detectores en cromatografía de gases karla acevedomelissa ramírez sergio huescalaura rivero...

Detectores en Cromatografía de Gases

Karla Acevedo Melissa RamírezSergio Huesca Laura RiveroEsteban Polanco Elisa Santos

Revela la presencia de las sustancias eluídas a la salida de la columna cromatográfica.

Es capaz de convertir una propiedad física, no medible directamente, en una señal elaborable y ofrecernos información sobre la naturaleza y magnitud de la propiedad física.

Funciona comparando una propiedad física entre el gas portador puro y el mismo gas portador llevando cada uno de los componentes que previamente se han separado en la columna traduciéndolo en una señal que se amplificará mediante un registrador gráfico ó integrador permitiendo indicar el momento que salen de la columna los componentes.

Un Detector de cromatografía de gases

Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle, Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551

Se localiza en la salida de la columna de separación, reacciona ante la presencia de los componentes individuales conforme abandonan la columna.El volumen del detector debe ser pequeño para prevenir el remezclado de los componentes separados en la columna.


La salida eléctrica analógica del detector se amplifica y después se envía directamente a un registrador de tira continua, o se convierte en una señal digital y se envía a un sistema de

microcomputadora.


Los detectores usados en cromatografía de gases pueden dividirse en forma genérica en

- Universales - Tienen la ventaja de responder ante cualquier compuesto que eluya de la columna, sin embargo cuando se procede al análisis de mezclas complejas tiene serios inconvenientes

- Específicos – Tiene la ventaja de responder únicamente frente a un grupo limitado de compuestos, ofreciendo cromatogramas muy simplificados

- Selectivo - Son aquellos que la superficie absorbente tiene distinta respuesta según sea la longitud de onda de la radiación incidente. Entre ellos están las fotocélulas y los fotomultiplicadores

Clasificación


Existen otro tipo de clasificaciones que no son menos importantes pero no es muy común clasificarlos así.

Detectores Destructivos y No destructivos

Detectores según su modo de respuestaDependientes del Flujo MásicoDependiente de la Concentración

Detectores según el proceso de detección

Clasificación

TIPOS DE DETECTORES

Detectores de conductividad térmica (TCD)

Tipo de muestras: Detector Universal.

Cualidades:• Simples • Intervalo dinámico bastante

lineal • No destruye la muestra• Los solutos se pueden

recuperar tras su detección. Desventajas: • Menor sensibilidad a frente

otros detectores.

Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental; 5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769. Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed; McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.

Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and company; EUA, 200; pp 541-543.

Detector de ionización de flama. (FID)Forma una llama que ioniza el eluato, produciendo radicales

C-H y éstos producen iones .

Tipo de muestra: hidrocarburos. Selectividad: Sustancias que

contengan uniones C-H en su estructura.

Cualidades: • Muy sensible • Poco ruidoso.• Da una respuesta bastante lineal.• Resistente y fácil de usar. Desventajas:• Destruye la muestra.

Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental; 5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769. Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed; McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.

Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and company; EUA, 200; pp 541-543.

Detector de fotoionización

• Utiliza una fuente de UV de vacío para ionizar compuestos aromáticos y no saturados, pero apenas responde a hidrocarburos saturados.

• Recoge y mide los electrones producidos por ionización de estos compuestos.

Harris, D. Análisis quimico cuantitativo. Editorial Reverté. 2da ed. España. 2001, pp 672

Detector fotométrico de llama

• Mide la emisión óptica procedente del fósforo, azufre, plomo, estaño y algún otro elemento concreto.

• Cuando el eluato pasa por una llama de H2-aire, análoga a la del detector de ionización de llama, los átomos excitados emiten luz característica.

Harris, D. Análisis quimico cuantitativo. Editorial Reverté. 2da ed. España. 2001, pp 672

Detector de captura electrónica (ECD)

• El efluente pasa sobre un emisor β (Ni-63) y un electrón de éste provoca la ionización del gas portador y se produce una ráfaga de electrones.

• En ausencia de especies orgánicas se obtiene una corriente constante, pero en presencia de ellas la corriente disminuye por su tendencia a capturar electrones.

• Es muy sensible a compuestos con grupos funcionales electronegativos como halógenos, peróxidos, nitro y quinonas. Insensible a grupos como aminas, alcoholes e hidrocarburos.

Skoog A. D, Holler J. F, Nieman T. A. Principios de Análisis instrumental. 5°edición. Editorial Mc Graw Hill/ Interamericana Aravaca (Madrid), 2001. Pp. 767-768

Éstos detectores son altamente sensibles y no alteran la muestra de manera significativa.


Detector termoiónico (TID)• El detector termoiónico también llamado “de llama alcalina” es un

FID modificado poniendole una bolita de vidrio que contiene RbSO4.

• Selectivo de los compuestos orgánicos que contengan átomos de fósforo y nitrógeno.

• Comparado con un FID normal, es unas 500 veces más sensible para los compuestos que contienen fósforo y unas 50 veces más sensible a las especies nitrogenadas.

• No se puede usar N2 como gas acarreador.


Un detector termoiónico posee la siguiente configuración:

1.-El gas de la salida se mezcla con hidrógeno, pasa a través de la llama, y se quema.

2.-El gas caliente fluye alrededor de una bola de silicato de rubidio calentada

eléctricamente, la cual se mantiene a unos 180 V con respecto al colector.

