25deenerode2006

Destilacin

o Tcnicadeseparacinbasadaenlasdiferenciasenvolatilidad.o Calentando en forma gradual podemos preferencialmente llevar a fase gaseosa el

componentemsvoltildeunamezcla luegosepuedeaumentarlatemperaturaycolectar

lasfraccionessubsiguientes.

o Mientrasmasmarcada sea la diferencia en volatilidad de los componentes que queremossepararmayorgradodepurezavamosaconseguirencadafraccinquesevayaarecoger.

o Componentes con volatilidades parecidas tendern a evaporarse y recogersesimultneamenteyaquenoselograraunabuenaseparacin.

Recristalizacin

o Lofundamentalesqueseparapordiferenciasensolubilidadentrematerialesslidosenundisolventedado.

o Seescogeeldisolventedetalformaquepermitadisolverambosperoquenosedisuelvantalfcilmentedemaneraquerequieraunpocodecalentamientoparallevarloasolucin.De

talformaquecuandoseempieceaenfriarpodamosenformaselectivaprecipitarlo.

o Cogeraquellosslidosmenossolublesenelmedio.

Sublimacin

o Tcnica de separacin basada en las diferencias de presin de vapor (otra medida devolatilidad)deslidosdirectamente.

o Bajo condiciones de vaco, podemos llevar slidos a la fase gaseosa sin pasar por la faseliquida y los atrapamos mas abajo en una superficie fra o los volvemos a condensar

directamente a la fase slida en una superficie fra. De esta forma selectiva o

preferencialmentepodemosrecogerelslidomasvoltil.

Extraccin

o Tcnicaenlaqueseseparapordiferenciasensolubilidadentredosdisolventesnomiscibles.o Dos lquidos que cuandomezclados no se disuelve totalmenteuno en el otro sino que se

separanpordiferenciasendensidad(elmasdensoabajo).

o Seobservanclaramentedosfasesliquidasnomiscibles.o Se puede introducir a ese medio una mezcla de compuestos que quisiramos separar,

observaremosqueseseparanloscompuestosyndoseaaquellafaseconlaquetengamas

afinidadodondeseamassoluble.

o Luegoenunembudodeseparacin,podemossepararlasfasesyquedarnosconaquellafaseliquidaenlaqueseencuentraelmaterialsoluble.Dejandoatrselotrocompuestoqueno

erasoluble.

**Estastcnicasnosonprcticasparamezclascon30compuestosomsyaqueserdifcilconseguir

las condiciones para discriminar selectivamente para algn compuesto. Siempre se terminara con

mezclasformidablescuandoseseparanmezclascomplejas.

Porquesedeseasepararcomponentesdemezclas?

o Para analizar mezclas separndolas e identificando sus componentes cualitativa ycuantitativamente.Parapoderidentificarelcomponente,debemosconocerqueesloquese

deseaidentificarparapoderseleccionarlatcnicaapropiada.Ademstenemosqueconocer

las propiedades qumicas y fsicas de ese componente para saber si no existe algn otro

compuestoconesasmismaspropiedadesquepueda interferirenla identificacin.Siexiste

esainterferenciaspuessefavorecequeantesdeidentificarselleveacabolaseparacin.

Separaciones

o El95%delasseparacionesseconcentraneneltcnicacromatogrfica.o Necesitoaislarenelespaciolaspartculasyaqueeseeselprincipiodelaanaltica.o Lacromatografaeselaislamientoantesdelaseparacin.o Hay que separar antes de identificar porque cada compuesto tiene propiedades

caractersticas.

o Para poder identificar el compuesto con certeza se pueden utilizar cualquiera de estosmtodos:destilacin,Recristalizacin,sublimacinoextraccin.

o Analizaresidentificarquehayenunamuestra.o Latcnicadeseparacinmsverstilyutilizadaeslacromatografa

CromatografadeColumna

o Tubode vidrio con algn control en la salida o llave que controlara la salida de cualquierfluidoquepuedasalir.

FaseEstacionaria

FaseMovil

Llave

Se deposita la mezcla de compuestos

o Seavallenarconlafaseestacionaria(grnulosfinos),lacualpodrasalirsesinodetenemos

susalida.Paraesoselecolocaunvidrioporosoobolitadepelodengelquesolopermitela

salidadelquido.

o Lamezcladecompuestossedepositaenlapartesuperiordelacolumnaysehacepasarunafasemvil (un lquido).Alexistirespaciosentre losgrnulosde la faseestacionaria,estar

actuandolagravedadsobreellayestarlallaveabiertahabrlafuerzamotrizparaqueesto

percoleosemuevaatraesdelacolumna.

o Sepuedecontrolarlavelocidadconlaquefluyelafasemvilporlacolumnadependiendodecuanabiertaestelallave.

o Eldisolventesolvatalamezcla,interaccionandontimamenteconloscomponentesdeesta.o Dependiendodelanaturalezaqumicadelafaseestacionariaydelafasemvilesquesea

vadecidircuanbienseseparalamezcladecompuestos.

o Se debe escoger una fase mvil de tal forma que los componentes de la mezcla quequeremosseparartenganalgunaafinidadparcialporella.

o Nodeseamosdemasiadaopocaafinidad.Yaquesitienepocaafinidadnofluirysequedarapegadoalafaseestacionaria.

o Losquetenganmsafinidadporlafasemvilsetransportaranatravsdelacolumna.o Seseleccionaunafaseestacionariaconafinidadparcialpor loscomponentesde lamezcla.

Yaquesihaymuchaafinidadloscomponentessequedaranatadosalafaseestacionariayla

fase mvil no podr quitrselos para trasportarlos ya que termodinmicamente los

componentes preferirn estar enlazados a la fase estacionaria ya que sus enlaces

electroestticos son ms estables con la fase estacionaria. Y si hay poca afinidad los

componentessefluirntodosjuntosynohabrseparacin.

o Las afinidades relativas varan de compuesto en compuesto es por esto que se puedenseparar ya que aquellos compuestosmas afines por la fase estacionaria tardaranmas en

bajarqueaquellosquesonmasafinesporlafasemvil.

o Enelgradoenelqueconozco laspropiedadesqumicofsicodemianalitoentoncespodrescoger mejor la combinacin de mvil y estacionaria para establecer la situacin de

afinidadesparcialestannecesariasparalograrlaseparacin.

o Situacin: Tienes una mezcla de compuestos orgnicos y agua como fase mvil Queocurrir?No fluirniseseparara lamezclayaquenoexisteafinidadpor la fasemvil.El

aguachocaconlamezclaperopasaraporelladoyaquenohayafinidad.

o Situacin:TienesunamezcladecompuestosbiensolublesenlafasemvilperosinafinidadporlafaseestacionariaQueocurrir?Lamezclafluiratravsdelacolumnasinsepararse

yaquenohayningunaafinidadporlafaseestacionaria.

o Elprincipiofundamentaldetodatcnicacromatogrficaesesacompetenciaentreunafasemvil que tiende a desplazarlos por la columna y una fase estacionaria que tiende a

retenerlos. Como consecuencia de ese montaje establecido, logro que los compuestos se

desplacenenelespaciomsrpidoqueotrosylograrlaseparacin.

o Enelcasoqueloscomponentestengancolor,seobservaranunasbandassegnavanzanatravsdelacolumna.Ypuedorecogerlafraccindeseada.

o Perocuandonohaycolornopodemosdetectarlosperoenestecasocambiosecuencialmenteelenvasederecorridoesterecogiendounabandaonoyaquenolose.Luegoanalizarecada

envaseparasaberencualseencuentraelcomponentedeinters.

Tiposdecromatografa:

o El criterio de establecer categora de tcnicas cromatogrficas a utilizarse depende de lanaturalezaqumicayfsicadelasfasesenvueltas.

1. CromatografaLquidoSlidoa. Al ser granular la fase estacionaria se expone mas superficie, y mas la sienten los

analitosparacuandolestoquepegarseaella.

b. Esgranularparaquepuedapasarlafasemvilcuandoseaatradaporlagravedad.

c. Existes una gama de fases mviles y estacionarias para poder seleccionar la mejor

combinacin de fases para lograr la variabilidad de afinidades que necesitamos

establecer.

2. CromatografaLquidoLquidoa. Se usa granulo, en el cual esta fijado la fase estacionaria lquida, de manera que

cuando este bajando una molcula de analito abrazada por la fase mvil, la fase

estacionariaselaquitealafasemvil.

b. Asheinmovilizadoalanalitoenelespacioatndolaconunenlacecovalentealgranulo

osoportedelafasemvil.

c. Porque se llama lquidolquido?Se llama as ya que el granulo o soporte no juega

ningnpapelenlasafinidadesparciales.

d. Haylimitesporreactividadyavecespornohacerbuenusodeellos

3. CromatografaGasSlidoa. Esunsistemacerradoconpresinqueobliguealgasapasarporlacolumnaquevaa

transportarelcompuesto.

b. Alserlafasemvilungasponeunalimitacingrandeentrminosdequecompuestos

se pueden determinar ya que para que se pueda dar la separacin la mezcla debe

podersetransportarenlafasemvil.Yaqueseriacomonotenerafinidadporlafase

mvilyaquenoestaenelmismoestadoynosevanaencontrar.

c. Soloun15%deloscompuestospuedenvolatilizarsesindescomponerseporloquela

mayora de los compuestos no son compatibles con las tcnicas cromatogrficas de

gas.

d. Porqueexiste la cromatografadegasapesardeesta limitacin?Por lassiguientes

ventajas: tiempo de anlisis mejor limite de deteccin facilidad de montaje

establecimientodecondicionescostosmejorseparacinmenoscomplicacionesmas

rpidaentreotras.Todoestosiempreycuandosepuedavolatilizarlamezcla.

30deenerode2006

Tiposdecromatografa:Continuacin

4. CromatografaGasLquidoa. Masprobabilidaddeseparacineficienteabajocosto

b. Liquidoimpregnadoenunsoporte

5. CromatografadePapela. Esunpedazodepapeldecelulosacasipura,elcualtienepegamentosparamantener

lasfibrasjuntas,antioxidantesparaquenoseponganamarillatanrpido.

b. Secolocaunconcentradodelamezclaquequierosepararenlapartedeabajosinque

lleguealdisolventeyaquesiquedadebajosedisolverayseregaraporlasoluciny

noselograralaseparacin.

c. Luegodecolocarelpapelenlacmara,setapayaquelamayoradelosdisolventes

sonvoltilesentonceseldisolventesubirporcapilaridad.

d. Cuandoeldisolventellegueadondeseencuentralamezcladecompuestocomenzara

la competenciadeafinidadpor la fasemvil y por la faseestacionariahastaque se

logralaseparacin.

e. Luego se detiene la separacin y se deja que se evapore el disolvente. Si los

componentesdelamezclatienencolor,severunnmerodemanchasqueequivalen

alnmerodecompuestosenlamezclaoriginal.

f. Existetcnicaparacuantizarestasmanchasconocidacomodensitometroconelcualse

puede determinar las densidades de molculas de cada analito y con la

proporcionalidaddeesadensidadessabrlaproporcionalidadenlamezclaoriginal.

g. Puedoidentificarlapresenciadeuncompuestosiempreycuandotengaunasospecha

o conocimiento previo ya que puedo correr una cromatografa poniendo la mezcla

desconocidayparalelaaellaunpocodelcompuestodelcualsospechosupresencia.Si

esteestapresenteverunamanchaquehabrcorridolamismadistanciaqueunode

loscomponentesdelamezclayaquetendrnlamismaafinidadrelativa.

h. Aplicacionespreparativasmtodocuyafinalidadvamsalldeconocerelnmerode

compuestos, cuantificar. Se desea aislar un poco de uno de los componentes para

reconfirmarsuidentidadorealizarotroanlisis.Estolohagocortandolapartedonde

se encuentra la mancha y con un disolvente la remuevo ya que no esta enlazada

covalentemente al papel sino que son afinidades electrnicas. Si el enlace fuera

covalentenolapodraseparar.

