Inyectores de Cromatografía gas

Introducción Intro ducción a la Cromatografía Cromatografía Gas

V.Ferreira. Universidad de Zaragoza

Vicente Ferreira Vicente Ferreira González Dpt. Química Analítica, Facultad de Ciencias. Universidad Univ ersidad de Zaragoza



Gas portadores en GC 

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El gas, en e n la mayor parte de los casos, sólo actúa como transportador transport ador de especies, especie s, no interactuando con la fase estacionaria estaci onaria ni con los analitos (casos extremos en CGS) Los gases portadores más habituales son el nitrógeno, el hidrógeno y el helio Las diferencias diferenci as entre uno y otro radican principalmente principa lmente en su viscosidad y densidad, que determinan dos cuestiones fundamentales:  

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La caída de presión p resión a través de la columna Los coeficientes de difusión de los analitos

Los coeficientes coeficie ntes de difusión determinan su comportamiento dinámico (gráficas (gráf icas de Van Van Deemter) Dee mter)



Gases portadores Conductividad Térmica (108W m-1 K-1)

Viscosidad (10-7Pa s)

Densidad (Kg m-3)

Hidrógeno

16,75

84

0,0899

Nitrógeno

2,39

166

1,2505

Helio

14,07

186 Determina caída de presión

0,1785 Determina coeficientes de difusión

Gas

Al tur a equivalente del p lato teórico (mm)

Nitrógeno

0.6 Helio 0.4 Hidrógeno 0.2

10

20

30

40

50



Gases portadores: visión gener general al 

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Nitrógeno: el que más eficiencia efi ciencia (menor H) ofrece, pero p ero lo hace a menor velocidad. Además, Además, en que nos apartamos aparta mos del mínimo, la eficiencia efic iencia decrece rápidame rápidamente. nte. Es además muy viscoso y denso, denso, por lo que la caída de presión será grande El Hidrógeno permite alcanzar buenas eficiencias ef iciencias a altas velócidades, velócidades, apenas varía H al variar U, además además es muy ligero y fluido. f luido. Es algo más peligroso, eso sí… El Helio proporciona eficiencias aceptables a velocidades altas. H varía con U algo más. Es viscoso, por lo que se necesitan altas altas presiones. Pero es seguro y no se ioniza en el MS. Pero es caro y la perspe per spectiva ctiva es a que se agote



Flujo y temperatura 

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Debido a la dependencia de la l a viscosidad del gas con la Temperatura , si mantenemos la Presión Pres ión del gas portador constante durante un programa de temperaturas, el flujo irá disminuyendo disminuyendo (el gas g as se hace menos denso y más viscoso) viscoso) Para mantener un f lujo de gas constante constante durante un programa de temperatu temperaturas, ras, necesitaremos ir i r aumentando aumenta ndo la Presión de gas portador Como consecuencia de la caida de presión a lo largo de la columna (tanto mayor cuanto más largo y estrecho sea el capilar), el flujo en realidad no será constante por lo que hay que distinguir entre flujo f lujo a la entrada, a la salida y flujo f lujo promedio. La aplicación “HerramientasGC” te permite estimar fácilmente esos parámetros para cualquier cualquie r sistema

Presión necesaria nducción ecesaria para man tener 1 mL/minGas en un capila c apilarr Introducción Intro a lamantener Cromatografía Cromatografía de 50 m x 0,32 mm


80

Se trata en todos los casos de flujos promedio.

70 60

) a p50 K ( n40 ó i s e 30 r P

hidrógeno helio

20

nitrógeno

10 0 0

10 0

2 00

300

40 0

Dentro del tubo hay una caída de presión, por lo que el flujo varía longitudinalmente

Temp (ºC)

Flujo obtenido obt enido a 50 KPa en un capilar de d e 50 m x 0,32 0,32 mm 2,5 2 n i m / 1,5 L m o 1 j u l F

hidrógeno helio nitrógeno

0,5 0 0

100

200

Temp (ºC)

