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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E ING. QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

TEMA CROMATOGRAFIA DE GASES

ALUMNOSRUBIO GUZMÁN, JHOSELYN N.

SALAZAR SEQUEIROS, MIFLIAN

PROFESORA QUIM. RODRIGUEZ BEST, MARÍA A.

CURSO LABORATORIO DE QUÍMICA INSTRUMENTAL

HORARIO MARTES 8-10

Magdalena del Mar

2014

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I. INTRODUCCIÓN

la finalidad del presente reporte es conocer, interpretar y analizar una de las técnicas

físicas de separación que es la cromatografía y en particular la cromatografía de gases.

También se conocerá los términos empleados en cromatografía de gases, los

componentes de un equipo de cromatografía de gases y algunas aplicaciones.

Objetivos:

Se realizara una definición de cromatografía, luego se explicara los componentes y el principio

de funcionamiento del equipo de cromatografía de gases en la pizarra mediante un bosquejo

y finalmente los estudiantes despejaran sus interrogantes con la observación del equipo de

cromatografía, el cual será explicado por una persona que hará una descripción detallada del

funcionamiento del equipo y sus componentes.

Marco teórico:

Cromatografía: se designa con el nombre de cromatografía a un grupo de métodos de

separación de mezclas compuestas aplicable también a la determinación de cantidades de

constituyentes de estas. [Harold F.Walton \Jorge Reyes- Análisis Químico e Instrumental

moderno].

Cromatografía de gases: La cromatografía de gases es una técnica cromatografía en la que la

muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se

produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos de

cromatografía, la fase móvil no interactúa con las moléculas del analito; su única función es la

de transportar el analito a través de la columna.

En cromatografía de gases la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna

cromatografica, esto implica que la muestra debe ser volátil y térmicamente estable. La

elución se produce por el flujo de un gas inerte, como el He, N2, H2, aunque de acuerdo con el

tipo de detector es necesario emplear gases específicos.

Existen dos tipos:

Cromatografía de gas solido (CGS)

Cromatografía de gas líquido (CGL)

La CGL es la forma más usada en gases, se utiliza como fase estacionaria un líquido

inmovilizado sobre un soporte solido inerte, esta fase debe ser estable y no volátil a las

temperaturas empleadas en el análisis, y de naturaleza similar a las muestras que se desea

separar en ella.

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La aplicación de CGS es limitada a moléculas polares, la fase estacionaria en un sólido sobre el

que se retienen los analitos por adsorción física .Como la retención de moléculas activas o

polares no es permanente se presentan colas.

Componentes de un equipo de cromatografía de gases:

Botella de gas portador (que contiene la fase móvil).

Reguladores de presión.

Filtros de oxígeno y humedad (que son indicadores de la presencia de O2).

Inyector (con un sistema para control de temperatura).

Columna cromatografica (se coloca en el horno).

Detector (con un sistema para control de temperatura).

Sistema, receptor, procesador y de almacenamiento de la información.

Registrador o un monitor.

[Miriam Barquero Quirós-principio y aplicaciones de la cromatografía de gases]

Los principios generales de la cromatografía y las relaciones matemáticas son aplicables a la

cromatografía de gases. La ecuación de Van Demter, ecuación de la altura de plato

H= Bµ

+Cs µ+Cmµ es proporcional a la varianza de la banda cromatografica, cuanto menor

es la altura de plato, más estrecha es la banda, la ecuación de Van Demter nos dice cómo

influye la columna y la velocidad de flujo en la altura de plato. [Daniel C.Harris- Análisis

Químico Cuantitativo 3 a edición].

Cromatografía de papel Cromatografía en columna

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II. DESARROLLO

EL desarrollo del tema de cromatografía de gases en el laboratorio se hizo en dos partes:

1. Apuntes de los principios teóricos dictados por la profesora:

La cromatografía es uno de los métodos de separación de componentes de una mezcla que se

dividen entre dos fases:

Fase estacionaria (el solvente o un gas, ejemplo, el gas portador)

Fase móvil (el papel, en el caso del ejemplo de cromatografía de papel)

De acuerdo a la fase móvil y estacionaria:

Cromatografía liquida (fase móvil: liquido, ejemplo HPLC)

Cromatografía de gases (fase móvil: un gas; fase estacionaria: dentro de la columna)

Se debe diferenciar un espectro de un cromatograma. El cromatograma es la representación de lo que sale de la columna.