6. CromatografadeCapaFina

a. Anlogaalacromatografadepapel.

b. Lafaseestacionariaesslice(SiO2)oalmina(Al2O3).

c. Necesito una superficie donde fijar los grnulos de la fase estacionaria, los cuales

tienden a coger esttica, o sea, densidad electrnica al pegarse a una superficie

plstica.

d. Sepeganaunasuperficiecomoplsticoporestticaperosonmuydelicadasyaque

conmovimientospequeospuedensalirse.

e. Lasaplicacionespreparativassonmsdifciles.

f. Noaplicasolamenteacompuestosconcoloryaquelamayoradeloscompuestosno

tienencolor.

g. Hay tcnicas luminiscentes, en la cual hay compuesto que emiten luz cuando son

irradiadas con radiacin ultravioleta. Meto la placa despus de eluida a una cmara

dondehayuna lmparaultravioletayobservarquebrillaesoscompuestosyconun

marcadorpuedomarcarloseidentificarlapresenciadeuncompuesto.

h. Otra forma para impartir color es con reacciones qumicas, como por ejemplo,

metiendo la placa en una cmara de yodo ya que yodo es bien reactivo y haciendo

reaccionesradicalariasreemplazahidrogenoenlosenlacesCHimpartindolecolor.

i. Tambin en una cmara de acido sulfrico ya que este deshidrata generando un

sistemadeslocalizadoqueabsorbeenrangovisible.Yahoralehabrsimpartidocolor.

j. Otra forma es derivatizarla, le enlazo de forma homognea en la superficie un

compuesto que flurese bajo una luz ultravioleta. Pero en los lugares donde se

encuentraloscompuestosqueopacanquench(lequitalaenergaalcromforo).Ver

unaplacaquebrillamenosenlossitiosdondeseencuentranloscompuestos.

TeoraCromatogrfica:

Fasemovil Fase

Estacionariao Seutilizacomounamodeloqueexpliquelasobservaciones,queexplicarloquenosrodea

oquepredigayexplique

o Al inyecta la muestra se comienzan a separarse los componentes debido a que tienenvelocidadesdiferentesyentoncescomienzaunintercambioentredosfases

o Enelmomentoenque laspoblacionesrelativasnocambianentrminosnetos,osea, lamolculas de analito en fase mvil y molculas en fase estacionaria. Esta situacin se

llamaestadoestacionario(steadystate)

o Estado estacionario es una condicin de equilibrio qumico, solamente si hay un tiempoinfinito

o Constantedeequilibrio:K=Cs/Cmo Escomounareaccinreversibleo Poderpredecirsiunamezcladecompuestospuedeseparar

1defebrerode2006

Quiz#1

90

ColocoenlaparteinferiordeunaTLCdesliceconundisolventevoltilAunamuestradeunamezclade

compuestos,conelpropsitodeidentificarcuantoscompuestoshayenlamezcla.Luegogirolaplacade

TLC90ylacolocoporsegundavezenunacmaraperoconundisolventeB.(TLCdedosdimensiones)

Bajoqucondicionesyorealizaraesesegundopaso?

Como el propsito es determinar cuantos componentes hay en la mezcla, se realizara este

procedimientosiposeolasospechadequehaymsdeuncomponenteencualquieradelasmanchasque

eluyenlaprimeracorridaoparaconfirmarlacantidadcorrectadecompuestos.Observaramosmanchas

nuevasenlasegundacorridasihubierancomponentesquenotenanafinidadparcialporeldisolventeAy

siporelB.PodrandarsetantasmanchascomocompuestosquetuvieranafinidadporlafasemvilB.En

la segunda parte cada componente que tuviera afinidad parcial por B eluira, pero no necesariamente

obtendr lamismadistanciaproporcionalque tuvieronen laprimera,porqueahoracambian lasK.Las

relatividades de Cs a Cm van a cambiar porque la competencia es diferente. De no haberms de un

componenteyoveraunasolamanchadesplazada.Dehaberuncomponentequetuvieraafinidadigualen

laprimeracorridaynolatenganenB,podrayoverdosmanchas.Enunexamenhabraqueexplicarque

como cambian las relatividades de la fase mvil y la estacionaria, por lo tanto cambian las K, las

afinidadesrelativasvanacambiar,vanaeluirdistanciasdiferentes.Espocoprobablequehayaunsolape

enlasegundacorrida.

DudadeAbraham:

Siyocolocounamuestradesconocidayunodesuscomponentesrecorrelamismadistanciaqueunode

loscomponentesdelestndar,peronoeselmismocompuesto.Cmopuedoidentificarlo?

Hay alta probabilidad de que el compuesto sea igual al del estndar, pero no puedo llegar a una

conclusinconcretaconrespectoalaimpurezaporquecorrilamismadistancia.ConTLCyomebasoen

ladistancia,ellanomeproveelainformacinnecesariaparadecirquehayunaimpureza.Denoestarel

compuestodeintersenlamezclaycorrelamismadistanciaqueelestndarpuedollegaralaconclusin

incorrecta,porqueloqueyomidoesladistancia.Nohayformadeidentificarunainterferenciaquecorra

la misma distancia que el estndar. Solamente me llevara a sospechar que ambos compuestos son

iguales,noesabsoluto.

TeoraCromatogrfica:

Fasemovil Fase

Estacionariao Laconstantedeequilibrio(K)esnicaycaractersticaparacadacompuestoyningnotro

compuestotendrelmismovalordeK:

m

s

CC

K

o Puedendarsecasosenque lasKsondiferentes,peropueden llegara ser tanparecidasqueenelerrorquesiempreexisteenestomtodos,yonolaspodradiferenciar.Entonces

correranjuntasysepodransolapar.LaKesalolargodetodalacolumna.

o Existes herramientas matemticas que nos permiten predecir si una combinacin decompuestosenunamezclavaasepararonoporloquesiyoseesohagomenostanteos.

o Enteora,cuandoveamoslosfenmenosquedictanquelasKseannicas,podemosiradetalle qumico molecular viendo las interacciones que se estn dando para facilitar el

procesodeseparacin.

o Partiendodequelosanalitossolosedesplazanmientrasestnenfasemvil,entremayorsealapoblacineneseestadoestacionariodeanalitoenlamvil,oseaentremenorseaK

yentremsgrandeseaCmmsrpidosemovereseanalitoporlacolumna.Porloque,

aquellasmolculasdeanalitoquetenganmayorconcentracinen la fasemvilyKms

pequeasernlosquemsrpidosevanamover.

o MientrasqueamayorKmastiempovaapasareseanalitoenlafaseestacionaria,oseaseavaestarpegandoenlafaseestacionariaymasavatardarensalir.

o Esafraccindemolculasenlafasemvilvaadictarcuanrpido,entrminosrelativosdeunoalotro,vaaeluiresecompuesto.Mientrasmayorseaesapoblacinenlafasemvil

parauncompuestodado,msvelozvaaser.

o La velocidad con la que se desplaza un analito va a tener una proporcionalidad con lafraccindemolculasenlafasemvilyaquesolosemuevenlasmolculascuandoestn

enfasemvil.

mbilfaselaentiempodeFraccinmbilfaselaenmolculasdeFraccinBelocidad

o Fraccindelasmolculasenlafasemvilvaaserigualalnmerodemolculasenlafasemvilentrelapoblacintotaldemolculas.

SSMM

MM

BCBCBC

molculasdetotalmobilfaselaenmolculasdembilfaselaenmolculasdeFraccin

##

o Lavelocidaddelosanalitosdependedelavelocidaddelafasemvil(u).

SSMM

MM

CCC

uilmfaselaentiempodeFraccinuVV

VvV

o Dadoquehaydemasiadaafinidadporlafasemvil:

00 Sm

s CsiCC

K uCC

uCC

Cu

MM

MM

SSMM

MM

0V

VVV

VV

o Dadoquehaydemasiadaafinidadporlafaseestacionaria:

0 mm

s CsiCC

K 0V0

0VV

VV

SSSSMM

MM

Cu

CCC

u

o Hastaahorasolopodemospredecirelordenrelativodeelusin,porloqueentremayorsealadiferenciaenelvalordelasKs,mayorvaaserladiferenciaenvelocidadyenubicacin

fsicaenlacolumna.Porloque,lavelocidadsoloestilanivelterico.

CategorasdeTcnicasCromatogrfica:

1. TLCo Alfinalizarelanlisislosanalitosterminanfijadosenlafaseestacionariaynoescapande

ella.

2. ColumnaL

D

o Al finalizar el anlisis los analitos no estn en la fase estacionaria ya que eluyen de la

columnayesomepermiterecuperarlos.Losanalitosescapandelacolumna.

o El detector (D) va a contar todas las molculas de analito que salgan de esa columnaexceptolasmolculasdefasemvil.

Cuantia Relativa

tiempo linea base

o Alprincipiocomoloqueestasaliendosonmolculasdefasemvilsloobservarelalneabase.

o Los compuestos tienden a separarse en bandas, y no es hasta que el componente quetengalaKmspequea,oseamayorvelocidad,lleguealafinalidadysalgaqueempieza

acontarlapresenciadeanalitohastaquetodahayasalidoyhayapasadoporalfrentedel

sensor.

o Entremedio,habrsolofasemvilhastaquevuelvanasalirmolculasdeotroanalitodelacolumna.

o El detector emitir una seal que permitir la creacin de un cromatograma. De estagrafica podremos sacar cuantos compuestos hay presentes. Asumiendo que sus K son

suficientemente diferentes, para que sus velocidades sean diferentes y los poderlos

discernir.

o Elcromatograma=perfilgrficoo Adems,meestdando informacincuantitativaabasede lasreasrelativas.Labanda

quetenga lamayorreavaaserelanalitoqueestenmayorabundanciaen lamezcla

original.

o Aloscompuestosloscaracterizauntiempoderetencin(tR)queesigualacuantotiempotardaeneluiruncomponente.

o Vandemenortiempoamayortiempo

1 2

o 1=lasprimerasmolculasdeanalitoquepasaronporeldetectory2=cuandolasltimasmolculasdeesabandapasanporelfrentedeldetector

o Elcambioenvoltajeeneldetectorpuedecausarvariabilidadesenlagrafica.o Entre mas yo amplifico la sensitividad o capacidad de contaje, ms se hace sentir

inestabilidadoruidoenlalneabase.

o Eltiempoderetencinsedeterminaenelpuntomximodelpico,porque:a. haymenoserrorendeterminarelpuntodeinflexin(1,2)yaquesesientemenosel

ruidodelalneabase(puntodevistapractico)

b. dondemsmolculas de analito estn saliendo y es el promedio (punto de vista

terico)yaquesonlamolculasmasrepresentativasdeesegrupo

o Loqueestilyprcticoeseltiempoderetencinyaquelopuedomedir,mientrasquelavelocidadnomeayudamuchoporquenolaveo.

o Eltiempoderetencinsedefinecomo:

M

S

MM

SS

SSMM

MM

KuL

CC

uL

CCC

u

LLVV

1VV

1

VVVV

t R

6defebrerode2006

CategorasdeTcnicasCromatogrfica:

3. Columna(Continuacin)EltResinversamenteproporcionalalavelocidaddelanalito.

Msrpidalafraccindetiempo,msrpidoeluaporquesolosedesplazacuandoest

en fase mvil. Entre ms poblacin de molculas tenemos en la fase mvil en un

momentodado,msrpidoseestmoviendoesapoblacin.

Siplanteamosqueunamolculatienemuchaafinidadporlafaseestacionaria:

M

SKuL

VV

1t R como M

SKCC

Rt

o Al darme este trmino algo infinito, vamos a tener un tiempo de retencin biengrande,porlotantonoeluyelamezclayperderamos.

o Siplanteamosqueunamolculatienemuchaafinidadporlafasemvil:

M

SKuL

VV

1t R como 0CC

M

SK uLtR

o Lavelocidaddelafasemvilesconstante.o NohaynadaquesepuedamovermsrpidoqueL/U,entrminosdeanalito.Este

seraelcasodeunanalitoqueestaramontadoenelcarritotodoeltiempo.Estasera

lavelocidadlmitemsrpidaquepodramoverseuncompuesto.Deserunamezcla

decompuestosbajoestasituacinnoabraseparacin.Elresultadofsicofinalserala

mismamezclaperomsdiluida,oseanoperderalamezcla.

o Todaseparacindependedeesaseleccinrelativadefasemvilyfaseestacionaria,queasuvezdictaraK.Kdependedeestadistribucindepoblacinrelativa.Enuna

corridacromatogrfica, todos losanalitosvana tenerelmismovalordeL,vana la

misma velocidad constante (U), Vs (asumiendo que no hay prdida de fase

estacionariayqueestenlazadacovalentemente)eselmismovolumenparatodoslos

analitos.

o LonicoqueesdiferentedecompuestoencompuestoesK, ladistribucinrelativa,porquecadaanalitotieneunaafinidadnicaporunafaseuotra.

o K es la base de toda separacin cromatogrfica, ya que esto es lo que deseoestablecercuandovoy separarunamezcladecompuestos.Escoger la fasemvily

estacionaria de manera queM

SKCC

vare de compuesto en compuesto lo ms

posible.

o VamosaveranivelmolecularquesonlosfenmenosqumicofsicosquecausanquelosanalitostenganvaloresdiferentesdeK.

o ElpropsitooquehacerdelaseparacinesmaximizarasdiferenciasenlosvaloresdeKparalograrunamejorseparacinentrelosanalitos.