3 00

4 00



Sistemas de contr Sistemas control ol de flujo electrónico 

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Son sistemas que regulan la presión en cabeza de columna en el tiempo, tiempo, de forma que el flujo f lujo y la velocidad velocidad lineal del gas gas portador puedan mantenerse constantes durante un gradiente gradiente de temperatura. Los sistemas lo hacen realizando exactamente los cálculos que nosotros hemos hem os hecho y programando la presión necesaria para mantener el flujo f lujo deseado (o velocidad lineal) Para ello, lógicamente, lógicamente, se han de suministrarle sumini strarle al sistema los datos de longitud y diámetro de columna y tipo de gas portador



Flujo y velocidad lineal 

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El flujo f lujo tiene importancia importa ncia sobre todo todo en la inyección, inyección, pero el parámetro con peso en la eficiencia efi ciencia es la velocidad lineal line al (Uo) Al igual que el flujo f lujo dentro de la columna columna no es constante, constante, la velocidad velocidad lineal tampoco tampoco lo es, por por lo que el parámetro parámetro que mayor importancia tiene es la velocidad lineal promedio Esta velocidad lineal l ineal promedio se puede determinar a través través del flujo y además se puede medir experimentalmente de manera fácil La diferencia entre la velocidad lineal de entrada y la de salida es tanto t anto mayor cuanto mayor sea la caída de presión, lo que causa que en columnas columnas de mayor longitud las U opt sean más pequeñas pequeña s que en columnas más cortas



Medición práctica de la velocidad lineal 

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Medir el f lujo en los sistemas capilares con burbujímetros es bastante impreciso Es mucho más sencillo medir m edir el tiempo muerto mue rto mediante la inyección de una sustancia no retenida y calcular la velocidad lineal media como Uo=L/to Y el flujo f lujo medio será Fm=πr2L/to Para las columnas de reparto normales, los siguientes s iguientes componentes se emplean para medir to: Detector

Compuesto

FID

Metano, butano

ECD

Diclorometano*, freon 11*

NPD

Acetonitrilo*

MS, TCD

Metano, butano, argon, aire

*Requiere T col relativamente alta Siempre espacio de cabeza



Otros apuntes sobre los gases 

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Los gases portadores de cromatografía han h an de ser de alta pureza (>99,995%) (ojo (ojo que la certif certificación icación solo es hasta el 10% de volumen) volumen) La forma for ma normal de suministro suminis tro son balas de gas comprimido de 10000L, que suministran presiones de salida de hasta 20000 KPa (200 bar) –manorreductor – manorreductor de alta- que luego se reducen a entre 400 y 800 KPa (4 bar) La presión de entrada en el instrumento tiene que ser 2 bar superior a la Presión de trabajo para correcto funcionamiento También existen comerciales generadores de gases (O2, N2 y H2) En análisis de trazas, y a pesar de la la pureza, interesa colocar filtros anti O2 y anti H2O para proteger proteger las columnas polares y para mejorar la sensibilidad (a más sensibilidad más pureza requerida)





Inyección, visión general 

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Muestras gaseosas: Inyección Inyección directa mediante median te sistema de válvulas o mediante jeringa jeri nga Muestras líquidas: Inyectores Inyectores tradicionales split/splitless, split/splitless, on column o PTV Muestras capturadas o concentradas concentradas en sorbentes pueden desorberse des orberse de forma directa dando lugar lug ar a sistemas automáticos (sistemas de desorción térmica)



La inyección inyección de líquidos en un sistema sist ema de GC capilar ¿Por qué es tan crítica la inyección? Porque para que la cromatografía cromatograf ía funcione bien es preciso que la muestra (en realidad los analitos) se coloque en forma de banda fina fi na en la cabeza de la columna Porque un µL evaporado hace una nube de gas de 0,20, 21,0 mL m L y en un tubo capilar este volumen puede ocupar varios metros Porque si la evaporación la realizamos real izamos en un inyector anterior a la columna, meter este volumen al f lujo normal capilar (1 mL/min) se llevaría muchos segundos y procesos de destilación/adsorción/descomposición pueden alterar su composición 

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Cuestiones: 1.- ¿Cabrá el volumen en el inyector? (flashback) 2.- ¿Cuánto tardaré en introducirlo? 3.- ¿Cuánto ocupará dentro de la columna?



