GC Instrumentation 1

8/16/2019 GC Instrumentation 1

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Cromatografía de Gases

(Gas Chromatog raphy) Equipamento básico

Gas transportador

Inyectores

Columnas (fases estacionarias)

Temperatura de la columna

Detectores

Aplicaciones


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GAS TRANSPORTADOR

• El gas portador cumple básicamente dos propósitos:

Transportar los componentes de la muestra, y crear unamatriz adecuada para el detector.

• Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:

– Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con lamuestra como con la fase estacionaria)

– Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosa

– Fácilmente disponible y puro

– Económico, no inflamable

– Adecuado al detector a utilizar

Impu rezas típicas en y sus efecto s: oxida / hidroliza algunas FE

Incompatibles con DCE.H2O, O2

Hidrocarburos ruido en señal de FID


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Requisitos:

$$$ Gases de alta pureza $$$

COMPATIBLE CON EL DETECTOR

Cada detector REQUIERE un gas de arraste específico para un

mejor funcionamento.Gas de arrastre vs detecto r:

He, H2DCTFID N2, H2

DCE N2, Ar + 5% CH4

C o s t o

Pureza

A B

C

A = 99,995 %

B = 99,999 %

C = 99,9999 %


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Alimentación del gas de arrastre

Componentes necesarios:

Reguladores de presiónFiltros para purificar

1

2

34

5

6

1 - Cilindro de gas2 - Regulador de presión externo

3 - Trampas para eliminar impurezas: O2 y H2O

4 - Regulador de presión interno

5 - Regulador de flujo (Controlador Diferencial de Flujo)

6 - Medidor de flujo (Rotámetro)Nota: Tubos y conexiones en acero inoxidable o cobre


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INYECTORES

Los dispositivos para inyectar la muestra (generalmente

dispositivos de vaporización instantanea) permiten laintroducción rápida de la muestra en la columna.

Injecc ión ins tantánea

Injección lenta

t = 0

t = x

t = 0

t = x


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En el puerto de inyección se lleva a cabo laintroducción de la muestra

Inyectores convencionales


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“Split” “Splitless”

Modo con división – para analitos en concentraciones altas

Modo sin división – para analitos en concentraciones traza

Inyector split / splitless


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• Se utiliza básicamente para aquellos solutos que son

termolábiles y para los que tienen puntos de ebullición altos.

• La inyección se hace directamente en la columna manteniendo

la temperatura inferior al punto de ebullición del disolvente.

• La zona de inyección se refrigera con aire.

• Aumento brusco de temperatura después de la inyección.

“On-column”

Inyector “on-column”


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Inyección “on-column”

1 2 3

1 – Introducción de la aguja en el inicio de la columna

2 – Inyección y vaporización instantanea en el inicio de la columna

3 – Vapor de la muestra fluye por la columna


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Se puede emplear en modo “split” o “splitless”. Tiene la ventaja de

que se puede trabajar de forma isobárica e isotérmica o bien

empleando rampas de presión y temperatura.

Se puede enriquecer la muestra dentro del inyector, introduciendo

grandes volúmenes de muestra.

Inyector de vaporización detemperatura programada (PTV)


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Parametros de inyección

TEMPERATURA DEL INYECTOR suficientemente elevada paravaporizar la muestra (>50ºC del p.e. del componente menos

volátil)

VOLUMEN DE INYECCION

COLUMNAMuestrasgaseosas

Muestraslíqu idas

empacadas = 3,2 mm ( 1 / 4”)

0,1 ml ... 50 mL0,2 L ... 20 L

capilares = 0,25 mm

0,001 ml ... 0,1 mL0,01 L ... 3 L

Sólidos: d isueltos en un solv ente adecuado


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The packing was adjusted so that the syringe tip

penetrated about 2 mm. The PTV inlet was

heated from 8O C to 4OO C at an average rate of

14 C/s. It was held at 4OO C isothermally for hot

split injection. A 25 meter by 320 µm i.d. fused

silica column, coated with 0.25 µm bonded

dimethylsilicone stationary was used throughout

with helium carrier gas at an average linear

velocity of 100 cm/s.