FenmenosquedictanKanivelmolecular

1. Fuerzaselectroestticaso Lasfuerzaselectroestticaseselfenmenomsfundamentalenlasseparacionesya

queeslaatraccinentrecargasopuestas.

o En el instante en que yo establezco una carga en el espacio, instantneamente sesienteenelespacioalrededordeesacarga,unaslneasdefuerzaounastrayectorias

atravsdelacualesseatraeraunacargaopuestaoserepeleunacargaigual.

N S

o En este imn (campomagntico), estn todas lasmolculas o la bastamayora de

ellasalineadascomosoldaditosenciertaorientacin,oseatodoelmaterialdentrodel

imnestabienorganizado.

o Porvirtuddelaalineacindelasmolculasodesusdipolos,reforzndoseunosalosotrossurgenenelespaciounaslneasdefuerzasqueatraeranmaterialaesteimn

queseamagntico.tieneunaafinidadelectrnicanica.

o Enlatablaperidicaaumentalaafinidadelectrnicahaciaarribayaladerecha.

o En la misma fila horizontal, la eficiencia de apantallamiento de electrones en una

mismacapaesmenorqueelapantallamientoocancelacinparcialdecarganuclear

deelectronesencapasinteriores.

o Cadavezqueyoenlazocualquiertomoenelextremoderechoarribadeesacolumnaconotrotomoatravsdeunenlacecovalente,dondeBestmshacialaderechay

haciaarriba.

A B

o B al tener mayor afinidad electrnica, los dos electrones que traen a la mesa paraformareseenlacecovalentenosecompartenporigual.

o Como B que tiene mayor afinidad electrnica va a atraer esos electrones msfuertemente porque su carga nuclear se siente ms efectiva en esos orbitales de

valencia.Porqueloselectronesquetienelacapanocancelanconlamismaeficiencia

queenlacapadeA.

o Haymtodosmatemticoscon losquepodemoscalcularelvolumenenelquevanaestarloselectronesenunenlacemolecular,oseadondehaylamayorprobabilidaden

cualquiermomentoentiempodeencontrarunelectrn.

o Haymayorprobabilidaddeencontrar loselectronesalladodelBquealladodelA,oseapasanmstiempoalladodelB,portenercarganegativayporpasarmstiempo

enesareginleimpartealamolculauncarcterparcialmentenegativo.

o Aesparcialmentepositivo,enunenlacecovalente.o Ningnenlaceesperfectamentecovalenteo inico,porquenohay igualprobabilidad

enambosextremosyaquesecreanunosdipolos.NOhayabsolutos.

o Al formarse el dipolo, la molcula busca a otro enlace para compartir su carga yestabilizarse:

A B

AB

o Quiere aliviar esa miseria y la parte que tiene exceso de carga quiere buscar otro

enlaceelectroestticoparadonarlepartedeesadensidadelectrnica.Enlaceopuesto

paracompartirsucarga,noesunenlaceformal,estermodinmicamentemsestable

quelascargasporseparado.

o Estevolumenneto tieneunaestabilidadmayorque losvolmenesdedosmolculaspor separado. Por lo que, mientras ms marcado es el dipolo, mayor tendencia a

agruparse.

o Notienenqueserenlacesidnticos,yaquesifueracontomosdiferentes,sedaralasiguienteasociacin:

A B Y X

o Esteprefiereundipoloigualmentedistorsionado,porquelacancelacindecarganeta

enelespacio,aunquenoaniveldelenlacecuandoeraelmismoperoopuesto,esms

eficientelacancelacindecarganeta.

o Sitienelaalternativadeasociarseconelmismodipolodeotramolculadelomismovaapreferiresoporquealasociarsehayunacancelacinmsefectivaenelespaciode

separacindecargasqueconundipolodemagnituddiferente.Deaquelsecretolike

dissolveslike.

o Simifaseestacionariatienedipoloscuyasmagnitudesenelespaciosonbienparecidasalosdipolosdemisanalitosqueestoyseparandovaaasociarseunoconelotro,ms

eficientementequesimifasemviltuvieradipoloperodeotramagnituddiferente.

o Elanalitovaaquerer iraaquellafasedonde losdipolosseanmsparecidos,porqueestamasfavorecidotermodinmicamente.

o Entremsparecidoseaeldipoloalafaseestacionaria,msdifcilselevaasera lafasemvilllevrselo.

2. PuentesdeHidrogenoo Oxigeno e Hidrogeno tiene afinidades electrnicas marcadamente diferentes. Se

observaqueenelenlaceOHhaymuchaseparacindecargayaqueeloxigenoesta

afrentadoporloelectronesformandoundipolobienfuertepor loquesepareceaun

enlaceinico.

O

H O

H

N OS

o Alhaberundipolotanfuertevaabuscarundipoloounpardeelectronesqueledonedensidadelectrnicaparaestabilizarse.

o Cuandoformopuentesdehidrgenohayunaliberacindeenerga.

o Si forma puentes de hidrgeno con la estacionaria, no se mueve y se pierden losanalitosyaquelafasemvilnopodrinteraccionarconelanalito.

o Mientrasquesiformapuentesdehidrgenoconlamvilsemueverpidamenteynosedalaseparacin.

o Sihaypuentedehidrgeno,eseeselquevaadominarelvalordeK.

3. AtrapamientoFsico

o Los grnulos que tengo de soporte, no son perfectamente esfricos ni tienen unasuperficiepulida.

o Siseobservalosgrnulosdelafaseestacionariaconunmicroscopioseobservaqueestostiendenaseramorfoseirregulares.

Massuceptible

o Al observar se vern identaciones en la superficie, la cuales son buenas ya quemaximizanelreadesuperficiedelgranulo.Entremasreamejorsevanaestablecer

losequilibriosentrelafaseestacionariayelanalitoporqueesaequilibracinocurrea

niveldesuperficie.

o Lamolculaqueestafueradelaidentacinestamssusceptibleaquelafasemvilselolleve,quesiestuvieraenotrasreas.Mientrasquesiestuvieraenlasidentaciones

lafasemvilnotendralamismafacilidadparadarleelgolpecitoyllevrselo.

o Todas la molculas que no se puedan enganchar en las porosidades de mi faseestacionariavanasaliryluegolasquesipudieron.

o RetencinRelativa()o Cuandorepitounexperimento,UpuedevariarunpocoporlotantocambiaasuveztR.

TambinsicambiaVM,cambiaVSyeltRcambiaradoblemente.

o VMestntimamenteligadoaVSyaquebajaVSaumentaraVM.o Si cambia la temperatura y la columna esta expuesta, segn el principio de Le

Chatelier,elequilibriosedesplazaraparacompensarelcambio.

o Mientrasmsenergacintica,msdifcil se lehara la faseestacionariaagarrarelanalitoporloqueamayorcambioenT,mayorserelcambioenK.

o Siempre que se repiten los experimentos hay cambios en los parmetrosexperimentales. Y si yo baso mis resultados en tiempos de retencin pues los

experimentos no sernmuy reproducibles. Por lo que, para eso se usa la retencin

relativa.

o Sideseoconfirmarlapresenciadelcompuestoz(1)ynodeseodejarmellevarporeltRpuesaadoalaalcuotaunestndar(2).

z

z

std.

(1) (2)

o La retencin relativa seriastd

z

tt

. 1 si el estndar sale primeromientras que

1 sisaledespusdelanalito.o El factor x por el cual se afecto el tz del compuesto de inters, tambin afectara

proporcionalmenteeltstd.porloquexsecancela.

o ElanlogoenTLCeselRF.

ilmofase

zf d

dR

v

8defebrerode2006

Quiz#1

PREGUNTA:Siquierohacerunaseparacindeunamezclaquecontienelossiguientes

compuestos:

OHO

O

(a) (b) (c) (d)

ylovoyahacerporcromatografalquida,dondemifasemvileslquida.Mifaseestacionariaes

nopolarymifasemvilespolar.Diganelordenrelativodeelusindeestoscuatrocompuestos

bajoesasituacincromatogrficayexpliqueporquestableceneseorden.

RESPUESTA: El orden de elusin sera: b, c, d, a. Compuestos con heterotomos son mas

polares en general, ya que estn ms a la derecha y ms arriba en la tabla peridica, en

comparacin con benceno que no tiene heterotomos. De ver estos compuestos se pueden

deducir dos.Unodemsbaja polaridad, queno tiene oxgeno y uno que tiene un puente de

hidrgeno,quevaasereldipolodominanteyvaabuscardipolosfuertesporqueahesdondeva

a querer estar. Relativo a esto bien cualitativo el polar tiene los dipolos ms fuertes, ms

marcados.Deahhayquedeesperarsequeelfenolvaaquerer,detodosestos,pasarsems

tiempocon la fasemvilquecualquierade losotroscompuestos.Deahqueelquepasemas

fraccin de tiempo en lamvil, va a estar viajandoms rpido. Recuerdende la ecuacin de

velocidad que el que tuviera el CMms grande era el que iba a eluirms rpido. Por el lado

opuesto el menos polar, el que no tiene un heterotomo va a preferir estar en la fase

estacionariamenosqueenlamvil,asquevaaserelmslentoeneluir.Entrelacetonayel

terelmspolarvaaserlacetonaporquetieneundipolomsfuerte.Elterposeeatraccinen

dosdireccionesyescomosisecancelaran.Eldipoloenlacetonaestmsmarcadoporqueel

oxgenoestenlazadoaunsolocarbono,enelotrosecancelanparcialmente.

Asignacin: Por qu ese concepto de like dissolves like? Por qu las atracciones ms

efectivasvanaserentredipolosdemagnitudesparecidas?Estoesfavorecidosobredipolosde

magnitudesmarcadamente diferentes, aunque se van a atraer tambin pero no va a ser tan

favorablecomodipolosparecidos.

Eficiencia

o Los qumicos necesitamos predecir cuan bien se van a separar los componentes en unamezcla. Ya tenemos unas herramientas poderosas para predecir ordenes relativos pero

necesitamossabercuanbienvaaserlaseparacindentrodeesosrdenesrelativos.

o Eficiencia=esunamedidadecunbienseparadosestnloscompuestos.

o Dossituaciones,tenemostrescompuestosenunacorridaconfaseestacionariaymvildadaendosdiferentescolumnas.Culeslamseficiente?

I

II

o Quguaaunosiempreentodoanlisis?Elpropsito

o Dependiendo del propsito, es que podremos decidir cual de ambas columnas es la mseficiente.SielpropsitoescaracterizarlostrescompuestosentonceslacolumnaIIeslams

eficiente ya que estamos en mejor posicin para identificar sin duda y/o cuantizar los

componentes de la mezcla. Mientras que si el propsito fuese identificar o cuantizar el

compuesto3entoncespreferiralacolumnaIyaquenomeinteresanadamasqueesteenla

muestrayaquseobtuvounaseparacinmayordelcompuesto3.

o Lomejoresrelativo,dependiendodeloqueyoquieroobuscoporloquesetornaunpocoambiguocuandounovaatomardecisionesdecualeslamejorcolumnaenuncasoas.

o Poresta razn,sedesarrolluna formamsabsolutaparaescogereficienciaentre losquehacencromatografa.ElconceptoqueseescogifueeldePlatostericos(N).