Volumen de evaporación y longitud ocupada ocup ada en la columna Mmol

d

mmol

gas 25ºC

agua

18

1

0,056

1,244

1,584

metanol

32

0,9

0,028

0,630

0,802

diclorometano

85

1,3

0,015

0,343

0,436

pentano

72

0,65

0,009

0,202

0,257

1 µL de

µl

µl

gas 100ºC

diametro (mm)-> (mm)->

0,1

0,15

0,2

0,25

0,32

0,53

Volumen Volumen ( L/cm)

0,079

0,177

0,314

0,491

0,804

2,206

L para 100 L (mm)

1273

566

318

204

124

45

L para 200 L (mm)

2546

1132

637

407

249

91

L para 500 L (mm)

6366

2829

1592

1019

622

227

L para 1 mL (mm) (mm )

12732

5659

3183

2037

1243

453

Es Intro la inyección tradicional, Introducción ducción a la Cromatografía Cr omatografía Gas consecuente con el principio básico de la cromatografía cromatografía

Esta solución consiste en V.Ferreira. Universidad de Zaragoza realidad en prescindir del inyector

¿Qué soluciones existen? 

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Introducir rápidamente sólo una fracción del volumen de gas en la columna (inyección en split) Meter la muestra líquida en la columna y dejar que se evapore primero el disolvente (inyección on-column) Introducir toda la muestra mue stra gas, pero consegui conseguirr que los analitos se queden retenidos en la cabeza de la columna (inyección (inyección splitless) Meter la muestra en un inyector frío, dejando que se evapore y elimine el disolvente primero (inyección splitless fría) Se requiere un inyector con temperatura mable

Se realiza en el mismo inyector que la split



El inyector clásico Jer inga de inye iny ección cción

Tuerca fijación sep tum Septum Entrada de gas portador. 20-60 mL por minuto

"glass insert" muestra uestra vaporiz por iza ada

BLOQUE DE DE INYECCION T ª > 200 °C HORNO CROMATOGRAFICO

Columna

Columna empaquetada

• Sólo hay una entrada y una salida • El caudal es relativamente alto (20-60 mL/min) por lo que la transferencia es rápida • La columna es ancha, por lo que la banda de muestra muestra ocupa poco poco • El volumen del insert viene a ser de 0,8-1,2 mL • La inyección se realiza en caliente (200-300ºC) • A menudo menudo se coloca lana de vidrio para facilitar retención de no volátiles • La únicas precauciones a tomar son la técnica de inyección y que la muestra vaporizada no supere el volumen de insert (flashback) Presentar la herramienta GC



Los problemas de inyectar con una jeringa en un inyector inyector calient caliente e Si se queda una gota colgando y retiramos rápidamente la jeringa, la gota se quedará atrapada en el septum Por el contrario, si la retiramos retir amos lentamente, el disolvente de la gota se evaporará y los analitos más pesados se quedarán en la punta de la jeringa (discriminación) Si queda líquido en la punta punt a metálica (o si ésta se introduce despacio), el líquido de dentro puede destilarse, enriqueciéndose en no volátiles (discriminación)



Influencia técnica inyección Caso 1: Inyección rápida antes de que la aguja se caliente

No hay discriminación en la jeringa (no hay destilación), PERO, la muestra no está vaporizada y podría contactar como líquido partes sucias y/o activas del inyector

Caso 2: Inyección rápida en aguja muy caliente No hay discriminación discriminación en la jeringa y la muestra se vaporiza de manera casi instantánea

Cualquier situación intermedia provoca discriminación discriminación en jeringa



Efectos de discriminación en la jeringa

Grob and Grob

Técnica de aguja caliente (hot needle): Tras coger la muestra, se aspira aire para que no quede líquido en el interior i nterior de la aguja Se introduce la aguja en el inyector caliente y se deja durante 5-10 s Se presiona rápidamente el émbolo 3-5 s después se retira la jeringa De esta forma se consigue que el líquido salga muy rápidamente y ya en forma de spray pre-vaporizado. No hay destilación.





