1. Curso cromatografía 2016.pptx

8/16/2019 1. Curso cromatografía 2016.pptx

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Cromatografía líquida

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Cromatografía líquida

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Cada mañana 8… ≈ 10 am presentaciones de Wolfram Baumann

A definir: ejemplos prcticos! con "d#in $ue%ara


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Consideramos dos fases, sólida y líquida en contacto:Un componente de una muestra aplicado a la fase líquidase distribuye en las dos fases:

s = fase sólida

m = fase móvilcs = concentración superficial

Cromatografía de partici&n 'reparto(

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s = fase sólida

m = fase móvilcs = concentración superficial


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dn

dn


En equilibrio estacionario (dinámico):

dn =dndn= ns kdt

dn= nm kdt

Resulta: ns /nm =k /k =kx́ = capacity ratio

O similar:cs /cm =Kx = partition coefficient(coeficiente de reparto)

Con volumen V y superficie S vale kx́ =Kx (Ss / Vm)s = fase sólida (la azul)

m = fase móvil (la roja)cs = concentración superficial


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Consideramos dos componentes

) su distri*uci&n en las dos fases+

Componente 1:

Componente ,:

Sea la roja la fase líquida,

La azul la fase sólida

(¡vale lo mismo para

dos fases líquidas no misciles!"

¡#nterpretamos estas distriucionesen t$rminos de interacciones

del soluto con las dos fases!

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A-ora llenamos un tu*o 'la columna.(

Con la fase s&lida:

/ic-rom! $B

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imensiones tipicas de estas columnas

en /2C analítica:

3 interno: ,!04 5!04 6!04 6!7 mm ' maores(

2ongitudes: 904 1004 1904 ,004 ,904 500 mm ' otras(

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2lenamos la columna

con una fase s&lida! un líquido

con qu; s&lido<

con qu; líquido<

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2lenamos la columna

Con una fase s&lida! con qu;<

/a miles diferentes en el mercado

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=na selecci&n de materiales 'de Bisc-off Analsentec-ni>(

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?on tan diferentes @ porqu;<

iramos la distri*uci&n:

2os componentes 1 , tienentendencia mu diferente de

quedarse prioritariamenteen la fase s&lida 'aul(:

> D >

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f


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A-ora imaginamos una columna

como una serie de estos elementos de equili*rio

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A-ora imaginamos una columna

como una serie de estos elementos de equili*rio aplicamos un flujo de la fase líquida 'roja(

Elujo de sol%ente puro > D >

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=n modelo eFacto: "l modelo de platos te&ricos

i%idimos la columna en G segmentos+

Asumimos equili*rio del soluto con am*as fases!

dentro de cada segmento

=n segmento asi definido se llama un plato te&rico+=na columna de longitud 2 tenga entonces G platos te&ricos!

cada uno de altura 'longitud( /+

plato i%& plato i

% Columna con G platos te&ricos

ni@1ni

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Consideramos un soluto F en la fase m&%il

'mi es el volumen líquido de un plato teóricoonde llamamos

) vale la condición inical n* + n + -----+ ni --- + *. ) n& + n*&

/esulta0

istri*uci&n oisson

1nalogamente

) con

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(& 2 345"%& + fracción del soluto 4

en la fase móvil

a = 'mi

−&(&+ 34

6 "−&

dn&

d'= −an

&⇒ n

&= n

*&e−a'

dn,

d'= an

&− an

,= an

*&e−a' − an

,⇒ n

,= n

*&a'e−a'

and ) analog) n7= n

*&(a'",e−a' 8 ,!

and 9it: c+n8'

c;= c

*&(a'";−&e−a' 8 (;−&"!

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istri*uci&n oisson

con el volumen promedio µ + a'

) la varianza del volumen 4imo del pico) su anc:o cuadrado"

?liminamos @aA ) tomamos ;&0

Con =oisson Dauss para ;& resulta

9&8 + anc:o del pea3 en la mitad de su altura

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c;('" = c*&(a'";−&e−a' 8(;−&"!

≈ c*&(a'";e−a' 8;! (;BB&"

a,σv,

; =',

σv,

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istri*uci&n oisson

Con =oisson Dauss para ;& resulta

9&8 + anc:o del pea3 en la mitad de su altura

H"sto %ale para cualquier pico.con el volumen promedio µ + a'

) la varianza del volumen 4imo del pico) su anc:o cuadrado"

?liminamos @aA ) tomamos ;&0

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c;('" = c*&(a'";−&e−a' 8(;−&"!