Platostericos

o Destilacinfraccionadatienecolumnadefraccionamientoparasepararmaseficientemente.

o Laseparacineficienteselograalponerunexcesodeenergaenlapartedeabajoycomocadacomponenteenlamezclatieneunapresindevaporpuessiemprevaaevaporarsetodo

lo que haya abajo. La presin parcial o la proporcin en esa fase gaseosa va a depender

ntimamentedelavolatilidaddelamezcla.Entremsvoltilseaunorelativoalotro,msva

acontribuiralapresindevaporqueestsobreeselquido.

o Siemprevaaverdelosdems,segnesevaporsube,empiezaaestarencontactoconunasuperficie la cual estaauna temperaturamsbajaque ladel vaporpor loque sedauna

transferencia de calor. Esas molculas en fase gaseosa que chocan con la pared, le

transfierenunpocode laenergacintica,enformadecalor.Entoncesbajalatemperatura

delamezclayaumentalatemperaturadelapared.Esteprocesosepuedeverporrefraccin,

porque la luz de la lmpara al pasar por esemedio que tiene una densidad diferente, se

refracta,sedoblayporesoesquevemosesairregularidad.

o Alreducirlelaenergacinticaalasmolculas,bajalatemperaturadelamezcla,porloqueaquellos componentesmenos voltiles tienden a agregarse y por ende a condensarsems

fcilmente y empezaran a salir de lamezcla de vapor. Aquellos componentes que todava

tengansuficienteenergacinticaparasobreponersealasinteraccionesintermolecularesyno

condensarse,siguencaminando.Deestaforma,voyseparandomezclasdondepredominael

msvoltilenlapartesuperior,ylosmenosvoltilesenmayorproporcinvanregresandoal

envase,hastaquedeesaformasesepara.

o En general, mientras ms larga sea la columna de fraccionamiento, mejor grado deseparacinunologra.Nuncavaaser100%yNOesunaseparacintaneficientecomolaque

logramosencromatografa.

o Para saber cuan larga tiene que ser esa columna los ingenieros qumicos han desarrolladouna nomenclatura o una clasificacin de unidad de superficie de intercambio que se est

dandoenesacolumna.

o A nivel microscpico vamos a ver molculas intercambindose con esa pared y la fasegaseosa. Se est desplazando, va a ver un equilibrio. De ah que, extrapolamos de la

destilacinfraccionadaelconceptodeplatoterico.

o Platos tericos en destilacin fraccionada es la reginmnimanecesaria enmi columnadefraccionamientoparaestablecerunequilibrio.

o Entremsequilibrioyoestablezcoalolargodelacolumna,mssesienteeseintercambiodeenergacinticaentre losmenosvoltilesy lasparedes, relativoa losmsvoltiles,mejor

separacin voy a lograr, ms discrimen voy a tener en contra de los menos voltiles en

trminos de avanzar a lo largo de la columna. En cada equilibrio, estoy haciendo un

intercambiodeenergaporloquemsrpidovanasalirse,omayorcantidaddelosmenos

voltilessevanaquedar.

o Entremasplatostericosmejorvaaserlacapacidaddeesacolumnaparaseparar.SeutilizaNpararepresentarelnmerodeplatostericos.

o Elanlogoencromatografa,esqueentremasequilibriosseestablecenmassemaximizanlasdiferenciasenK.

o Elnmerodeplatostericos,enunacorridacromatogrfica,sepuedesacardirectamentedelospicos,dondetReseltiempoderetencindelcompuestodelabandaqueseayWesel

anchodelabase.Laeficienciavaadependernodelacolumnasinodequepicoyoescoja.El

quetengauntiempoderetencinmsgrande,porendemevaadarunaeficienciamayor.

2

16

Wt

N R o

2

21

54.5

Wt

N R

o Mientrasmssetardauncompuestoensalirde lacolumna,msanchovaserelpicoy loque quiz est ganando el nmero de platos tericos, escogiendo uno con el tiempo de

retencinsebalanceaconelaumentoenw.Estevalorenteora,enausenciadeanomalas,

debe ser el mismo no importa el pico que yo escoja porque se va mantener esa

proporcionalidad.

o No hay un equilibrio verdadero en una columna, ya que se dan ciertas anomalas en lacolumna porque no hay pureza en los fenmenos de separacin. Normalmente tengo una

mezcla de interacciones electroestticas, de atrapamiento fsico. Si yo pudiera tener las

fuerzaselectroestticasynolootromenosproblemayotendraenescogerelpico.

o De columna en columna esmejor utilizar elmismo compuesto para determinar los platostericos,asmantenemoselconceptodelasrelatividadesencadacolumna.

o SielpicoesGaussianohayunaproporcionalidaddelanchoenlabaseyelanchoacualquierotraaltura.Porloque,conlaformulade5.54minimizamoselproblemadelaprecisindela

medidadelanchodelpicoenlabase.Conestovemos,quesepuedecalcularelnmerode

platostericosdeunacolumnadirectamentedeuncromatograma.

13defebrerode2006

Platostericos

o Eficienciaparanosotrosvaaserunamedidadecunbienpuedesepararunacolumnaunamezcladecompuestos.Es importanteconocerestoscriterioscuandounovaaescogeruna

columna.

o Qumirbamos para escoger una columna? Pues debemos evitar los extremos,mirar lasfuerzaselectroestticasdictadasporlosdipolos,lacomposicindelafaseestacionariayfase

mvil,paratenerafinidadesparcialesporambasfases.

o Laeficienciadependedeunosparmetrosadicionalesalasfuerzaselectroestticas.

o Yafuimosaunateoradesarrollada,totalmenteanlogaalprocesofsicoqueseestdandoenunacolumnacromatogrfica.Esunateoradesarrolladaparaladestilacinfraccionada.Se

observaqueanivelmolecularenesacolumnadefraccionamientovemosunaequilibracinen

lacolumna,quecuandohayuncompuestocondensadoen lapared,haypartede losotros

compuestosqueestnsiendoempujadosatravsdelatrayectoriadeesacolumnaporuna

partegaseosa,lapresindelmismovaporqueseestevaporando.Elequilibrio,oseacuan

desplazadoestenunadireccinuotraparacadacompuesto,vaadependerdelavolatilidad

decadacompuesto.

o Aquellos compuestosmsvoltiles, la fraccinde ellosen la fasegaseosa enunmomentodadovaatenderasermayorquelafraccinqueestcondensadaenlapared.Asquees

totalmente anlogo, lo nico que no estamos hablando de condensacin y evaporacin,

estamoshablandodefijarlosporafinidadenunasuperficieoarrastrado.

o Con la ingenieraqumica,vemosqueentremsequilibriosoplatos tericosseestablecen,mssesientenlasdiferenciasenvolatilidaddeloscompuestos.

o En cromatografa, tambin entre ms regiones hayan para establecer equilibrios segn semuevea travsdeesacolumnaen trminosdel largo,otra reginadyacentede lamisma

distanciaqueestablezcaeseequilibrioanlogo,mejorsepuedendiscriminar lasdiferencias

entrefasemvilyfaseestacionariaencromatografa.

o Deuncromatogramapodemossacarlosparmetroscrticosparalaecuacinquenospermitecalcularelnmerodeequilibriosqueseestablecenenlacolumna.Elnmerodeequilibrios

dependedeltiempoderetencinydelanchoamitaddealtura.Porloquevemosqueentre

mayorseatR,mayorvaaserNyqueentremenorseaelanchodelpico,engeneral,enla

basemayorvaaserN.

o Ya vemos dos parmetros importantes que van a afectar la capacidad de la columna paraseparar. Vamos a ver un fenmeno que cuando aumenta el tiempo voy a ganar el

ensanchamientodelpico,yaunquecreaqueestoyganandoporeltiempoderetencinseva

nivelandoconelaumentoenelancho.

o Enteorasepuedeutilizarcualquierpicoparadeterminarlaeficienciadelacolumna,siempreycuandotengancomportamientoideal.

o Hayunaseriede fenmenosquesedan,quecausanvariaciones,yaquedecompuestoencompuesto el cmputo deNnovaa ser tangrandeperoparapoder comparar chinas con

chinas,esmejorinyectarelmismocompuestoenotracolumnaparadeterminarlaeficiencia.

o Los puentes de hidrgeno nos sacan un poco del plano ideal porque no es una fuerzaelectroestticapura,esuncompartimientodedensidadelectrnica,porloquesecomienzaa

salirunpocodelareversibilidadquenecesitamosparaseparar.

o Lospicossesalende la formagaussianayempezamosaveralargamientosen lapartedemayortiempoderetencin.Yanosedesprendeelcompuestotanfcilmentedelafasemvil

olaestacionaria.Estoquieredecir,quelasfuerzaselectroestticasafectanelpicogaussiano.

Loidealseriaelpicogaussiano.

o Mirando el ancho de la base entre dos columnas cualitativamente iguales, podemos notarunasdiferenciaseneficiencia.

o UnparmetrocuantitativoparadeterminarlaeficienciaesNycualitativamenteesW.

H

L

o Heslaalturaeficienteaunplatoterico(HETP)ylaalturaodistanciamnimaparaqueselleveelequilibriodentrodelacolumna.

o Aquella reginen la columnadondevemoseseprocesodinmicode intercambio,dondeseigualalavelocidaddeintercambioenlasdosdirecciones,quellevaaunasrelacionesrelativas

estables.Novaaveruncambionetoenlarelatividaddeesaspoblacionessegnsemueven

porlacolumna.

o Htambinseutilizaparadeterminareficiencia.NgrandeeslomismoquedecirHpequea.

HLN

o Ahoratenemostresformasdedeterminarlaeficienciadeunacolumna:doscuantitativas(NyH)yunacualitativa(W).

o Aleluirelmismocompuestoentrescorridasdiferentes,podemosverquesegndisminuyeelancho,aumentaN.

o ElcasolmiteidealseracuandoW0,N.Estasituacinnosepuededar,peroaniveltericoesloqueunoquisiera.

o HsololopodemoscalcularsiconocemosN.

o Entendiendo lo que causa que un pico se ensanche yo puedo tratar de controlarlo, paraminimizar el ensanchamiento y aumentar la capacidad de la columna de separacin. Las

columnasviejasoquehayansufridoalgndesperfectopierden lacapacidaddeseparacin.

Cuandoveoquelacapacidaddeseparacindelacolumnaestdecayendo,tengoquevolver

acalcularleN(avecesesnecesariocortarunpocodellargodelacolumna).

Factoresquellevanaensanchamientodepicoscromatogrficosoprdidadeeficiencia

1. Pasosdiferentes

o Cuandolasmolculaslleguenysepresentenalfrentedeesacolumna,conlafasemvilempujndolaoarrastrndolaa travsde la columna, la rutaqueescojanvaa seruna

probabilstica.

AA'

o Elcarritotieneunavelocidadconstante,deahqueelqueescojalarutamscortaaunamismavelocidadvaasalirmsrpidoqueelqueescogeunadistanciamslarga.

A A'

o Larealidadesqueambosextremossondebajaprobabilidad,lamayoradeellossevanaencontrarenelcentro,conunarutaentremedio.

o Nopuedentodaslasmolculastardarseexactamentelomismo,yaqueparaquesedieraesto lasmolculas tendranquebsicamenteocuparelmismoespacio fsicoparapoder

estarmovindosejuntosatravsdelacolumnayestoesimposible.

o No puedo ocupar el mismo volumen con dos molculas, por ende tienen que estarfsicamente ocupando volmenes diferentes. Por lo que, al estar fsicamente en

ubicacionesdiferentessustrayectoriasatravsdeunaseriedebarrerasvaavariar.

o Comosiemprevaaverunanchoasociadoa todopico,nopodr llegaraesaeficienciainfinita.

o Puedosoarconacercarme,mirandodequedependeeseensanchamiento,ynosotroslovamosareduciradosfactoresprincipales:

Homogeneidad en tamao del empaque: mientras ms homogneas sean los

dimetros de las partculas con las que he empacado la columna, sea la fase

estacionariaslidaoalgnsoporte,menosdispersinendistanciavoyaverenla

trayectoriadelasmolculasqueestnpasando.

Homogeneidadenelprocesodeempaque:lastrayectoriasempiezanasermenos

homogneas cuando hay huecos o espacios sin llenar en el empaque ya que

habrnmolculasquefluirnmuchomsrpidoqueotras.