El inyector split/splitless Relación de Split 1/50 Si la muestra vaporizada ocupa 1 mL, pasan a la la columna 1 de cada 50 µL, o sea 20 µL La anchura de la banda inicial es lo que ocupan esos 20 µL en la columna (unos 40 cm), en en unidades de tiempo, aproximadamente lo que tarda en evacuarse el insert (1,2 s) Purga septum (1-3 mL/min)

Gas portador 50 mL/min

Sello (O-ring)

muestra vaporizada y bien mezclada

Glass liner Tª > 200 °C Columna 1 mL/min

Válvula de aguja Split 49 mL/min HORNO CROMATOGRAFICO

Diámetro interno: 0,25 mm

Relación Split=1:50



Control de la inyección en Split Objetivo: Transferir Transferir a la columna una alícuota pequeña y homogénea de muestra en un tiempo rápido Conseguir evaporación rápida y buena mezcla

Variables V ariables importantes: Técnica de inyección y tipo de glass liner empleado: emplea do: Para conseguir buena mezcla Relación de split, caudal de gas portador y volumen de insert: Para modular el volumen de muestra introducida y la velocidad a la que se transfiere Riesgos a evitar: Backflash Backf lash (no superar volumen volumen de insert) Discriminación como consecuencia de vaporización incompleta Tiempo de transferencia demasiado largo (banda inicial ancha) o demasiado corto (vaporización incompleta) 

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Discriminación en la iny inyección ección Split Aguja de la jeringa

Glass insert

Gotitas enriquecidas en poco y nada volátiles

Vapor enriquecido en compuestos más volátiles

A la salida de Split

Tiene lugar cuando la vaporización de la muestra en la entrada de columna no es completa, existiendo una fracción vapor y una fracción en estado aerosol o líquido Las fracciones vapor y aerosol NO tendrán la misma composición, la primera enriquecida en componentes componentes volátiles y la segunda en menos volátiles

Distintos compuestos tendrán distintos La composición del vapor que entra patrones de vaporización y distintas en la columna NO es representativa relaciones de split, que además serán de la muestra inyectada influidos por pequeños cambios en la Columna capilar mecánica de la inyección (imprecisión) o en la composición de la matriz (efectos matriz)



Packing en la inyección fría rápida



Consecuencias prácticas Nunca hacer cuantificaciones cuantif icaciones con base en la relación de Split prefijada Utilizar siempre que se pueda, estándares estándares internos intern os similares a los analitos Emplear correctamente las técnicas de inyección No introducir cambios en el tipo tip o de insert, ni en la forma y posición de la lana de vidrio o empaquetamiento empaque tamiento Verificar V erificar la robustez robustez de la técnica de inyec inyección ción comprobando: 1. Su repetibilidad 2. Repetibilidad Repetibil idad con pequeños cambios de volumen volumen (50(50 150%) de inyección inyección 

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La relación de split 

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El papel más importante de la relación de split NO es regular la masa que entra, sino el tiempo de residencia en el inyector de los vapores de muestra y, por tanto, el tiempo de evaporación y la anchura de banda inicial El tiempo tie mpo de residencia tiene tie ne que ser suficiente suficie nte para la vaporización TOTAL TOTAL de la muestra y su mezclado, mezclado, y aparte de eso, lo más pequeño posible La mejor mej or relación de Split es la que proporciona proporciona ese tiempo de residencia adecuado, que será función del flujo de columna y columna y del volumen del volumen del insert



Tiempo de residenc residencia ia Se inyecta 1 µl hexano en un insert de diferentes volúmenes y a un flujo de columna de 1 ml/min. El tiempo evaporación es aprox. 0,15 s

INSERT DE 1 mL A. Rel. Split 0 Caudal total: 1 ml/min t residencia: 1 min

B. Rel. Split 5 C. Rel. Split 10 D. Rel. Split 50 E. Rel. Split 500 501ml/min 6 ml/min 11ml/min 51ml/min 0,12 s 10 s 5,6 s 1,2 s

