Cromatografia De Gases Aplicado Al Petroleo

TEMA 3. CROMATOGRAFÍA DE GASES

3.0. CARACTERÍSTICAS Y EQUIPOS DISPONIBLES

3.0.1. Características más importantes

3.0.2. Equipos disponibles en el departamento de Ingeniería Química y en

los Servicios Técnicos de investigación de la Universidad de Alicante

3.1. DESCRIPCION DEL CROMATÓGRAFO DE GASES

3.1.1. Sistemas de inyección de muestra

3.1.2. Configuraciones de columna y hornos

3.1.2.1. Columnas

3.1.2.2. Hornos (o estufas)

3.1.3. Detectores

3.1.3.1. Detector de ionización de llama (FID)

3.1.3.2. Detector de conductividad térmica (TCD)

3.1.3.3. Detector termoiónico de llama (FTD)

3.1.3.4. Detector de captura de electrones (ECD)

3.1.3.5. Detector de emisión atómica (AED)

3.1.3.6. Otros tipos de detectores

3.2. COLUMNAS Y FASES ESTACIONARIAS PARA GLC

3.2.1. Tipos de columnas

3.2.1.1. Columnas de relleno

3.2.1.2 Columnas capilares

3.2.2. La fase estacionaria

3.3. APLICACIONES DE LA CROMATOGRAFÍA GAS-LÍQUIDO

3.3.1. Análisis cualitativo

3.3.1.1. Factores de selectividad

3.3.1.2. Índice de retención

3.3.2. Análisis cuantitativo

3.4. CROMATOGRAFÍA GAS-SÓLIDO

3. Cromatografía de gases

3.1

3.0. CARACTERISTICAS Y EQUIPOS DISPONIBLES

3.0.1. Características más importantes

Aplicaciones principales: Análisis cuantitativo general de mezclas multicomponentes

de orgánicos volátiles. Técnica de separación muy eficiente.

Fenómeno molecular: Reparto entre una fase de vapor y el substrato

Ventajas en el análisis cualitativo: Separa materiales para su examen por medio de

otras técnicas.

Ventajas en el análisis cuantitativo: Aplicación amplia a los materiales volátiles,

análisis de multicomponentes, alta sensibilidad en casos especiales.

Muestra promedio deseable: 1 mg

Limitaciones del método: Identifica los materiales solo en casos especiales

Limitaciones para la muestra: Presión de vapor mayor de 1 torr. a la temperatura de

entrada de la muestra

3.0.2. Equipos disponibles en el departamento de Ingeniería Química y en los

Servicios Técnicos de Investigación de la Universidad de Alicante

Dpto de Ingeniería Química

Cinco cromatógrafos Shimadzu.

Detectores de conductividad térmica, ionización de llama y captura electrónica.

Sistemas de inyección para columnas empaquetadas convencionales y capilares en split

y splitless. Un pirolizador Pyroprobe 1000. Válvula de seis vías controlada

automáticamente para inyección de gases.

Servicios Técnicos de Investigación

Tres cromatógrafos de gases Hewlett-Packard y uno Fissons unidos a espectrómetros de

masas.

Detector de ionización de llama, detector de captura electrónica.

Inyector capilar en split y en splitless. Sistema Purga – trampa de O I Analytical.

Sistema de inyección por deserción térmica de Gerstel

3. Cromatografía de gases

3.2

En cromatografía de gases (GC), 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 un gas inerte, y a diferencia de la mayoría de los tipos de cromatografia, la

fase móvil no interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de

transportar el analito a través de la columna. Existen dos tipos de cromatografía de

gases: la cromatografía gas - sólido (GSC) y la cromatografía gas-líquido (GLC). La

cromatografía gas - líquido tiene gran aplicación en todos los campos de la ciencia y su

denominación se abrevia normalmente como cromatografía de gases (GC).