≈ c*&(a'";e−a' 8;! (;BB&"

a' a,σv,

; =',

σv,

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Altura de un plato te&rico

/ I 2 J G donde L longitud de la columna

efinimos la altura reducida, de un plato teórico0

:+E8dp donde dp es el di>metro medio de

las partículas de relleno

) el flujo reducido ν0

ν + udp8m donde u es la velocidad lineal del flujo

del solventem es el coeficiente de difusión

1sí resulta

- I B J K A 0+55 KC

+ difusión longitudinal

+ mezcla convectiva

+ equiliración inaria

( Fass transfer"Easta ν*

(?dd) iffusion"

G con par>metros no reducidos

/ I B J u K A u'0+55(

KC u

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HContriuciones al :

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/ I B J u K A u'0+55( KC u

ara un sistema dado la cur%a /!u puede ser así:

Lesoluci&n &ptima

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Consideration of tpical %alues

'alores típicos0

&* I E I J*Km

7* I L I 7**mm

&I u I &* mms%&

ara una columna de 3 I 6!7 mm el flujo &ptimo típico es f 0 ≈ 1 mlJmin

Anote que / I /'M(: MN / N+➙

pero > O ... orque<

/ I B J u K A u'0+55( KC u

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H"stimamos entonces el nPmero de platos te&ricospara unos ejemplos Q conclusi&n<

A! B! Cson constantes

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=n cromatograma típico

intensidad

'olumen

Miempo<

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ara separar dos componentes necesitamos

tiempos de retenci&n maor al tiempo '%olumen( muerto 'físico( de una columna

'alores 35 de los componentes distintos ) significativamente *, es decir

reparto diferente de los solutos entre las fases sólida ) líquida-

?sto significa en particular fuerte interacción de los solutos con la fase estacionaria-

e allí0

&- iferentes materiales adecuados para la interacción con los solutos

- Drande superfície de la fase estacionaria

e allí0

&- Fuc:as particulas pequeas

- Cada partícula con muc:os poros

pero0 ¡los poros suficientemente grandes

para que los solutos pueden los penetrar!

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En un plato teóricoresulta directo de kx́ =Kx (Ss / Vm)

kx́ ~ Ss / Vm

La relaciónsuperfície de los porosde una partícula sobreel volumen de los poros, S/V,tiene que ser grande.esto significa pequeñas partículas.

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totalMaterial surface pore diameter

/m2g-1 /nm

LiChrosorb Si60 5006

LiChrosorb Si10030010

LiChrospher Si100 37010

LiChrospher Si30010030

LiChrospher Si50050 50

LiChrospher Si1000 20 100

LiChrospher Si4000 6 400

"jemplo silica porosa 'erc>(

uede fcilmente que*rar 'I *loquear la columna(

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L+"+ ajors! Agilent: Roto! /2C ,008

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:ttp088999-americanlaorator)-com8M&N%1pplication%;otes8&M&JO%;e9%Prontiers%in%C:romatograp:)8

esarrollo de las fases estacionarias

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=na soluci&n moderna Q Core @ ?-ell'-enomeneF: RineteF(

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eramos la difusi&n en core@s-ell otros materiales

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Aora la altura de platos te&ricos de estos materiales

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Silica poroso

R+ =nger 1S8T

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Alta porosidadfragil!

Silica:

Nucleosil 1000

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0.1 µm

Silica: detalle de poros

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C fí


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Silica 1µmPequeñas ésferas porosas,Silica C1 modificadaH. Giesche,K. Unger 1987

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C t fí


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Leparto Q distri*uci&n entre fases

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silica, no modificado

Alumina

silica, modificado polar

silica, modificado no-polar

n-hexanocloroformoéter etílicoácido acético etiléster

acetona1,4-dioxanoacetonitriloisopropanolmetanolagua

flecha: polaridad aumenta

móvil

estacionario

8 m e B c

l a s}

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Tipos de materiales

1. Silica, no modificada2. Silica modificada3. Materiales poliméricos4. Alumina

a: cadenas alcanos: C2C8

C18C30b: arilc: diolod: NH2e: CNf: NO

2g: cargados + o -

y otros

ateriales fase estacionria

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C t fí


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ateriales fase estacionria

ProntoSIL Si ProntoSIL C18 AQ PLUS

ProntoSIL C4 ProntoSIL C1

ProntoSIL Phenyl ProntoSIL Amino

ProntoSIL Amino E ProntoSIL Amino H

ProntoSIL CN ProntoSIL OH

Pronto PEARL ProntoPEARL sub2

ronto?U2 C18 ace@"?pE &Q&*, polar imedded groups

ronto?U2 C18 AVpara eluentes con I&*R componente org>nico

ronto?U2 C18 /est>ndar, para proteinas

ronto?U2 C18 ?/alto C. endcappedronto?U2 C50

selectividad planar (carotenoidesQ"

ms

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Legresamos al cromatograma

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=n sistema /2C! mínimo

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-ttp:JJs-odeF-plc+comJ#p@contentJuploadsJ,019J05Jlesson0109+gif

Bisc-off

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=n cromatograma típico! idealiado

intensidad

tiempo

=or esta ecuación

?l anc:o de los picos aumenta

con el tiempo de retención.