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COLUMNAS-FASE ESTACIONARIA


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ColumnasTipos de columnas

• Empacadas

– Analíticas

– Preparativas• Capilares

– P.L.O.T. (Porous Layer Open Tubular )

– W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular ) – S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular )

– B.P.O.T. (Bonded Phase Open Tubular )


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Tubo abierto “capilar”

- P.L.O.T. (Porous layer Open Tubular)

- W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular )


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B.P.O.T. (Bonded phase Open Tubular)

S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular )


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Factores que afectan laeficiencia de una columna

Tipo de columna

Longitud de la Columna

Diámetro de la Columna (1/4", 1/8", 1/16" d.e.)Tamaño de las partículas del relleno

Naturaleza de las fases

Cantidad de fase estacionaria

Temperatura de la columnaVelocidad del gas portador

Cantidad de muestra inyectada

Material del cual está elaborada la columna


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Empacadas vs tubo abierto

•SKOOG,Douglas y LEARY,James. Análisis Instrumental . 4ª Edición. McGraw-Hill. España.1994


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Soportes sólidos

• Elevada superficie por unidad de volumen

• Estabilidad térmica

• Dureza mecánica suficiente para quepueda resistir los procedimientos de

revestimientos y relleno

• Inactividad química o de adsorción

• Baja resistencia al paso de la fase móvil


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dimethyldichlorosilane


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Woolley et al. 1986. Deactivation of Small

Diameter Fused Silica Capillary Columns with

Organosilicon Hydrides. Journal of High

Resolution Chromatography &Chromatography Communications. 9, 506-514


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Al aumentar el diámetro se disminuye el tiempo de análisis porque se trabaja a flujos


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au e a e d á e o se d s uye e e po de a á s s po que se abaja a ujos

mayores. En contraparte se daña la resolución. Cuantos más compuestos hayan

menor diámetro de columna debería usarse.


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Cortes, Pfeiffer and Richter. 2005, Journal of Separation Science. 8 , 469-474.


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Factores que afectan laeficiencia de una columna

Tipo de columna

Longitud de la Columna

Diámetro de la Columna (1/4", 1/8", 1/16" d.e.)

Tamaño de las partículas del relleno

Naturaleza de las fases

Cantidad de fase estacionaria

Temperatura de la columnaVelocidad del gas portador

Cantidad de muestra inyectada

Material del cual está elaborada la columna


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Fase estacionaria: líquidos deposi tados sobre unasuper f ic ie (sól idos porosos iner tes, columnas empacadas; tubos

f inos de materiais iner tes (columnas capi lares)

FE

líquida

SUPORTESólido inerte

poroso

Tubo capilar dematerial inerte

Fase estacionaria: sólidos Columnas empacadas con mater ialf inamente granulado o deposi tados sobre la super f ic ie in terna del

tub o (capilares)

Minimización de perdida de FE líquida por volatilización:

Entrecruzada: cadenaspoliméricas quimicamente

ligadas entre si

Quimicamente ligadas: cadenaspoliméricas soportas o ligadas

químicamente


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Fase estacionaria sólida

En general poco usada. Pero útil en análisis de gases inorgánicos (Porejemplo en analizador elemental, en Dumas). Algunas aplicacionesen separación de isómeros y en hidrocarburos de bajo peso molecular.


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Porasil B packed column


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VOCOL® column (diphenyl

dimethyl polysiloxane with

crosslinking moieties)


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Gaseous products were analyzed by GC equipped with a TCD and a Carbosphere

GC column.


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Fases estacionarias típicas en columnas capilares


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http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/propphase1.htm


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También chequearon cromatogramas en una DB-XLB column Bonded cross-linked .. Equivalente a 5 % phenyl-methylpolysiloxane

pp


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