2. Difusin

o Haydosleyesquegobiernantodoeneluniverso:(1)todotiendeaunaenergamnimay(2)todotiendeaunaentropamxima.

o Ejemplo:Sisueltolatizavaacaerrpidamentealpiso,porqueenestaposicinnoessuestadoestabledeestatizayaquetieneunaenergapotencial,laquesele impartepor

estarlasosteniendoconlamano.Otroejemploseriaunabotelladeperfumeenunsaln

donde las molculas se dispersan mientras que uno nunca ve lo opuesto, que se

evaporarenlasmolculasyentrenalabotellanuevamente.

o Este proceso de salir de una regin bien concentrada y dispersarse en el espacio se lellamaentropa,elcualocurreatravsdeladifusin.

o La difusin est en contra de nosotros en la cromatografa porque el procesocromatogrficoenvuelveorganizar,oseacogermolculasqueestabandesorganizadasen

unamezclayponerlasenbanditasespecficas, locualnoesloquelanaturalezaquiere

queseestdando.Porlanaturalezaestarantodasmezcladas,regadasenelespaciono

organizadas en banditas en especfico. De ah que, como nosotros nos estamos

comportndonosmal,violandounadelasleyesdetermodinmicaporloque,empiezaa

darseladifusin.

o Entremstiempopasamssehaseensancharelpicocromatogrficodebidoadifusin.

o Elpasolibrepromedio(meanfreepass)esladistanciaquetieneunamolculaantesdeque choque con otra y se detenga. Dependiendo del estado de la materia, variara la

distanciaentremolculas.

o Enelestadogaseoso,tenemoslamolculasbienseparadasentrminosrelativos,queenestadolquido.Poresto,ladifusinesmuchomsmarcadaenelestadogaseosoqueen

elestadolquido.

o Elgradodedispersindeunabandaguardarelacindirectaconelanchodelpico,porladinmicadecmoseestgenerandoelcromatograma.Ladinmicadedistribucindelas

molculasdictalaformadelospicos.

o Cualquier forma con la que podamos disminuir la distancia que viaja unamolcula deanalito antes de chocar con otra, va aminimizar la difusin por lo que seminimiza el

anchodelpico.

o Ladifusinquesemuevehaciaarriba()vaaserafectadamarcadamentepormolculasdefasemvilqueseestnmoviendoendireccinopuesta().Porloque,yopuedocon

fase mvil controlar cun marcada es la difusin en esa direccin (), afectando la

frecuenciadechoquedemolculasde fasemvilconmolculasdelanalitoquequieren

difundirenesadireccin.

o Si yoaumentoel flujooel nmerodemolculasde fasemvil quepasanporunreatransversalenunmomentodado,aumentolaprobabilidaddechoque.Loquemasafecta

elensanchamientodeunabandaesladifusinquevaencontradelflujo(),yaquees

lamsquemedueleporqueyomealejodelgrupoyelgruposealejadem.

o Pareo:cromatografadegas=difusin

3. Faltadeequilibrio

Fasemovil Fase

Estacionaria

o Enel instanteenqueunamolculasalede la faseestacionariaa la fasemvil, la fasemvillamuevemsabajo.Hmehaaumentadoymientrasmsgrandesealavelocidad

delcarritoomsrpidoyomemonteenelcarrito,msatrsdejoamiscompaeros.

o Transferenciademasas,setransfierenlosanalitosentrelasdosfases.Amayorumsseacentaestefenmeno.

o EcuacindeVanDeemter:

CuuBAH

o AestotalmenteindependientedeelflujomientrasqueBguardaunarelacininversaconelflujoyCseacentaconelaumentodelflujo.Siemprequieroquelasumadeestostres

factoresmelleveaunmnimoconocidocomouptimoparaquemelleveaunHmnimo.

maxmin NH

u

uptimo

H

15defebrerode2006

Quiz#2

PREGUNTA:Denopoderestarenuoptimo,quseriamenosmaloestarporencimaopor

debajo?Porqu?

CuuBAH

RESPUESTA:Denopoderestarenuptimo,querramosestarporencimayaquecadaunidadde

cambio lleva amenor prdida en eficiencia que cada unidad por debajo y esto se ve por las

pendienteenambosladosdelagrfica.

Eficiencia

o Sitengounamuestraconocidasabrquehaterminadolaseparacincuandoobservoqueelcomponenteconmayortiempoderetencinhaeluido.

o Perositengounamuestradesconocida,elanlisiscromatogrficosetermina?

o EnHPLC,cuandodeseoreducirelflujodelafasemvilsepierdereproducibilidadyaquelospistonesseleshacedifcilmoverselentoporloquecasinuncasepuedetrabajarpordebajo

deuoptimoenestatcnica.

u

uptimo

H

CuuBAH

o En valores por encima de u, empezamos a ver que el valor de H de la ecuacin neta separecemuchoalosvaloresdelterminoCuporloque,porencimadeuempiezaadominarla

contribucin de falta de equilibrio al valor neto deH. Ya que amedida que u aumenta el

terminoB/usehacecero.

o Cmollegoalascoordenadasdeu?dudH

o Cadaunodeestostrminos(A,B,C)esunmundoaparte.

o NuncavoyapoderirpordebajodeA.

o El termino A depende de muchos factores ya que las partculas no son perfectamenteesfricas,sonirregularesyvarandeunaaotra.ParapodercalculareltrminoA,tendramos

queexpresarlasreassuperficialesdelaspartculasperocomovarandeunaenotrashay

unaseriedeparmetrosquetomanencuentalasdiferenciasenreas,laporosidaddeestas

partculas, el volumen neto que ocupan en la columna. Por lo que, A es determinado por

variostrminosaligualqueB.

o Lavelocidaddelafasemvil(u)sedicequeesconstanteperolarealidadesquecercadelassuperficiesslidasdecualquiercosaqueestenlacolumnapresentamsfriccinalfluirque

alejndomedelapareddedinmicadefluido.

o Porloque,sepuederepresentardeformavectoriallasvelocidadesatravsdeunacolumnaquenoestempacada.Severaquelavelocidadmsrpidavaaserenelcentroyaquelas

orillaspresentamsfriccin,msresistenciaafluir.Deahquetengo,unacarcterlaminar

enmisflujos.

u

uptimo

H

H=A

H=Cu

H=B/u

o Cmosecalculauptimo?Visualmente,sepuedehacemirandolaformadelpico.

GC

o Secogeunamuestra,seinyectavariasvecesperoaumentandoelflujodelafasemvilyseobservaelcasoeneldibujodearriba.Porloque,alaumentarelflujolaeficienciaaumenta

yaqueWdisminuyeperollegaunmomentoquelaeficienciaempiezaadisminuirporlotanto

mehepasadodeuptimo.

22defebrerode2006

ASIGNACION:Quotrosfactoresmaximizanlasdiferenciasentiemposderetencinentredos

analitosparaaumentarlaresolucin?

Eficiencia

o CualtcnicaentreHPLCyGCesmseficienteobservandolassiguientesgraficas?

o EnHPLC,soloseobservauncuadrantede lagraficadeGCyaque tieneunas limitacionesfsicasquenopermitentenerlamismagraficaqueGC.Aflujosextremadamentebajoshay

problemas de reproducibilidad de esas presiones mientras que los flujos extremadamente

altossonimposiblesdelograrporloviscosodelafasemvil(liquida).

uu

GC

H H

HPLC

CuuBAH

o AlllevaragraficalasumadeVanDeemterindividualmentepodemosapreciarqueterminoeselmasdeterminanteencadaregin.Nuncautendrunvalordeceroyaqueunodeestos

factores se acercara a infinito. El concepto es minimizar la contribucin de la suma para

acercarnosauptimodondelogramoslamximaeficienciadelacolumna.

o El valor deu ptimo se puede obtener sacando la primera derivada, igualndola a cero ysustituyendolosvaloresdeA,ByC.PeroaquesdondesurgenlosproblemasyaqueA,By

C dependen de muchos factores por lo que son difcil de determinar. Por esta razn, se

prefieredeterminaruoptimocambiandoelflujodelafasemvilyobservandolaformadel

picoyaquesabemosqueelanchoenlabaseesunamedidadeeficiencia.

Resolucin

o Esunbuenindicadordecuanbienseparaunacolumnay,adems,nossirveparadiferenciarentrelaseficienciasdediferentescolumnasyvercualeslamejor.

o Unacolumnadealtaeficiencianonosaseguraunabuenaseparacincromatogrfica:

o Estacolumnaesunamalasituacinyaquehaymuchossolapesyescasiimposiblecuantizarsinosdejamosllevarporelreaolaalturadelpicoyaqueelpicoquesolapacontribuyeen

estosvalores.

H

tR

u

uptimo

H

H=A

H=Cu

H=B/u

o Peroesonoquieredecirquenopodamoshaceranlisisconcolumnasdebajaeficiencia.Siladiferenciaenafinidadpor lasdos fasesestnmarcadamentediferentesentre losdospicos

podramos lograr una situacin como esta, con picos anchos pero diferencias en K tan

grandesquedandiferentestiemposderetencinypodemosseparar.

o Estoesbuenoentodoanlisissiempreycuandonohayasolape.Porotrolado,lamezclaqueesteseparandonopuedesermuycomplejaporquenovoyapoderubicarunoscuantospicos

enesalneabasesinqueestnsolapndose.

o Por otro lado, buena eficiencia a base del ancho del pico tampoco nos asegura que no sesolapenlospicosyaqueelsolapesedebealasdiferenciasenK.

o ResolucinesunamedidaquecombinaeficienciaycuanbienunacolumnadiscriminaentredoscompuestosenlasdiferenciasenK.Esteconceptoaplicaatodatcnicaanalticadonde

seobtengaenformagraficasealesdediferentesanalitos.

H

tR

tR

H

21

122

WWtt

R RR

o Como no hay un punto en la lnea base para dejarnos llevar se tiran unas tangentes quepartenlalneabaseynospermitenmedirWdeunladoaotro.Estotienesuerrorperocomo

queremosunprocesoquesepuedaaplicaracualquiersituacincromatogrficapordefinicin

lovamoshahaceras.

o ObtenerunR=1.0 indicaqueelreade solapeesun2%de lassumade lasreasde lospicos que se estn solapando. Este valor es aceptable pero en una farmacutica el error

mximopermitidoenladeterminacindelingredienteactivoes0.5%(FDAlodicta).

o ValoresdeR>1.5significaseparacincompletasinsolape.Rgrandeesbueno.

o Resolucin es una medida mas segura, en trminos, de saber si tengo la eficiencia yseparacincromatogrficaparaelpropsitoqueestesiendoreglamentado.

o Necesitomejorarelgradodeseparacin,qucomoqumicopuedohacerparaobtenerunmayorvalordeR?

o SiaumentaelnumeradorodisminuyeeldenominadoraumentaR.

o ParamaximizarR:

Seaumentalasdiferenciasentiempoderetencinentrelosanalitos:

MaximizandolasdiferenciasenKdelosanalitosalterandolafaseestacionaria

o fasemvil paraquediscriminenmejor en las fuerzaselectrostticasde los

analitos.

Cambiandolasrampasentemperatura.

W2W1

tR2

H

tR1

o PorqulasdiferenciasenKseacentanmsenlasegundasituacinrelativaalaprimera?Al disminuir la temperatura de la columna los componentes tienen mas oportunidad de

equilibrarseydiscriminarpor loquenoeluyensolapadosyaquepuede interaccionarmejor

conlafaseestacionaria.

o Siseaumentalatemperaturaelequilibriosedesplazaparacompensarlaalteracinycomoelaumentoentemperatura,aumentalaenergacinticaodemovimientodelasmolculas,

causandoquelasmolculasdeanalitopasenmstiempoenlafasemvil.Laconsecuencia

dequeestemastiempoenlafasemvilesquenoselograraunabuenaseparacin.

o Al aumentar la temperatura se minimizan las diferencias en K por que los componenteseluyenmasrpido.

o ParamaximizarRtambinpuedo:

Disminuirlasumadelanchodelospicos,disminuyendolosanchosindividuales:

Aumentandolaeficienciadelacolumna,acercndomeauoptimoyaqueestoy

en el Hmin y Nmaxmanifestada en un cromatogramamirando el ancho de los

picos.

o Tambinpuedoalargarlacolumna,perosololapuedoalargarhastadondeesoqueganeenlasdiferenciasentRsecanceleconelanchodelospicos.

o Entremas larga la columnamas difcil alcanzar el u optimo. Adems, segn se hacemslargalacolumnamastiempotienenlosanalitosparadifundirloqueensancharalospicos.

Selectividad()

o Selectividad es unamedida de diferencias en K. Por lo que, entremas selectividadmejorseparacinvoyalograr.

tR

H

100oC

H

tR

200oC

24defebrerode2006

QUIZ#3

PREGUNTA:Cundounanlisiscromatogrficosehacompletado?