INSERT DE 0,3 mL A. Rel. Split 0 Caudal total: 1 ml/min t residencia: 20 s

INSERT DE 0,1 mL A. Rel. Split 0 Caudal total: 1 ml/min t residencia: 6 s

B. Rel. Split 5 C. Rel. Split 10 D. Rel. Split 50 E. Rel. Split 500 501ml/min 6 ml/min 11ml/min 51ml/min 0,035 s 3,3 s 1,6 s 0,35 s

¿Cabrá en el insert? B. Rel. Split 5 C. Rel. Split 10 D. Rel. Split 50 E. Rel. Split 500 501ml/min 6 ml/min 11ml/min 51ml/min 0,012 s 1s 0,56 s 0,12 s



Inyección Split, valoración final 

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No es útil para análisis de trazas. Su rango de trabajo está entre los 20 y los 20000 ppm Produce cromatogramas cromatogramas muy limpios limp ios Bien practicada es muy cuantitativa Puesto que los tiempos tiem pos de residencia son cortos, los problemas de descomposición térmica no suelen ser se r muy intensos Siempre requiere cuantificación cuantif icación por estándar interno (como todos todos los análisis GC) GC ) Liners huecos con lana de vidrio silanizada silaniz ada o similar, similar, que favorezca favorezca el mezclado me zclado son una opción generalmente válida





La in inyecc yección ión Splitless Splitless ¡Ahora le va a costar a la muestra vaporizada entrar más de 1 minuto!

Glass liner Gas portador 2 mL/min

muestra vaporizada Válvula de aguja

Tª > 200 °C Split 0 mL/min

Columna 2 mL/min

HORNO CROMATOGRAFICO

¡La banda de muestra podría entrar varios m en la columna! Una vez que la muestra ha entrado, volvemos a abrir la válvula de split para eliminar eliminar vapores de disolvente



Proceso de preconcentración en cabeza de columna (cold trapping) Inyector (250ºC)

Horno cromatográfico 40ºC

Gas portador (no retenido) v=40 cm/s Disolvente volátil (no retenido) v=40 cm/s

columna Recorrido en 1 min 24 m 24 m

Compuesto ligero (poco retenido) v=10 cm/s

6m

Compuesto mediano (algo retenido) v=1 cm/s

0,6 m

Compuesto pesado (muy retenido) v=0,1 cm/s

6 cm



El cromatograma de la inyección splitless ¡La inyección splitless tiene que ser por fuerza una inyección en programa de temperaturas!

40ºC Disolvente; Tan ancho como entró

70ºC

100ºC

Compuesto poco retenido

130ºC

¡no hay diferencias con el pico en split!

Compuesto muy retenido ¡Hacer ejercicio 13a!

Ensanchamiento de picos en el tiempo “Efecto cold trapping” válido para componentes cuya temperatura de elución sea 80ºC superior a la inicial



Preconcentración por efecto solvente Inyector (250ºC)

columna Recorrido Gas portador (no retenido) v=40 cm/s en 1 min 24 m Disolvente semivolátil (condensa) y atrapa a los analitos (Temperatura (Temperatura de ebullición al menos 25ºC superior a la de columna). El film de disolvente crea una “macro”fase estacionaria temporal donde la retención es muy alta, siempre que los analitos se disuelvan bien en ese disolvente Horno cromatográfico 40ºC

Recorrido de disolvente y analitos en el 1er minuto: unos cm



Preconcentración por efecto solvente Inyector (250ºC)

Horno cromatográfico calentándose

columna

El disolvente se evapora, y los analitos se quedan en la fase estacionaria en forma de banda muy fina Durante este tiempo, virtualmente no ha habido cromatografía A partir de ahí sigue s igue el proceso cromatográfico



El cromatograma de la inyección splitless con efecto solvente ¡La inyección splitless tiene que ser por fuerza una inyección en programa de temperaturas!

40ºC Pico antes disolvente: distorsionado

70ºC

100ºC

Disolvente Compuesto poco retenido

130ºC

¡no hay diferencias con el pico en split!