El tiempo de retención(es el tiempo en el cual el analito ingresa y sale de la columna), en minutos. También se le define como un parámetro que define a los componentes.

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La cromatografía de gases tiene aplicaciones en la determinación de residual de solvente, por

ejemplo en la extracción del colorante de la paprika o aceites, se puede determinar la

presencia de hexano. También se puede determinar la presencia de metanol en bebidas

alcohólicas debido a su toxicidad. Así como los ácidos grasos, omegas en algunos alimentos. En

los perfumes, si este ha sido adulterado con otros componentes diferentes a los habituales.

En el caso del pisco, la calidad de este se puede determinar hallando la concentración de

metanol, el cual se debe corroborar con las normas técnicas, o si es un pisco sintético (con

saborizantes, metanol).

Por medio de la triangulación y por las áreas de las bandas cromatografías, en base a los

estándares, se puede determinar la cantidad de un componente de la muestra.

Componentes del equipo:

Micro jeringa (en micro litros)

Inyector (sistema donde ingresa la muestra)

Horno

Gas portador o carrier

Detector

Columna (donde se produce la separación)

Las columnas son capilares (huecas) delgadas y flexibles, en las paredes de la columna está la

fase estacionaria, que puede ser un gel, revestido interiormente.

En cada parte del as paredes la muestra va dejando componentes (en el horno se produce

gradientes de temperaturas para provocar la separación).

Los detectores, el más utilizado es el FID (ionización de flama), para alcoholes, plaguicidas, es

el más universal relativamente.

El deetctor ECD (de captura de electrones), se usa para halógenos, para determinar plaguicidas

organoclorados.

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El detector TCD (de conductividad térmica), se usa para determinar componentes en el

petróleo, hidrocarburos).

El detector NPD, para determinar fosforo.

El detector de masas, es universal y puede llegar a cantidades muy pequeñas:ppb(partes por

billón) y algunos pueden llegar a femtogramas.

El detector transcribe una señal en un cromatograma.

Para la calibración del instrumento, se usa un estándar interno, que es una muestra de una

especie, no la misma, con características similares al analito.

La preparación del estándar interno, dependerá de la pericia del analista.

Los tiempos de retención pueden salir corridos cuando se inyecta mal la muestra.

Las columnas pueden diferir de acuerdo a lo que se quiera determinar, el horno de columna es

relativamente universal.

2. observación del equipo de cromatografía de gases y comprobar la teoría con la

explicación del funcionamiento del equipo, componentes y resolución de preguntas

planteadas en el laboratorio.

Equipo Perkim Elmer Autosystem XL

¿A qué temperatura funciona el inyector?

250°C generalmente, realizando gradientes cada cierto tiempo dependiendo de la muestra, o

manteniendo estable.

¿Qué tipo de columna? ¿De qué material?

Tipo de columna capilar. Columna de poliamida en la parte externa y poliximetilsiloxano en la

parte interna (fase estacionaria), llega a medir desde 30, 15 a 100m. Depende de qué tipo de

muestra se analiza la columna varían desde las menos polares a las más polares.

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¿Cómo se prepara el estándar interno?

Depende de la muestra que se analiza, debe tener un parecido químico con la muestra pero de

diferente peso molecular, diferente punto de ebullición para que no interfiera. Por ejemplo si

se analiza etanol, el estándar puede ser un alcohol mayor. El estándar se utiliza mayormente

cuando se realiza inyección manual, para disminuir cualquier error.

¿Qué cantidad de muestra? ¿Por qué?

Se utiliza comúnmente un micro litro, pero se puede llegar a medir desde 100 micro litros

hasta 0.1 micro litro, dependiendo de la concentración a la que se quiere medir. Cantidades

muy pequeñas debido a que la columna es capilar.