RESPUESTA:Cuando se cumpla el propsito del anlisis. Si es unamuestra desconocida esta

pregunta no tiene contestacin, entonces entraran las condiciones prcticas. Un buen primer

tanteoenunamuestradesconocidaes llevarloaunacondicinextrema.Enunplanosimpley

cmodo,asumoquetodo loquemeeluyaenTLCbajoestascondicionesyse llegueaver,se

pueda ver tambin en unas condiciones que yo escoja en cromatografa de gas y que

corresponden el nmero de picos en TLC con el nmero de picos en GC, y por ende cuando

salgan los trescompuestos,partiendodequesolohay trescompuestosen lamezcla,nodebe

salirmsnada,sedebequedarenlalneabase.

ASIGNACION:Cmosabraquelospicossondeesamuestraounodeellosvengadelacorrida

anterior?

CromatografadeGas

o Loquetransportaelfluidoesungas(fasemvil).

o La limitacinms importante es que los compuestos a separar por esta tcnica debe servoltilesytermalmenteestablesparaquepuedanserseparadosyaquenopuedencoexistir

conlafasemvilparaqueseantransportados.

o EnGC,podemoslograreficienciasde100,000mientrasqueenHPLCsolode10,000.

o Nosiemprese tomaelanchoamitaddealtura,porqueavecesunpicoestsolapandoalotro.Poresoesqueenresolucinsetiranlneastangentesporquesenecesitaelanchoenlabasedecadapico

o Lacromatografadegastienefacilidaddeuso,avecesel tiempoesmscortoytienealtaeficiencia

o Elgradodeseparacindependedeeficienciaydeselectividad

o EficienciadependedelanchodelospicosylaselectividaddependedeK

o EltResdirectamenteproporcionalalaK,porqueenlaecuacinlonicoquevaraesK

o Resolucin=eficiencia

adselectivid

27defebrerode2006

ASIGNACION:SielsegundoenlacesencillomsfuerteesSiO,Culeselenlacesencilloms

fuerte?SiF

CromatografadeGas

o Porserlafasemvilgaseosa,noslimitamosaqueloscompuestosasepararporestatcnicadebeservoltilesytermalmenteestablesparaquepuedanserseparadosyaquenopueden

coexistirconlafasemvilparaqueseantransportados.

Detector

Inyector

o Nohaymejorformadeseparacinparaaquelloscompuestosquecumplenconlorequisitos

yaqueseobtienenmejoreslimitesdedeteccin.

o Fuentedegas,uncilindro,seregulalapresinconunmanmetroyaquelallavequetieneelcilindro es solo para abrir o cerrar no para graduar la presin que sale. Una vez fijada la

presinenuoptimo,estalneapordondefluyeelgasestaenlazadoauninyectorenlaparte

superiordeGC.

o Por este inyector, el cual esta conectado a una columna donde se da la separacin, seintroducelamuestra.Lacolumnaestaconectadaaldetector,elcualgeneraelcromatograma

generandosealeselctricas,lascualesindividualmentesonproporcionalesalosanalitosque

vansaliendo.

o Elcilindrovienedediferentestamaos,yestossonmasivosporqueaguantanmuchapresin(20003000psi) para contenermucho gas en un volumen pequeo ya que se desee tener

suficiente para poder llevar a cabo mltiples anlisis ya que no seria prctico cambiar el

cilindrodespusdecadaanlisis.

o Elproblemadeloscilindrosesque,portenerunabaseestrechayseraltos,tienenuncentrodegravedadaltoloquesignificainestabilidadporloquesonbastantesmasivos.Tienenuna

codificacindecolordependiendodelanaturalezadelgas:

Gasesnoreactivosoinertes Anaranjados Helio

Peligrosos Rojos Hidrogeno,Acetileno

EnviromentallyFriendly Verde Aire,Oxigeno

o Se usa codificacin para no utilizar incorrectamente los gases aunque esta no es lamejormanera de identificarlos. Tambin se puede identificar por la conexin al tanque: tornillo

tanque,roscamanmetrooalrevs.Elmanmetrovienehechoparacadatipodegas.

o Qucaractersticasquieroenelgas? Baratoyaquenoserecupera

Pureza

Notoxico

Compatibleconeldetector

o Elprimermandamientodelacromatografaesdecirlealdetectorquenodebeverfasemvilyaquetaparatodoyelcromatogramasesaldradeescala.

o Cuando la fasemvil esgaseosa,mayormenteseprefieresea inerte (He)yaqueno tiene

dipolosporloquenocompiteconlafaseestacionariaparaestablecerunequilibrio.Heliono

solvataporloquenohacenfaltalosdipolosyaqueestaenformagaseosa.

o Por lo que, los valores de K se ajustan con la temperatura. Solo la fase estacionariainteraccionaconloscompuestos.ElHeliosoloempujaralosanalitosatravsdelacolumna.

o Los gases vienen del aire, los cuales se condensan y luego se separan por destilacin.Mientras que mucho disolventes vienen del petrleo, productos de fermentacin,

hidrocloracindeloshidrocarburos.

o La funcin principal delmanmetro es controlar la presin que sale del cilindro y llega alinyector.Elprimerrelojdicecuantapresinquedaenelcilindroyelsegundoseutilizapara

controlalapresinqueseentregaalsistemaanaltico,oseaelflujodelafasemvillacual

debecontrolarseparanoalejarmedeuoptimodondeobtengolamayoreficiencia.

1 2

o Elinyectoresellugardondeseintroducelamuestraalequipo,esteesuncilindrodeacero

inoxidable(15mL),elcualtieneenlapartedearribaunaconexindelneapordondevaa

entrar el Helio o la fasemvil. Por debajo, tiene una conexin a la columna analtica. El

inyector esta encapsulado dentro de un bloque de metal (aluminio, ya que es mas fcil

trabajarloydarleforma),elcualtieneunaresistenciaparapodercalentarelaluminioquea

suvezcalentaracilindro.

o EnGC, necesitamos llevar lamuestra a fase gaseosa y lo vamos a hacer con calor en elinyectoryaquenovalelapenallevarloalacolumnasinserevaporizadoyaquenopodrser

transportado.Alintroducirlajeringuillaenelinyectoryliberarlamuestraenelestadoliquido

disueltoenundisolventevoltilporloqueatemperaturaaltaseevaporalamuestra.

o Cualquiermaterialquenoseavoltilotermalmenteinestablesequedaraenlasparedesdelinyector.

o Debidoalalimitacingrandedecompuestos,losqumicoshatratadodeampliarelrangodecompuestosquepuedoanalizarporGC.Analizandoderivadosyaqueelprocesodeevaporar

uncompuestoesaquelquellevamltiplespasos.

o Alllevarunamolculadelestadolquidoagaseoso,estacomienzaavibrarmsyamoversems (translacin). Por lo que, esa primera inversin en energa va amovimiento cintico

mientrasqueenelcasodemolculasqueestnagregadas(%altoyaqueestnenestado

liquido),losdipolosestninteraccionandontimamenteporloquealempezaravibrarmasse

desprenden los dipolos unos de otros hasta tener suficiente grado de libertad individual o

adquirirsuficienteenergacinticaparasobreponersealapresinatmosfrica.

o Esclavelapartededesprendersedelosdipolosparaminimizarlaenerganecesariaparaquemolculas puedan pasar a la fase gaseosa. Si de alguna forma se pudiera disminuir esa

atraccindipolar,queesloquelequitavolatilidadalasmolculasenunestadoliquido,mas

fcilpodrapasarloalafasegaseosa,conmenosenergaevaporara,masamenoestarapara

poderseanalizarporGC.

o Losgrupos funcionalesmsculpablesdequitarlevolatilidada losanalitossonaquellosquepuedan formar puentes de hidrgenos (OH, SH, NH). Debemos estar alerta si se

puedendarinteraccindepuentesdehidrgenosconlafasemvilofaseestacionariapara

evitarlosextremosquenollevanaseparacin.

o Por otro lado, se pueden modificar esos grupos para quitar interaccin dipolar formandoderivados.Porejemplo,uncidograsoformapuentedehidrgenosfuertesentresiporque

cadaunotieneunOHytambintieneunoxigenoconelectronesnoenlazantesperoside

algunaformayoprotejoesegrupominimizolacapacidaddeagregarseentresi.

OHR

O

OR

O

CH3acidosgrasos Sehareducidoel

dipoloylafortaleza

CH3R

O

OR

O

Si(CH3)3

o SiyosustituyeraeseHporunmetilo,eseenlaceOCyano tieneundipolo tanmarcado

comoOHporloqueelgradoyfortalezadeagregacinsermuchomenor.Porloque,se

requerirmenoscalorparavolatilizarlamolculas.

o Silar esbienatractivo cuandohayoxigenoporqueel segundoenlacemas fuerte covalentesencilloesOSiyaquesepuededarunpocobackbondingconelpardeelectronesnon

bondingdeloxigenoconlosorbitalesddelsilicioyempiezaaganarcarcter.

o AunquealSilarseaumentoelpesomoleculardecasi72unidades,lamolculasiguesiendomuchomas voltil que aquel que eramas liviano que formaba puentes de hidrogeno. Se

deseasilarantesquemutilarporqueesteenlaceestafavorecidotermodinmicamenteyaque

esbienestableyfacilitaquitarelhidrogenoysustituirloporsilicio.

o Aveceshaydetectoresselectivosquesolovenunoscompuestosenespecficos.o Hayuna interdependencia entre columnas, inyector y detectores ya queno se puedeusar

cualquiercombinacindeestos.

o Lascolumnascapilaressonbien finas(0.1mm)cuyasparedessirvendesoporteyaquenopuede aadir grnulos porque no caben. Lo importantes es lo fina que es y la poca fase

estacionariaquetiene.

o Comohaypocareasuperficialsolosepuedeinyectarbienpocamuestraparanosaturarla.

Seminimizaeltrminodepasosdiferentesaumentandolaeficienciadelacolumna.Adems,

estascolumnassonmaslargas(50m)porloquecomoN=L/Hseaumentalaeficiencia.

o En las columnas empacadas, no podemos tener columnasmuy largas ya que aumenta laresistenciaafluir,porloquenosepuedealcanzaruoptimoalascapacidadesdepresinque

funcionaesesistemayaquepuedeexplotar.

o Lasjeringuillasquemsseusansonlasde10L,divididasenporcionesde0.2Lporloquetieneunerrorabsolutode0.1L.

o Que puedo hacer yo como analtico para minimizar el error relativo a la inyeccin?

InyectadoVolumenov

AbsolutoErrorelatiRError Por lo que, se puede minimizar aumentando el volumen

inyectado pero en capilares no puedo inyectar mucha muestra. Por esta razn, se ha

introducidootrasalida(splitterovlvuladeparticin)enlapartedeabajodelinyector.

o Cuandolavlvuladeparticinestaabiertadeloinyectadoparteentraalacolumnayparteloboto. Se puede inyectar un volumen grande para minibar el error relativo, ganar

reproducibilidadynosaturarlacolumnaporqueelexcesodemuestranoentraalacolumna.

Alacolumnaentraraunacantidadrelativaalosflujosqueyotenganenambassalidas.

o Silosflujosestuvieran10:1delasmuestras,10partesdeestasebotayunalainyectoyasreduzcoelerrorrelativoporunfactorde10.

1demarzode2006

CromatografadeGas

o Elinyectorconfiltrodeaceroinoxidable,1015mL,esellugarpordondeseintroducelamuestraal sistema. La introduccin se logra utilizando una jeringuilla llena de mezcla de analito, en

solucinogases.Sisongasesesmejoryaestnenelestadoquesenecesitaparalaseparacin.