Compuesto muy retenido

No hay ensanchamiento apreciable para prácticamente ningún pico Los compuestos que salgan antes del disolvente no son preconcentrados



Desarrollo de la in inyección yección Splitless La transferencia se ha de hacer a un caudal lento, por lo que no puede ser total (pero (p ero sí casi total). Pero hay que eliminar el resto final para evitar una cola de disolvente demasiado alta

1º.- Inyección 2 mL/min

2º.- Transferencia ransferenc ia 2 mL/min

3º.- Purga

22 mL/min

Evaporación y difusión Inyector, Tª > 200 °C 20 mL/min

2 mL/min

2 mL/min

2 mL/min



Aspectos cuantitativos cuantitativos de la inyección in yección Splitless 

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Es vital introducir los vapores de muestra muest ra de manera rápida (20-60 s) para que no difundan Para ello, es preciso asegurar que la velocidad velocidad del de l gas en el insert sea como mínimo de 2,5 volúmenes de insert/minuto inser t/minuto (tiempo (tiemp o de evacuación máximo máxi mo de 24 s) Esto puede ser problemático problemát ico con con gases lentos y sistemas sin control electrónico de la presión Puede ser necesario necesario ajustar ajustar el volumen de inyección inyección y el volumen del insert Los mayores problemas los tendremos con los analitos menos volátiles En los sistemas sistem as con control control electrónico, electrónico, subiremos la presión durante el periodo de splitless (pulso (p ulso de presión)



Transferencia en función del caudal Tasa de transferencia trans ferencia en un insert estándar (1 mL de volumen interno) 120 a 100 d i c u d o r t 80 n i a r t s e 60 u m e d 40 %

4 mL/min

2 mL/min 1 mL/min

0,5 mL/ min

20

0 0

100

tiempo (segundos)

200



Ejemplos 

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En un sistema GC-MS sin EPS el caudal de columna es de 1 mL/min. Con dicho caudal, el insert no debe tener más de 400 µL. Con tal insert, insert , no debemos inyectar más de 0,5 µL (problemas de “desbordamiento” del inyector) En los sistemas con control control Electrónico de la Presión, se aumenta el flujo de gas durante la transferencia hasta 3-4 mL/min, para asegurar una buena transferencia. Si la la inyección incluye efecto solvente, entonces la transferencia es algo más fácil. 2 mL/min puede ser suficiente en un insert estándar En ocasiones, un soporte sopor te de lana de vidrio facilita facilit a la evaporación y la transferencia, t ransferencia, pero ha de ser colocado de manera que no promueva mezcla



Problemas de distorsión cromatográfica en la inyección Splitless

Ensanchamiento Ensanchamiento de los picos en el espacio : Los picos se ensanchan adquiriendo forma de silla o bañera. El ensanchamiento es más patente en los componentes menos volátiles.



Ensanchamiento de picos en el espacio Inyector (250ºC)


columna

Los analitos se han focalizado en un punto único Inyector (250ºC)


columna

Los analitos se han focalizado en multitud de puntos



Ensanchamiento de picos en el espacio 

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Causado porque el disolvente condensado condensado no moja la fase condensada, “resbala” y se fragmenta en multitud multi tud de gotas gotas que pueden penetrar penet rar varios metros en la columna Los analitos se quedan focalizados en multitud de puntos diferentes Esto es consecuencia de incompatibilidad incompatibi lidad entre el disolvente y la fase estacionaria Soluciones:   

evitar la condensación (renuncian (ren unciando do al efecto solvente) acomodar polaridad solvente/columna emplear una precolumna de la polaridad adecuada (retention gap)



“Retention Gaps”   

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Son precolumnas sin fase estacionaria estacionar ia Deben estar desactivadas para inercia La desactivación desactivaci ón se puede realizar con distintos reactivos que dotarán dotarán a la superficie superf icie del tipo de propiedades deseadas Suelen Suele n tener el mismo diámetro que la columna Miden entre 1 y 5 m (más en la inyección on-column on-column de grandes volúmenes) Además de resolver resolver los problemas problemas del ensanchamient ensanchamiento o en el espacio, protegen a la columna de la entrada de no volátiles volátiles



