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INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS

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INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS

CROMATOGRÁFICAS

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ÍNDICE

DefiniciónClasificaciónPrincipios básicos: teoría termodinámica, plato teórico, teoría cinéticaEficaciaResolución: optimización de parámetros cromatográficosAnálisis cuantitativo

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BIBLIOGRAFÍA

D.A. SKOOG, F.J. HOLLER Y T.A. NIEMAN. “Principios de Análisis Instrumental”. Mc Graw Hill. 2001SKOOG, WEST, HOLLER & GROUCH, “Fundamentos de Química Analítica”, Thomson & Paraninfo, España, 2005D. C. HARRIS “ Análisis Químico Cuantitativo”, Ed. Reverté, Barcelona, 2007 M. VALCARCEL CASES y A. GÓMEZ HENS. “Técnicas analíticas de Separación”. Ed. Reverté S.A., Barcelona (España), 1994L.M. POLO DÍEZ. “Fundamentos de Cromatografía”Dextra Editorial, 2015http://www.iupac.org/publications/analytical_compendium, (10-01-2018)http://www.shsu.edu/~chm_tgc/sounds/sound.html (10-01-2018)http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials, (10-01-2018)

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“CROMATOGRAFÍA”:

Método físico de separación en el que loscomponentes de una mezcla (solutos) sedistribuyen entre dos fases: una de lascuales está en reposo (fase estacionaria ),mientras que la otra (fase móvil) se mueveen una dirección definida*.

* Definiciones de la IUPAC

Definiciones

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Definiciones

La fase estacionaria :�

Lecho cromatográficoo sorbente

Adherido a un soporte sólido

Unión covalente al soporte

sólido

gel

líquido

Inmovilizado al soporte

La fase móvil :�

CG: gas portadorCL: eluyente

Gas (CG)

Líquido (CL)

Fluido supercrítico (CFS)

CG: cromatografía de gasesCL: cromatografía de líquidosCFS: cromatografía de fluídos supercrítico

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Clasificaciones

a) Configuración de la fase estacionaria

b) Polaridad:

c) Estado físico de la fase móvil

d) Mecanismo de retención-separación

- en columna- plana

- de gases- de líquidos- de fluido supercrítico

- adsorción- reparto- intercambio ionico- exclusión- afinidad

-Fase normal - fase inversa

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NOMBRE

CROMATOGRAFÍA

GAS LÍQUIDO

Líquido Sólido

Resina GelAdsorbente

Columna Columna Plano

Reparto Adsorción Intercambioiónico

Tamañomolecular

C.G.L. C.G.S. C.L.L. C.P. C.C.F. C.L.S. C.C.I. C.E.M.

MECANISMO

SOPORTE

FASEESTACIONARIA

FASE MÓVIL

Líquido Sólido

Columna Columna

Reparto AdsorciónReparto

Adsorbente

Clasificaciones

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Cromatografía en columna

Técnica de separación en laque la fase estacionaria estádentro de un tubo. Laspartículas de la faseestacionaria sólida o delsoporte recubierto con lafase estacionaria líquidapueden llenar el volumeninterno del tubo (columnarellena) o concentrarse a lolargo de la pared interna deltubo dejando un caminoabierto sin restricción, en laparte media, por el quecircula a la fase móvil(columna abierta).

configuración del lecho cromatográfico

A+B+C

A B C

TiempoS

eñal

det

ecto

r

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Cromatografía plana

Técnica separación la que la fase estacionaria es un plano o está sobreun plano. Este plano puede ser un papel utilizado como tal, oimpregnado con una sustancia a modo de lecho estacionario(cromatografía en papel) o bien una capa de partículas sólidas querecubren un soporte, como por ejemplo una capa de vidrio(cromatografía en capa fina)

configuración del lecho cromatográfico

CROMATOGRAMAS DE AZÚCARES CAPA FINA CONTINUA

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Elución: Hacer pasar un líquido o un gas(fase móvil) a lo largo de una columna a unadeterminada velocidad (caudal o flujo)

Cromatograma: Representación gráfica de larespuesta de un detector (función de laconcentración del analito en el efluente), frenteal volumen de elución, o del tiempo de elución

Separación cromatográfica : Equilibriocontinuo de soluto entre dos fases

Aspectos termodinámicos y cinéticos de la separación quedan reflejados en la situación y forma del pico

Teoría Termodinámica

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Teoría termodinámica de los Platos teóricos

� La altura equivalente de plato teórico es el número de platos teóricos porunidad de longitud de la fase estacionaria

� Cuanto menor sea la altura del plato teórico , mayor será el nº de ellos en unacolumna Mayor eficacia

2

16

==

R

i

t

WL

N

LH

� Se considera que una columna está compuesta por N segmentos a los quese les denomina “platos teóricos”.