Normalmente,setrabajaconmezclasdecompuestosquenosongasesporloquesedeseaque

esteestadosemivoltil,de150350,sepuedavolatilizar.

o El inyectoren lapartesuperior tienerosca.La tapaescomounatuercaquetiene tambinunaparteconroscapordentroyenelcentrotieneunseptumounamembranadegomaquesepuede

perforar.Esteseptumnotieneunavidainfinita,esporesoquedebecambiarseaproximadamente

luegode1015inyecciones.

o Cadavezqueunoperforaelseptumsesellayaquelagomaestcomprimidayesflexibleporloquesellaalrededordeesaaguja,nopermitesalidahaciaelexterior.Enelmomentoquesaleesa

agujaquedaselladoeseespacioporesagoma.Llegaunmomentocuandosehapicadoesagoma

quepierdeesacapacidaddesellarycomienzanahaberprdidasdemuestra.

o Elcalentamientode lamuestrase lograatravsdeunatransferenciadecalordeunbloquedemetal, normalmente aluminio, ya que hay mucha masa para calentar, para tener una

transferencia de calor masa eficiente y para minimizar las fluctuaciones en temperatura. Si

deseamoscambiarlatemperaturadel inyectorpuesentoncestengoquebajarlatemperaturade

todaesamasa.

o Estoesbuenoymalo.Maloporquesetardaencalentarycuandoloprendenhayqueesperarpardehoras.Bueno,porquesiestcambiandolatemperaturaafuera,esamasaaesatemperatura

sirve como un aislante y no deja que la temperatura del inyector vare y obtengamos

reproducibilidaddeanlisisenanlisis.

o Dependiendodelacolumnaqueseutilice,seajustaranlascondicionesenelinyectorparapermitirelusodeestascolumnas,enespecfico,en lascolumnascapilares.Lascolumnascapilarescuyo

nombreprovienedesudimetrobienfinode1.2mm,sonhuecasylargas.Alhacerlas largasse

aumentaelnumerodeplatostericos,unarelacindirectaentreLyN.

o Comolacolumnacapilaresbienfina,nocabeunsoportegranularexterno,porloquetengoqueusarcomosoporte lamismapared interiorde lacolumnacapilar.Comoeldimetroespequeo

haypocasuperficierelativaagrnulosyselimitadoelvolumendefaseestacionariaporunidadde

largo.

o El volumen de fase estacionaria dicta cuanta fase estacionaria tengo ah para equilibrar losanalitosqueestoyseparando.Alhaberpocafaseestacionaria,nosonmuchaslasmolculasque

pueden equilibrarse en esa superficie por lo que se limita la cuanta de muestra que puedo

introducir.

o Enestoscasos,escrticalavariabilidadquesurgedeinyeccineninyeccinporelerrorabsolutoasociado a cualquier instrumento medible, en este caso la jeringuilla con la que introduzco la

muestra.Alnopoderinyectarmuchamuestraenlacolumna,lajeringuillavaatenerqueinyectar

menosvolumenperosesentirmaselerrorrelativo,queeselerrorabsoluto(0.1L)sobreel

volumeninyectado.

o Laconsecuenciadeestoesqueexisteunarelacindirectaentreeltamaodelpicocromatogrficoyelvolumeninyectado.Siseinyectamsvolumen,haymasmuestrasoseamsmolculasque

llegaranaldetectorpor loquemsgrandeser la seal.Perosielerror relativoseacentaal

reducir el volumen porque la capilar no me permite inyectar mucho volumen, tendr una

variabilidaddeanlisisenanlisisquenovaaseraceptableparalamayoradelassituacionespor

loquetengoquesobreponermeaellodisminuyendoeseerrorrelativo.

o Laformamsefectivadedisminuirelerrorrelativoesinyectandounvolumenmayordemuestraperoalamismavezevitandoquesesaturelacolumna.Podramosaprovecharunaopcinllamada

splitterovlvuladivisoralacualproporcionaraotrasalidaquetieneunallavecitaenlatubera

enalgunapartequepermitecontrolarcunfcilesfluirporesasalidaono.

o Unasalidaadicionalalinyector,deloqueprovee,lacualesunapresinpositivaentrando.Siestoestcompletamentecerradoescomosinohubieseotrasalida,ytodoloqueseinyectequepase

afasegaseosaserempujadoporelHeyentraraenlacolumna.

o Mientrasquesilotengoabiertoytengootrasalida,dependiendodelaresistenciaafluirrelativapor las dos aperturas, va a ser el flujo relativo por las dos aperturas. Para asegurarme de

maximizarlaeficienciadelacolumnamantengoelflujoatravsdelacolumnaconstante,enelu

ptimo,ynovaroSesquevoyavariareldelasegundasalida.Abasedecuanabiertaestla

llaveono,establezcoelestadodeparticindemimuestradetalformaquepermitaentrarala

columna la cantidad ptima que no sature la columna pero que a la misma vez lleve a una

reduccinenelerrorrelativoaceptableparalametodologaqueestllevandoacabo.

o Meveoobligadoainyectarmuchamuestra,relativoaloquelacolumnapuedetolerarymanejar,paraevitoelerrorrelativobotandoelexcesodemuestraqueentrealacolumna,cantidadqueva

allevaralasaturacindemicolumna.

o Porqusesaturalacolumna?Porquecuandovienenlasmolculasporlacolumnaabuscarunasilla,yavaahaberalguiensentado.Poresoesquetengoqueseguircaminandoporlacolumna,

regando lamuestraa travsdeunareginmsanchacreandounasbandasenormes.Vamosa

verunospicosbienanchos,porqueapesardeque lacolumnatiene la capacidaddeestablecer

muchos equilibrios, artificialmente por saturarla, echar exceso de muestra, las bandas que

normalmente seran finitas se tornan artificialmente anchas porque se sigue moviendo hasta

encontrar una silla vaca ms abajo, para poderse pegar en la columna, debido a que estoy

inyectandodemasiadamuestra.

o Particionesde10%,1%,0.1%nosonrarasdependiendodelerrorrelativoquequieroprovocar.

o Sitomamoslaparticinde10%,el90%sebotayel10%entra.Engeneral,botomsdeloqueentra a la columna. Estas particiones son bien comunesdependiendo de la concentracin de la

muestraylacapacidaddeequilibracindelacolumnayalavezlogrolareproducibilidadesenmi

inyeccin,quevanallevaralasreproducibilidadesenmicromatograma.Lascolumnascapilares

nopuedenaguantarmsde10ng.

o Existen pruebas cualitativas y cuantitativas. Cmo voy a aprovechar las coordenadas de micromatograma para cuantizar el analito, si desde el comienzo estoy botando un gran% de la

muestra? Cmo voy a poder cuantizar si el exceso que se va por el splitter no entra a la

columna,novaallegaraldetectorystenolovaapoderincorporarenlacuantaqueserefleja

eneltamaodelpico?

o Necesito corregir con una curva de calibracin por lo que necesito un estndar del analito deinters y por eso preparo una serie de soluciones que reflejen el rango de concentraciones de

dondepodrasalirmicompuesto.Inyectosiempreunmismovolumendealcuotaenmisistemaal

mismofactordeparticindelsplitter,parabotarlamismaproporcindelexcesodemianalito.

Segraficaycadaunodelospuntosquedictamilneavanaestarpordebajoenmagnituddela

sealenproporcina loque lamuestraenelcasodesconocidonoporquenosequienes,sino

cuantohayaqu.

Concentracion

Respuesta

o CadaunodelospuntosdelagrficasaleX%pordebajodeloquehubierasalido,aligualquelepas a z en el cromatograma, de tal forma que cuando tengo la medida de z y busco la

concentracinquedacorregidoporelexcesoquesebot,porqueseanalizaronbajo lasmismas

condiciones de particin que mi muestra. Al establecer la proporcionalidad de tal seal a tal

concentracin estoy corrigiendo anlogo al concepto de alfa. Al corregir por elmismo factor la

proporcionalidad de concentraciones se va a guardar. Pierdo muestra, pero no impide que no

puedacuantizar,porquecorrijoconunacurvadecalibracinporeseexcesoqueestoybotando.

o Con capilares los flujos son bien bajos. Los u ptimos estn cerca de 1mL/min, eso oblig aponerle un reguladorms fino al equipo, que cuando entrara el gas no dependiera del control

gruesodelmanmetroeneltanque,porquevaahabermuchoerroreneluptimo.

o Cmo sabra si una seal es ruido o un pico real? El ruido es al azar y es afectado por latemperatura o por variaciones elctricas. Siempre uno debe hacer un anlisis simulado, sin

muestra, ya que siempre hay interferencias en anlisis a concentraciones bajas no lo podemos

evitarporloquedebemoscaracterizarlasinterferencias.

o Si la interferencia es del mismo analito, se trata de evitar el oxgeno. Corro varias vecesmisblancosydeterminocuantainterferenciadeoxigenotengocontinuamenteenmisplanes.Cojomi

muestra, laanalizo,y como tiene la interferenciadeoxigenocrecer la sealmsde loquese

supone,porquenovaasersololamuestrasinotambinlainterferenciadeoxgeno.Perocomose

cunto es la interferencia, se la resto y entonces puedo cuantizar lo que est asociado a mi

muestra. Lonico es queva a habermserror yaqueestarel errorde la determinacindel

oxgenoasociadoalamuestrayeldeladeterminacindeoxgenodelainterferenciaporloque

tengoeldobledelavariabilidaddeloqueestdeterminando.

o Las capilares son de flujos bajos, al tener un inyector de 10mL y un flujo enmi columna de1mL/min,sabiendoqueelHenopuede irmsrpidode1mL/minpor lo tantonopuedovaciar

esteinyectormsrpidode1mL/min(olvidndonosdelsplitter).Enelinstanteenqueinyectola

muestra,estasevaporizaytodoesevaporentraenlacolumna.NOpuedometermsvolumende

mimuestraqueuptimo.

o Si inyecto 10mL de volumen va a tardar un mnimo de 10min en vaciarla. Pero las primerasmolculasdeanalitoquequedaronalfrentedelacolumnanosequedanahesperando,sinoque

rpidamentecomienzanacorrerporlacolumna,entoncesestelproblemadefaltadeequilibrio.

Cuandovienenaentrarlasltimasdeese1mL,yalasprimeraslellevancasi10mindeventaja.

Hegeneradoartificialmenteunabandaanchade10minsinempezaracontarlosfactoresdeVan

Deemterquevanasumrseleyhacerlomsancho.

o Voy a derrotar el haber ido a una capilar larga, si estoy haciendomi H enorme por un factorartificial por unmal diseo del inyector por lo que comnmente se reduce ese inyector. Se le

introduce un tubito de vidrio, de pared gruesa que se llama insert. Cuando inyecto no estoy

inyectandoenelcuerpodelinyectorde10mL,sinoenunvolumenbienreducidointerno,cavidad

bienpequeaqueseredujoa0.2mLo0.4mLporqueelgruesodelespaciovaaestarocupadapor

elgruesodelapareddevidrio.Unflujolento,lonicoquetienequevaciareseseespaciointerior

porque ah es donde va a estar la muestra y entra toda la muestra mucho ms rpido. Con

capilarestengoqueusarlosinsertporquesinomevanasurgirdeformaartificialpicosanchos,

reduzcoloqueseconocecomovolumenmuerto.

o Volumenmuerto es todo aquel volumenpor donde pasamuestra siempre y cuandono se estellevandoacaboseparacin.NOhayequilibrioenelinyector,nohayfaseestacionariaasqueah

noseest llevandoacaboseparacin.Esepequeovolumenentre lasalidade lacolumnay la

entrada al detector es un volumen muerto tambin. En cromatografa, siempre se quiere

minimizaroeliminarelvolumenmuerto,porqueenesoslugaresvanaacentuarsefactorescomo

difusinquemeperjudicanenlaseparacin.

6demarzode2006

Quiz#4:

PREGUNTA:Analizasunamuestrautilizandouncromatgrafodegas,elcual tieneunhornoal

cual le puedes programar la temperatura. Realizas dos corridas: en el primera, mantienes la

temperaturaa200oCporeltiempodeseparacin,osea,bajounacondicinisotermalmientras

queenlasegundasefueaumentadolatemperaturadesde50a200oC.Porquseobservaesta

diferenciaenamboscromatogramas?

200oC

Isotermal

50200oCProg.de

Temperatura

RESPUESTA:Alobservar loscromatograma,vemosqueen lasegundacorridahubounamejor

separacin para todos los compuestos, o sea se obtuvo una mayor resolucin, trmino que

incluyetantolaeficienciacomolaselectividaddelmtodo.Adems,enelsegundocasotodoslos

componenteseluyeronatiemposderetencinmsaltos.Enelsegundocaso,semaximizanlas

diferenciasenKyaquelosanalitospuedeninteraccionarmsconlafaseestacionariarelativoal

primero en el cual la energa cintica es siempre mayor y causa que los analitos estn ms

desplazadoshacia la fasemvil. Entrems tiempo a temperatura elevadams se desplaza la

concentracinhaciafasemvilloquellevaatiemposderetencinreducidos.Enelsegundocaso,

la temperaturaaumentogradualmentepor loque losanalitospueden interaccionarmscon la

faseestacionariayprovocaquesesientan lasdiferenciasentre losdipolosde losanalitosyse

acentanlasdiferenciasenK.Entremasbajalatemperaturamasoportunidadledoyalafase

estacionariaaaprovecharlasdiferenciasentreloscompuestosyseparar.