Partes del equipo:

- Liner: inyector- Lana de vidrio: es la que evita que la muestra ingrese con - Septa: totalmente sellada que evita que entre o salga muestra, más que todo evita que

entre oxígeno.- Columna: vimos tres tipos de columna (100% polidimetilsiloxano, 5% fenil, 100%

polietilenglicol).- Detector: especie de mechero Bunsen.- Ferrules: para sujetar internamente, de grafito que con la temperatura se extienden y

solidifican.- Nuds: especie de tuercas que sujetan al detector como al inyector.

Los nuds, ferrules, el aire, lana de vidrio son consumibles.

Se prepara la muestra diluyendo en fiolas y de fiolas a viales, luego al micro jeringa.

El lavado de la jeringa se hace con el disolvente.

Cromatograma es tiempo vs. Mili voltios o miliamperio. El análisis cualitativo es dependiendo

del tiempo de retención. Para cuantificar se halla por concentración vs. Área. Límite de

detección 30 ppm.

Se trabaja con Ni o He como carrier. Aire e hidrógeno para generar la llama. Cuando las

moléculas llegan a la llama se ionizan para detectar, el FID es universal pero si o si las

moléculas deben tener C o H. Para el FID, debe tener peso molecular menor a 500, ser

termoestable y ser volátil. Los compuestos que no son muy estables se puede hacer reaccionar

con algo más para estabilizarla, eso es derivatizar.

El equipo sólo llega hasta 300°C pero existen otros que llegan a 400°C.

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III. CONCLUSIONES

Se concluye que la teoría acerca de cromatografía de gases explicada en el laboratorio nos

ayudó a entender el funcionamiento del equipo y sus partes, así como los cuidados que se

debe tener al preparar las muestras e inyectarlas, también se comprobó que las partes

consumibles del equipo dependen básicamente de las muestras a analizar, y que el detector de

flama que se utiliza (FID) es relativamente universal, y el horno tiene un sistema que se puede

regular para generar el gradiente de temperatura y así determinar una gama de temperaturas

en la cual se pueden identificar y determinar los componentes volátiles en las muestras a

analizar.

Se mencionan las siguientes aplicaciones aparte de las mencionadas en el laboratorio:

- Medioambiental, en la que se mide los niveles de halocarburos atmosféricos, gas de

refinería niveles de N2O, y se identifican pesticidas, pesticidas organoclorados,

herbicidas, herbicidas con fenoxiácidos, arocloros, PBDE (polibromodifenil),

compuestos semivolátiles, VOC (compuestos orgánicos volátiles),

- Sector de procesamiento de hidrocarburos: se aplica para cumplir requisitos legales,

mejorar la eficiencia, analizando los niveles de compuestos volátiles de azufre,

compuestos de azufre en propileno, gasolina sin plomo, patrón n-parafrina, gas

carburante, gas de síntesis, dienos.

- Alimentación, aromas y fragancias: trata sobre los niveles que garantizan la calidad,

seguridad y cumplimiento regulatorio en lo relativo a fragancias, perfumes y aceites

esenciales, midiendo compuestos quirales, fenoles, mentol, ácidos orgánicos libres,

acetatos, esteroles neutros, aldehídos, cetonas, FAME (ésteres metílicos de los ácidos

grasos) y disolventes aromáticos.

- Productos químicos industriales: mide los niveles de gases inorgánicos, gases nobles y

permanentes, CO2.

- Biociencia: se centra en los métodos de monitorización para sustancias controladas

como las anfetaminas, barbitúricos, narcóticos, alcoholes y disolventes residuales.

Mediante cromatografía GC-MS se analiza la migración de compuestos provenientes de

envases plásticos hacia los alimentos que poseen alto contenido de lípidos, determinando su

aptitud legal y sanitaria. Entre los potenciales compuestos del envase se identifica: bis(2-

etilhexil) ftalato, bis(2-etilhexil) ftalato, butil octil ftalato, bis(2-etilhexil) ftalato con etanol

como disolvente; y 2,2,4 trimetil hexano, 2,2,7 y 2,2,8 trimetildecano, 2,5 dimetilpentano,

2,2,5 trimetil hexano, 3-etil-2 metil hexano, 2,5 dimetilpentano, metil ciclohexano 2,4 y 2,5

dimetil hexano, 2,2,9 trimetil decano con isooctano como disolvente.