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Como depende el tiempo de retención de 35T

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'4 + '* (& 2345"

o

t/4 + t* (& 2345"

a' =; (constant for all compounds"

compound * not retained ' = '* = '

m (3

4

′ = *!!"

compound 4 retained ' + '4

Wit: t:e pea3 means a*'* = a4'4

'

4

'*

+a

*

a4

follo9s con a4 ) a

*

'4

'*

= (&234

′ "

and finall)

34

′ ='

4 − '

*

'*

a = 'mi−&(&+ 3

4

6 "−&

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"jemplos prcticos

uestras:concentraciones estimadas!

a optimiar: ≈ 1mgJ10m2

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"jemplos prcticos 'muestras: ≈ 1mgJ10m2(

"Fperimento 1: Euera del disol%ente

Columna0 /= C&U. &J* 4 N,*. JKm

?luent0 &- FeGE 8 EG

MJ8J. M*8&*. UJ8&J. U*8*. OJ8J

- 1C; 8 EG

M*8&*. UJ8&J. U*8*. OJ8J. O*87*

Plujo0 *-J. &-*. &-J. -*. 7-*. ml8min

Fuestra0 enceno, naftaleno, antraceno

2 tiourea o :asta mejor uracil (para qu$T"

etección0 asorción V' en O* nm

Gjetivo0 &- Calcule 3 en cada caso

- Eaga un gr>fico log3 versus R de agua (¡interpreta!"

7- efina en 1C; las condiciones, para que salen

los picos dentro de J min, para e4perimentos m>s tarde

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"Fperimento ,: Cur%a Xan eeemter


?luent0 FeGE 8 EG

M*8&*

Plujo0 *-J. &-*. &-J. -*. 7-*. J,* ml8min


2 tiourea (uracil"

etección0 asorción V' en O* nm

Gjetivo0 &- Calcule el nXmero ; ) la altura E de platos teóricos

- Eaga gr>ficos de E + E(flujo", para dos picos con 3 diferente

7- Cual flujo da la mejor resoluciónT

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"Fperimento 5: "fecto de la longitud de onda del etector =XJXU?


?luent0 &- FeGE 8 EG, M*8&*.

- 1C; 8 EG, U*8*.

Plujo0 -* ml8min


2 tiourea (uracil"

etección0 asorción V' en **, JN, 7**, ) 7YJ nm

Gjetivo0 &- Calcule 3 en los dos eluentes

- Compare el nXmero de los picos detectados

7- Compare la altura de los picos detectados

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"Fperimento 6: eterminar cafeína en caf; t; 'de diferentes fuentes(


?luente0 1C; 8 EG

Plujo0 -J ml8min

Fuestra0 Z$, caf$, ) Coca%Cola, (todos filtrados". *Kl injección directa2 tiourea o uracil

etección0 V'%asorption en O* nm

Gjetivo0 &- etermine la proporción adecuada de 1C; ) agua

- etermine cafeína cuantitativamente en las eidas

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g


"Fperimento 9: efecto del rea superficial de la fase s&lida de una columna

Pases estacionarias0 Si Y* o Si J*

Si 7** o Si J**

Si &***

?luente0 n%:eptano 8 &,N%dio4ano (MU8"

(¡Condicionar ien el sistema [ no restos de agua!"

Plujo0 ml8min

Fuestra0 tolueno, anisol, N%nitro%anisol 2 tiourea o uracil

etección0 asorción V' en JN nm

iscuta0 3 ) su relación con la superfície de la fase sólida

Compare ) discuta0 Los cromatogramas en Si Y*, otenidos con los siguientes eluentes0

&- n%:eptano8&,N%dio4ano (MU8"

- diclorometano

7- cloroformo

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g


"Fperimento 7: ?eparaci&n de olig&meros de poliestireno

Columna0 J* 4 N,Y mm. Si &**, JKm

?luente0 &- Fetanol

- Fetanol 8 cloroformo (M*8&*"

7- Fetanol 8 agua (MU8"

Plujo0 ml8min

Fuestra0 pol)st)rene standard, F9 Y**---***. \Jmg8&**ml en metanol

2 uracil

etección0 V' asorption at J* nm

iscuta0 &- ?l cromatograma

- Puerza del disolvente ) retención

7- =oliestireno es polar o no%polarT

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gg


"Fperimento T: ?o*recargar la columna '%olen de inecci&n o concentraci&n(


?luente0 1C;8EG, composición vea e4perimento &-

Plujo0 & ml8min


2 t:iourea o :asta mejor uracil

&- #n)ecte J. *. &**. J** KL (&mg8mL"

- #n)ecte &* KL,

con concentraciones &. &*. J*. **. &*** mg8&* mL

etección0 V' asorption at O* nm

iscuta0 &- Compare los cromatogramas de la seríe &

- Compare los cromatogramas de la serie

7- iscuta los resultados con respecto a la coertura

de la superficie de los poros


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