ASIGNACION:Porqunosiemprebajarlatemperaturamellevaraaunamejorseparacin?

CromatografadeGas

o Detectoresenserie,esdecirquetodoloquesaledelacolumnaentraaundetectoryloquesaledeeste,entraaunsegundodetector.Mientrasqueendetectoresparalelosloquesale

delacolumnasedivide5050yseenvamitadaundetectorymitadaotro.Ambosmtodos

tienenlafinalidaddegenerardoscromatogramassimultneamente.

o Prejuicioeslapropiedadenquesebasanlosdetectoresparadetectar loscompuestosperonolafasemvil.Cuanbieneldetectorobservaesapropiedadvariadedetectorendetector.

Porloque,seproduceunadiferenciaenlassealesentrecompuestoycompuesto.

o Unodebe cotejar siemprequenohayaningnescapeydocumentar ese cotejo tirandouncontroldecalidadconocido.

o Dostiposdecolumnas:lasempacadasylascapilares.Lascolumnasempacadasquetienenunsoporteenformagranularylascapilaresquesonuntubohuecoylaparedinteriorsirve

comosoporte.

o La capilar se puede hacer bien larga para alcanzar cientos de miles de platos tericosmientrasquelasempacadasnopuedohacerlalargayaquehaydemasiadaresistenciaafluir

alnoserhuecaydespusdepardemetroslapresinempiezaatreparseyloqueganoen

eficiencialopierdorpidamentealnopoderlograruoptimo(pordebajo).

o Conunadiferenciaeneficienciatanmarcadaentrelacapilarylaempacada.Porquexistenlasempacadas?Lasempacadassonmseconmicas($40$50)yseutilizanparamuestras

notancomplejas.Tambinlaformaenquesepreparanlascapilareslimitanlavariedadde

faseestacionariaquesepuedenenlazarcovalentementeenel interiorde la capilaryaque

porserfinitasserequieremuchatecnologaparadepositardeformahomogneaunacapade

faseestacionaria(solocomo15fasesestacionarias).

o Tengolacapilaryaplicounvacoparaadsorberlafaseestacionariaenelinteriordelacapilarluegosepuede irradiarparainducir formacindeenlacescovalentesoaspirarunasolucin

acidaobsicaparaactivarlosenlaces.Peroesdifcilquequedehomogneoatravsdetoda

lacolumnaesporesoquecuesta.Mientrasqueellaempacadahaymuchomasvariabilidad

defaseestacionariasparamaximizarlasdiferenciasenK.

o Porende,en laempacadastengomsprobabilidaddeconseguiruna faseestacionariaquemedelaselectividadquenecesito.

o Elprimermandamientode la cromatografa esque el detectornovea fasemvil. En tododetectorhayciertascaractersticasdeseables:

Selectividad()dedeteccinesdondemodificamoselmandamientoqueseledaal

detector.Ej.Quesoloveahalogenados.

13demarzode2006

QUIZ#5

PREGUNTA: Tenemos dos situaciones, en las cuales se inyecta la misma muestra pero con

detectoresdistintosCulessonlasdiferenciasyaqueseleatribuyen?

D1

D2

1

23

4

5

6

1

2

RESPUESTA: Primero, podemos observar que en D1 y D2 hay dos compuestos que eluyan al

mismotiempoderetencinporloquesonelmismocompuestoyaqueestoesunacaracterstica

nicadecompuestoencompuesto.SeobservaqueenelD1seobservantrescompuestosqueen

elD2noyenelD2seobservauncompuestoquenoapareceenD1.Unaposibleexplicacinpara

estoesqueloslmitesdedeteccinparaloscompuestosqueveelD1nocumplanconloslmites

de deteccin del D2. Otro factor, al que pudiramos atribuir esta diferencia en los

cromatogramas,eslaselectividaddelosdetectores,porloquepodemosinferirqueningunode

los dos detectores es universal ya que sino vera los seis compuestos. Y en el caso de los

compuestos1y2podemosconcluirqueestosexhibenambaspropiedadestantoparaelD1como

paraelD2.Porejemplo,elD1podraserselectivoaaromticosyelD2ahalgenos,porloque

compuestos aromticos halogenados serian detectados por ambos detectores. Tambin

observamosquenosemantienenlaproporcionesrelativasenlareasparaelcompuesto1y2

enambosdetectoresporloquesabemosquehayprejuicioparaunodeloscompuestosencada

detectoryaquecambialanaturalezadelprejuicio.Comonosabemoslascantidadesrelativasde

loscompuestos,nopodemosdecircontraoafavordequieneselprejuicio.

Caractersticasdeseablesenundetector

1. Selectividad

Seescogedeacuerdoaloscompuestosquedeseoobservar.

2. Sensitividad

Cuanbienundetectorpuededetectarentrminosdecuanta,elcualestaligadoalos

trminosdelimitesdedeteccin.

Para fijar los limites de deteccin tenemos que tomar en cuanta el ruido, la

inestabilidadenlalneabase.

Para que se pueda detectar el compuesto debe sobrepasar 3 partiendo del punto

mediodeloslmitesderuidodelcualdependenloslmitesdeconfianza.

Loslmitesdedeteccinvarandedetectorendetectorparaloscompuestos.

3. Rangolineal

Es aquel rango de concentraciones, en una grafica o curva de calibracin, para un

compuesto donde semantiene constante la pendiente o comportndose como lnea

recta.

Todo detector tiene su rango lineal, parte donde la pendiente no cambia entre una

concentracinmnimayunamxima.Perollegaraunmomentodondeelaumentoen

respuestanoguardarelacindirectaconunaumentoenconcentracinyes,eneste

momento,dondesepierdelarelacinlineal.

Es deseable en los detectores rangos lineales amplios ya que entremayor sea ese

rangodeconcentracinmejorsitengoquecuantizarporquenotengoquegeneraruna

curvadecalibracin,loquetomaramuchotiempo,paradeterminarlaconcentracin

deundesconocidocuyarespuestacaigadentrodelrango.

Solotendraqueprepararsolounasolucinestndaryaquecualquierotraguardara

unarelacinlinealconrespectoaesta.

std

stdxx

x

x

std

std

RCR

CCR

CR

Siesestrechoelrangolineal,habranmasdudasalahoradecuantizareldesconocido

loquenosobligaraadeterminarsurangolineal.

Cuando las cuantas sonmuybajasavecesnopuedo relacionar las diluciones.Hay

factores que pueden llevar a falta de linealidad a concentraciones bajas como:

absorcin en las paredes ya que siempre se pierdemuestras en las paredes lo que

afectamasaconcentracionesbajasperdidasporevaporacin reaccionesqumicas,

siemprelashayaunquenofueranlosuficientementesignificativas.

Cada detector tiene una regin sensorial fija donde cuenta, la cual depende de un

volumenoreadesuperficieporloquellegaunmomentoquemetotantasmolculas

en ese volumen que pasan tan rpido que no las voy contar y la respuesta saldr

menor a la real. Esto se debe a que exced la capacidad de ese detector lo que

significaquelosatureymesacadelrangolineal.

4. Destructivoonodestructivo

Comoelsistemanoesselladotienequetenerunasalida,lacualserporeldetector.

Eneldetectornodestructivo,loqueescapaalairedellaboratorioeslamismamezcla

que inyect por lo que no se altera qumicamente o se destruye el compuesto a

diferenciadeldestructivoqueloquesalequmicamenteesdiferente.

Hay detectores que queman los compuestos y lo que sale son los productos de

descomposicin,lascondicionesinternasenlascualesoperaesedetectorsonlaque

determinancomosaldrnloscompuestos.

Las ventajas y desventajas dependen del arreglo que tengan los detectores cuando

quiero usar dos detectores simultneamente para obtener dos tipos de informacin

qumicadeunamuestra.Hayvariasformasdehaceresto:

o Paralelo donde la salidade la columna sedivideendos, esdecir antesdeentrareneldetectorlecolocounaYquedivida5050lamuestra.Lamitadde

lamuestravahacia el detectorunoy la otramitadal detectordos. Aquno

importa si algn detector es destructivo o ambos lo son, ya que no hay

ningunadependenciaentrelosdosdetectores.Cuandoloslimitesdedeteccin

son bajos se complica este anlisis ya que llega menos a los detectores y

puedequenosedetectenloscomponentesdelamuestrayanocumplirancon

loslimitesdedeteccin.

o SerieAqusiimportaqueD1seanodestructivoyaqueloquesaledeD1lonecesitaD2paragenerarsusealporquenodividolamuestraantesdellegar

aldetector.

D1

Inyector

D2

PARALELO

D1

Inyector

D2

SERIE

Desdeelpuntodevistapreparativo,sedeseaaislarcomponentesde intersenuna

muestra para realizar otro anlisis confirmatorio (como en TLC que se extrae un

compuesto),apartirdeuna tcnicacromatogrficaquepuedesepararmezclasms

complejas.Sepuedeusaruncromatgrafodegasenformapreparativa.

Si el detector es nodestructivo se puede conectar una trampa refrigerada, con un

capilarquesepuedaconectarparaquecuandoelcompuestodeintersestepasando

por el detector podamos condensarlo y atraparlo. Esto no se puede hacer con

columnascapilaresyaqueestassolopuedenaguantarcantidadesdenanogramos,lo

que es muy poco para realizar cualquier otro anlisis. Por lo que, se deben usar

columnasempacadasyaquesondemayorcapacidad.

D1

D1

Endetectoresdestructivos,puedohacerunasalidaantesdequelamuestrallegueal

detectorparadesviarlaalavezquesedetecta,particinqueserde1:10o1:100ya

queloquequieroesobtenerlamuestraparaotroanlisis.

5. RespuestaRpida

No queremos que el compuesto cuando salga de la columna coja un turno para se

detectadoyaqueloscomponentesquevienenatrslovanaalcanzaryeldetectorlos

contarajuntoporloquelaeficienciayresolucinqueganenlacolumnalaperden

el detector. Ej. Los insectos brincan cuando sienten las feromonas. Post Column

Derivatization

15demarzode2006

ASIGNACION:Porquenelcontextodecromatografadegasserefiereacompuestosorgnicos?

Detectores

o Porqutengoqueutilizarmsdeundetector?Porqueelpropsitodeesteexperimentoesidentificarciertoscomponentesdecadacompuestobasadoensuspropiedadesfsicas,cuyas

propiedades pueden ser diferentes y es por esto que utilizo dos detectores selectivos a

propiedades diferentes.Obtengo informacin cualitativa. El universal nome discrimina por

ciertacaractersticaqumicaenespecfico,sebasaenunapropiedadquetodosexhiben.

1. Detectordeconductividadtrmica

Salidade la columnaenel horno, losanalitosvan saliendohacia esta cmara,un

tubohuecoconunaconexin.

Losanalitosconmayorafinidadporfasemvilvansaliendoprimero,ytengoahen

laentradaundetector,unfilamentofinitoqueconduce.

Alpasarunacorrienteatravsdeesefilamento,levantandounVentreellosdos

extremos,tengouncontactoconlosdosvoltajesmspositivoqueelotro.Sistemas

depotencimetroquelemetendensidadelectrnicaaunmaterialqueconduzcaole

restandensidadelectrnica.

Yolemetomselectronesaunmetalqueprotonesquehayenelncleodetodoslo

tomosquecomponenesepedacitodemetal,nosecancelanlascargasyvaahaber

mascarganegativanetayporendetieneunvoltajenegativo, tiene unexcesode

electrones.

Entremayoreselexcesodeelectrones,mayoreselvoltajenegativoqueleimparta

esepedazodemetal.

Deigualformaconunsistemadepotencimetropuedoyoquitarleelectronesaun

materialqueconduce,yllegaraunestadodondelassumadetodoslosprotonesde

los tomos en ese material que le quit electrones, es mayor que los electrones

asociadosaesesistemayporendenosecancelanporelladopositivo.Entremayor

lacantidaddeelectronesquequito,mayorvaaserelvoltajepositivoqueapliqua

esemetal.

Enunextremoleestoymetiendoelectronesyenotroleestoyquitandoelectrones,y

siestematerial tieneorbitalesquepermiteel transportedeesoselectrones,vana

moverseelectronesdedondehayexceso. Vaahaberun flujoounacorrientede

electronesatravsdeesematerial.

Perocomoningnmaterialconductorperfecto,que ledaunpasoautomticoalos

electrones, porque al pasar por ah brincando de tomo en t