La técnica del retention gap G R A E P T E N T I O N

INYECTOR HORNO

INYECTOR HORNO

Muestra condensada y fluyendo

Zona "mojada" por la muestra

C O L U M N A

evaporación del disolvente. Los solutos son rápidamente arrastrados por gas portador. zona de movimiento lento, los solutos son retenidos por la fase estacionaria

R E T E N T I O N G A C P O L U M

INYECTOR HORNO

banda de solutos reconcentrada



Inyección Splitless, resumen 

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Es una técnica útil para el análisis de trazas que requiere un control satisfactorio de la evaporación de la muestra, muestra, de la transferencia transferenci a de analitos y de la posible recondensación recondensación de vapores de disolv disolvente ente Está ligada ligada forzosamente al u uso so de programas programas de temperatura y a la inyección en condiciones de nebulización Es vital asegurar que no hay overfloading, overf loading, que la mezcla es la mínima posible, posible , que la transferencia es rápida y, si hay recondensación, emplear adecuadamente adecuadamen te la técnica del “retention gap” gap”



El inyector PTV (Programmed Temperature Vaporizer) 

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Se trata de un inyector inyector Split/Splitl Split/ Splitless ess con capacidad capacida d para cambiar su temperatura temperat ura de forma rápida rápida Su volumen interno suele ser inferior i nferior a los clásicos, lo que debe ser tenido en cuenta La programación de temperatura da mucha flexibilidad, derivada de diferenciar la evaporación de la transferencia Cuando se inyecta en frío se eliminan los problemas proble mas de jeringa Puede trabajar en modos Split/Splitless clásicos, en Splitless Splitless y Split frío y en el modo de inyección de grandes volúmenes volúmenes (Solvent (Solvent Split) Requiere un control electrónico de la presión Es más caro (3000-6000€) que un inyector Split/Splitless



Inyector Iny ector PTV El volumen del inyector (y del insert) es más pequeño, de unos 300 µL Su masa es menor Con frecuencia ponemos un soporte para facilitar la evaporación controlada de la muestra El sistema lleva tanto resistencias como sistemas de intercambio de calor (aire o CO2) para su rápido calientamiento/enfriamiento, además de sensores de Temperatura



Modos de trabajo en un PTV 

Split y splitless splitle ss clásico. 

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Igual que en los inyectores inyectores análogos, PERO debe tenerse en cuenta su menor volumen interno Se debe inyectar menos muestra mues tra y emplear emplear presiones altas (ondas ( ondas de presión) durante la inyección

Split o Splitless Splitle ss frío, que son los modos que mayores mayores ventajas ofrecen ofrecen y los los que deben usarse usarse de manera manera preferencial Solvent Split (inyección de grandes grandes volúmenes) Cold on-column (en algunos modelos)





Detectores de GC Sigla

Detector

Selectividad

MDL#

TCD

Detector de Conductividad

Universal

1 ng

Térmica FID

Detector de Ionización a la llama

Compuestos orgánicos

100 pg

ECD

Detector de Captura Electrónica Electrónica

Compuestos con halogenos,

50 fg

peróxidos peró xidos,, especie esp eciess electronegativas NPD NP D

Detector Dete ctor de Nitróge N itrógeno-Fó no-Fósforo sforo

Compuesto Comp uestoss con co n átomos áto mos de de N o P

10 pg

FPD

Detector Fotométrico de Llama

Compuestos con S, P, Sn, B, Se..

