vapor

El punto de ebullición de un compuesto a menudo está relacionado con su polaridad (ver también el capítulo de polaridad). Cuanto menor es el punto de ebullición, mayor es la presión de vapor del compuesto y el tiempo de retención más corto generalmente es porque el compuesto pasará más tiempo en la fase gaseosa. Esa es una de las principales razones por las que los solventes de bajo punto de ebullición (es decir, dietil éter, diclorometano) se usan como solventes para disolver la muestra. La temperatura de la columna no tiene que estar por encima del punto de ebullición porque cada compuesto tiene una presión de vapor distinta de cero a cualquier temperatura dada, incluso sólidos. Esa es la razón por la que podemos oler compuestos como alcanfor (0.065 mmHg / 25 o C), isoborneol (0.0035 mmHg / 25 o C), naftaleno (0.084 mmHg / 25 o C), etc. Sin embargo, sus presiones de vapor son bajas en comparación a líquidos (es decir, agua (24 mmHg / 25 o C), acetato de etilo (95 mmHg / 25 o C), éter dietílico (520 mmHg / 25 o C).

2. La polaridad de los componentes frente a la polaridad de la fase estacionaria en la columna

Si la polaridad de la fase estacionaria y el compuesto son similares, el tiempo de retención aumenta porque el compuesto interactúa más fuerte con la fase estacionaria. Como resultado, los compuestos polares tienen tiempos de retención largos en fases estacionarias polares y tiempos de retención más cortos en columnas no polares que usan la misma temperatura. Las fases estacionarias quirales que se basan en derivados de aminoácidos, ciclodextrinas y silanos quirales son capaces de separar enantiómeros porque un enantiómero interactúa ligeramente más fuerte que el otro con la fase estacionaria, a menudo debido a efectos estéricos u otras interacciones muy específicas. Por ejemplo, se usa una columna de ciclodextrina modificada en la determinación del exceso enantiomérico en el experimento de epoxidación quiral (Chem 30CL).

3. Temperatura de la columna

Una temperatura de columna excesivamente alta da como resultado un tiempo de retención muy corto pero también una separación muy pobre porque todos los componentes permanecen principalmente en la fase gaseosa. Sin embargo, para que ocurra la separación, los componentes deben poder interactuar con la fase estacionaria. Si el compuesto no interactúa con la fase estacionaria, el tiempo de retención disminuirá. Al mismo tiempo, la calidad de la separación se deteriora, porque las diferencias en los tiempos de retención ya no son tan pronunciadas. Las mejores separaciones se observan generalmente para gradientes de temperatura, porque las diferencias en polaridad y en puntos de ebullición se usan aquí.

4. Tasa de flujo de gas portador

Un alto índice de flujo reduce los tiempos de retención, pero también se observaría una separación deficiente. Al igual que en el caso anterior, los componentes tienen muy poco tiempo para interactuar con la fase estacionaria y simplemente se empujan a través de la columna.

5. Longitud de columna

Una columna más larga generalmente mejora la separación. La desventaja es que el tiempo de retención aumenta proporcionalmente a la longitud de la columna y también se observará un aumento significativo del pico debido a una mayor difusión longitudinal dentro de la columna. Hay que tener en cuenta que las moléculas de gas no solo viajan en una dirección sino también hacia los lados y hacia atrás. Este ensanchamiento es inversamente proporcional al caudal. El ensanchamiento también se observa debido a la tasa finita de transferencia de masa entre las fases y porque las moléculas están tomando caminos diferentes a través de la columna.

6. Cantidad de material inyectado

Idealmente, los picos en el cromatograma muestran una forma simétrica (curva gaussiana). Si se inyecta una gran cantidad de la muestra, los picos muestran una cola significativa, lo que causa una separación más pobre. La mayoría de los detectores son relativamente sensibles y no necesitan mucho material para producir una señal detectable. Estrictamente hablando, bajo condiciones estándar solo el 1-2% del compuesto inyectado en el puerto de inyección pasa a través de la columna porque la mayoría de los instrumentos de GC se operan en modo dividido para evitar la sobrecarga de la columna y el detector. El modo splitless solo se usará si la muestra tiene una concentración extremadamente baja en términos del analito.

7. Conclusión

Las altas temperaturas y las altas tasas de flujo disminuyen el tiempo de retención, pero también deterioran la calidad de la separación.

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