3.-La bola caliente forma un plasma que alcanza una temperatura de 600 a 800°C.

4.-Al pasar por el plasma se forman una gran cantidad de iones a partir de las

moléculas de fósforo y nitrógeno, las cuales de utilizan para la determinación de los

compuestos

5.-Al tener el medio conductor dicha diferencia de potencial permite la aparición de

una pequeña corriente eléctrica amplificable y medible. Por lo general, la intensidad

de la corriente será proporcional al número de iones formados, y por tanto a la

cantidad de analito.


Detector de Emisión Atómica

• Utiliza la intensidad de una luz emitida por flama, plasma o chispa, a una longitud de onda particular, para cuantificar elementos.


Detector de Quimioluminiscencia

• La reactividad de compuestos que contienen sulfuro permite su detección.

• Los compuestos con sulfuro dan ciertas propiedades a alimentos y bebidas, y están presentes en el petróleo.

se oxida el sulfuro a SO2

reacciona con H2 y produce

SO

reacciona con O3 formando SO2 excitado

El SO2 genera luz cuando

regresa a su estado basal.

Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260-261.

• Ventjas: bajo límite de deteccióm, analiza hasta picogramos.

• El uso de este detectorcombina la especificidad y la supresión de la matriz, en un nivel de de detección bajo.

Detector de Quimioluminiscencia

Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260-261.

De transformada de FourierHaz de radiación es

generado por la fuente

Se dirige al interferómetro

Rayo láser de He-Ne para conocer la longitud a la que se

da la absorción

Un espejo conduce el rayo hacia la

muestra

El rayo pasa por la muestraLlega a un detector

El interferómetro , que sustituye a un monocromador, es fundamental ya que proporciona un interferograma (representación de la intensidad vs. Tiempo).Una operación matemática (transformada de Fourier), permite separar las frecuencias de absorción individuales, produciendo un espectro.

Sierra, I., Pérez, D., Gómez, S., Morante, S. Análisis Instrumental. Netbiblo: España, 2010. pp. 79-80.

De transformada de Fourier

• Ventajas: Gran sensibilidad, buena resolución, alta velocidad de adquisición de datos.

• Desventajas: Costosos, necesitan un ordenador que decodifique los datos.


COMPATIBILIDAD DE LOS DETECTORES CON LA FASE ESTACIONARIA

Ionización por Flama

En columnas capilares angostas requiere un

gas soporte para mayor sensibilidad

(N2)

Flujo total (columna + gas

soporte) preferente: 20-60

mL/min

Cantidad mínima detectable de compuestos

orgánicos: 10-100 pg, dependiendo de la estructura.

Jennings, W., Shibamoto, T. Qualitative Analysis of Flkavor and Fragrance Volatiles by Glass Capillary Gas Chromatography. Academic Press: EUA, 1980.McMinn. D. Gas Chromatograpgy: Detectors: General. Gonzaga University: EUA, 2000.

Conductividad TérmicaMayormente para

columnas empacadas

En celdas de 5 µL se recomienda el uso

de gas soporte.

Celdas de 100 µL se usan con columnas

de 530µm de diámetro sin gas

adicional.

Columnas capilares pueden usarse, pero con menor

sensibilidad.

El uso de capilares con diámetros

mayores (0.75 mm) aumenta la

sensibilidad.


Espectrómetro de Masas

La interfase debe tener un volumen muerto

mínimo.

La interfase debe reducir la presión

Con columnas empaquetadas

debe reducirse el flujo que entrará al

espectrómetro usando

separadores.


De Captura de Electrones

Usa Nitrógeno como gas soporte

La sensibilidad se duplica si se emplea

Argón en vez de Nitrógeno.


Ejemplos de acoplamiento

• Inyector: Split/splitless• Detector de Ionización por Flama• Columna: 30m×320µm×0.25µm• Fase estacionaria: HP-Innowax

(polietilenglicol)

Para detectar conservativos en alimentos

• Inyector: Split/splitless• Detector de Captura de Electrones• Columna: 30m×320µm×0.25µm• Fase estacionaria: Agilent J&W HP-1701 • Gas Portador: N2

Para detectar pesticidas en

alimentos

Agilent Technologies. GC & GC/MS Columns. http://www.chem.agilent.com/en-US/products-services/Columns-Sample-Preparation/GC-GC-MS-Columns/Capillary/HP-INNOWax/Pages/default.aspx

Consultado Marzo 2014

Referencias • Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt, Dean John A., Frank A. Seattle,

Métodos Instrumentales de Análisis, Grupo Editorial Iberoamericana, 2004, pp. 543 – 551

• Skoog, D.; Holler J.; Nieman, T.; Principios de análisis instrumental; 5ª ed; Mc-GRAWHILL; España, 2003; pp.765-769.

• Skoog, D.; West, D.; Holler, J.; Crouch, S.; Química Analítica; 7ª ed; McGRAW-HILL; México, 2001; pp. 690-691.

• Harris, D.; Quantitative Chemical Analysis; 7ª ed; Freeman and company; EUA, 2001; pp 541-543, 693.

• Mondello, L. Comprehensive Cromatography in Combination with Mass Spectrometry. John Wiley & Sons Inc.: EUA, 2011. pp. 260-261.

• Sierra, I., Pérez, D., Gómez, S., Morante, S. Análisis Instrumental. Netbiblo: España, 2010. pp. 79-80.

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