100 pg

PID

Detector de Fotoionización

Compuestos aromáticos,

2 pg

heterocíclicos, funciones CO



Detector de Ionización Ionización a llama (FID) Introducido en 1958, es el detector más popular Principio: Medir la conductividad eléctrica de una llama aire/hidrógeno en la que también se queman los componentes que salen de la columna La combustión de componentes orgánicos ricos en enlaces C-C y C-H genera g enera especies iónicas, provocando una corriente eléctrica proporcional al número de estos enlaces que es amplificada CH + ½O2→CHO+ + eCHO+ + H2O→ H3O+ + CO



FID    

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Caudal típico de hidrógeno: 30 mL/min Caudal típico de aire: aire: 300-500 mL/min Make up gas (N2) + columna: 30 mL/min Temperaturas FID: 225-325ºC –no – no crítico con con tal no condensen los compuestos más pesadosResponde a prácticamente prácticam ente todos los compuestos orgánicos con enlaces C-C y C-H No dan señal N2, O2, gases nobles, NOx, CO2, CO, SH2, H2O… Su respuesta lineal es impresionante: más de 10 7 Sensibilidad: MCD de entre 50 y 200 pg Es un detector de flujo f lujo de masa (señal independiente del caudal) La señal es proporcional básicamente al nº de enlaces C-C y C-H, por lo que depende depende de cada molécula Existen varios procedimientos procedimie ntos para estimar el factor de respuesta a partir de la estructura



Detector de Conductividad Térmica Introducido en los 50s Sigue siendo el más empleado para componentes que no dan respuesta en el FID (gases permanentes) Principio: La transmisión de calor de un fluido es característica de su composición, por lo que la elución de un componente cambia su capacidad de transmisión de calor, lo que se registra en la temperatura y conductividad eléctrica del filamento del detector Como portadores se emplean He o H 2, que son los que mayor conductividad térmica tienen



TCD     

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Es universal: todos los l os componentes componentes dan señal Es no destructivo Sensibilidad: 5-50 ng Linealidad: 4-5 órdenes de magnitud La sensibilidad disminuye al aumentar el f lujo de columna Existe un diseño di seño para columnas empaquetadas y otro para capilares La sensibilidad sensibilidad aumenta aume nta al hacerlo la temperatura (corriente) del filamento, filamento, pero su vida se acorta acorta



Detector de Captura de Electrones (ECD)

Descubierto y patentado patentado por James E. Lovelock

Introducido en 1960 Fundamento: Medición de la cantidad de electrones emitidos por una fuente emisora radiactiva que son capturados por las moléculas efluyendo de la columna Es extremadamente sensible y selectivo a las especies más electronegativas (moléculas halogenadas y con grupos nitro) Requiere N2 o una mezcla Ar/CH4 como auxiliar y He como carrier Tiene Tiene problemas de linealidad (máx 10 3)

Sensibilidad: RCl4=RBr 3=RI2=C6H4(NO2)2>RCl3=RBr 2=RI=C6H5(NO2)>RCl2=RBr=RF6> >RCl=RF2>>R Más sensibilidad si la sustitución es en el mismo átomo



Detector fotométrico de llama pulsante (pFPD) Introducido en los 90 en sustitución del antiguo detector fotométrico de llama Fundamento: El efluente se quema en una llama pulsante (10 ms). Las moléculas conteniendo P o S (también las que tienen N, As, Sn y otros) emiten luz luminiscente de manera retardada, que se mide en un fotómetro cuando la llama se ha extinguido. El proceso se repite repite cada 300 ms Sensibilidad: 5 pg en modo S, 0,5 en modo modo P Selectividad 1:106 para S 1:10 5 para P Linealidad: 3 órdenes de magnitud (respuesta cuadrática en modo S) La respuesta es estrictamente proporcional a la cantidad de moléculas de S o P presentes



Detector NPD Principio: Una sal de álcali es calentada fuertemente en un plasma (llama) de H2, en su superficie hay una composición iónica muy compleja y cuando un componente procedente de la columna se quema, se produce un número de cationes. Las moléculas conteniendo N o P producen ente 103 y 105 más iones que el resto. La respuesta depende mucho de los parámetros experimentales y del componente. El rango dinámico dinámico está entre 3 y 5 órdenes de magnitud, la sensibilidad entre 0,5 y 5 pg

Notas: Evitar fases que contienen grupos CN Evitar disolventes organoclorados Evitar reactivos de sililación

Inyectores de Cromatografía gas

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