� En cada uno de ellos tiene lugar el equilibrio del soluto entre la fase móvil y lafase estacionaria ”.

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� Cuando tenemos picos asimétricos el nºplatos teóricos (N) se convierte en:

� Para picos simétricos el nº platos teóricos (N) secalcula a partir de la expresión:

10% altura totalω0.1

Teoría termodinámica de los Platos teóricos

2

16

=W

tN R

( )25.1/

/7.41 21.0

+=

BA

tN R ω

2

2/1

54,5

=

W

tN R

ω = 4σ

ω1/2 = 2.35σ

h

h1/2

2'

==

σr

ef

t

HL

N

Buena eficacia: Picos estrechos. Depende de N

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� La forma y anchura de los picos depende de:

� Diferente trayectorias en la FE (A)

� Velocidad de elución (Cv)

� Difusión del soluto (B/v)

Aspectos cinéticos de la cromatografía

Ecuación de van Deemter

û= velocidad de la fase móvil

A, B, C = constantes

uCu

BAH ++=

Descripción más realista tiene en cuenta la velocidad finita para el equilibrio del soluto

vCvB

AAEPT ++=

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Aspectos cinéticos de la cromatografía

tiempo

La migración de un analito por la columna provoca el ensanchamiento

de su banda

Efectos negativos:- Separación deficiente- Pérdida de sensibilidad

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“CROMATOGRAMA”:

Es la representación gráfica de larespuesta del detector para medir laconcentración del analito en la fasemóvil frente al tiempo.

* Definiciones de la IUPAC

A+B+C

A B C

TiempoS

eñal

det

ecto

r

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� Tiempo de retención (tR)

� Tiempo muerto (t0)

� Tiempo de retención corregido(t’R) = tR-t0

Parámetros cromatográficos básicos

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� Factor de capacidad(k’) = t’R / t0

1 < k’ < 5

� Coeficiente de reparto o constante de Distribución

(KD) = CE/CM

Es el principio en que se basa la cromatografía

Parámetros cromatográficos básicos

móvilfaselaensolutoelpasaquetiempo

iaestacionarfaselaensolutoelpasaquetiempok ='

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Parámetros cromatográficos básicos

(α Α,Β ) = k’B / k’A

α es siempre > 1

Mide la separación relativa de dos analitos A y B

'1`

'2

r

r

tt=α� Factor de selectividad o retención relativa

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Parámetros cromatográficos básicos

Resolución: Capacidad de una columna para separar dos analitos

Rs > 0 ( )BA

RARBs

WW

ttR

+

−=

2

1W = 4σ

Se considera completamente resueltos dos picos para Rs ≥ 1.5

( )( )BA

rArBs ww

ttR

2/12/185.0 +−

=

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Resolución

La relación de la resolución con el número de platos que tiene lacolumna, así como con factores de capacidad y selectividad sobre dossolutos es

kB, factor de capacidad para la especie que se mueve con más lentitudα factor de selectividad ó retención relativaN número de platos teóricos

ó también

B

Bs k

kNR

+

−=

11

4 αα

A

B

k

k=α

mrA

mrB

tt

tt

−−

la resolución aumenta al aumentar la retención relativa, α y con elfactor de retención, k

k � � � la fracción de tiempo que el soluto permanece en la faseestacionaria. Existe un límite práctico hasta el cual es posibleincrementar k porque los tr se hacen demasiado largos y los picos sehacen excesivamente anchos

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Análisis cuantitativo en cromatografía

1) altura de pico

1) Externo

2) área de pico

3) Estándar interno

2) Adiciones estándar

Concentración

Se

ña

l a

na

lítica

C1

C2

C3

C

4

M

0

1

2

3

4

5

6

7

Se

ña

l a

na

lítica

/Se

ña

l P

I

C1

+

PI

C3 + PI

C2 + PI

C4 + PI

M+PI

Concentración

3) área de las manchas (C.plana)