La cromatografía gas - sólido se basa en una fase estacionaria sólida en la cual

se produce la retención de los analitos como consecuencia de la adsorción física. La

cromatografia gas - sólido ha tenido una aplicación limitada debido a la retención

semipermanente de las moléculas activas o polares y a la obtención de picos de elución

con colas (una consecuencia del carácter no lineal del proceso de adsorción), de modo

que esta técnica no ha encontrado una gran aplicación excepto para la separación de

ciertas especies gaseosas de bajo peso molecular. Es por ello que se trata sólo

brevemente en la final de este tema.

La cromatografía gas - líquido se basa en la distribución del analito entre una

fase móvil gaseosa y una fase líquida inmovilizada sobre la superficie de un sólido

inerte. El concepto de cromatografía gas - líquido fue enunciado por primera vez, en

1941, por Martin y Synge, quienes fueron también los responsables del desarrollo de la

cromatografía de distribución líquido - líquido. Más de una década tuvo que pasar, sin

embargo, antes de que la importancia de la cromatografía gas - líquido se demostrara

experimentalmente. Tres años más tarde, en 1955, apareció en el mercado el primer

aparato comercial para cromatografia gas - líquido. Desde entonces, las aplicaciones de

esta técnica han crecido de una forma espectacular. Se ha estimado que unos 200 000

cromatógrafos de gases están actualmente en uso por todo el mundo

3.1. DESCRIPCION DEL CROMATOGRAFO DE GASES

Un cromatógrafo de gases consiste en varios módulos básicos ensamblados para:

1) proporcionar un gasto o flujo constante del gas transportador (fase móvil), 2) permitir

la introducción de vapores de la muestra en la corriente de gas que fluye, 3) contener la

longitud apropiada de fase estacionaria, 4) mantener la columna a la temperatura

apropiada (o la secuencia del programa de temperatura), 5) detectar los componentes de

la muestra conforme eluyen de la columna, y 6) proveer una señal legible proporcional

en magnitud a la cantidad de cada componente. Los módulos del instrumento se

muestran esquemáticamente en la Fig. 3.1

3.1.1. Sistemas de inyección de muestra

El modo estándar, adecuado para aproximadamente 95% de las aplicaciones de

las columnas empacadas (o empaquetadas), es la inyección directa. La muestra es

inyectada con una jeringa hipodérmica a través de un séptum de goma (o hule) de

silicona autosellante, a un alineador de vidrio (glass insert) contenido en un bloque

metálico, donde es vaporizada y barrida hacia la columna (Fig. 3.2). El bloque se

calienta a una temperatura que se fija en un valor suficientemente alto para convertir

prácticamente en forma instantánea la muestra líquida en vapor. La cantidad de muestra

inyectada es del orden de μL para líquidos y algo superior para gases.

3. Cromatografía de gases

3.3

Figura 3.1. Esquema de un cromatógrafo de gases

Figura 3.2. Esquema de un puerto de inyección por vaporización instantánea típico

3. Cromatografía de gases

3.4

Las muestras, líquidas y gaseosas, también pueden introducirse con un lazo (o

bucle) calibrado, introduciéndolas después a la corriente del gas que fluye por medio de

una válvula (Fig. 3.3).

Figura 3.3. Válvula rotatoria de seis vías

Inyección en columnas capilares. Es necesaria una reducción del volumen de la

muestra cuando se trabaja con columnas capilares. Esto se logra mediante un inyector –

divisor (inyección en split) , donde generalmente se inyecta una muestra de 1 μL pero

sólo entra al capilar 0.01 μL; el resto es desechado. Esta técnica impide la sobrecarga de

la columna, pero desperdicia una porción significativa de la muestra,

Cuando se realizan análisis en cantidades pequeñas de muestra con algunos

componentes en concentraciones del orden de milésimos de parte por millón, se

introduciría muy poco material en la columna si para estas muestras se utiliza el divisor.

Para ellas se requiere de solvente o inyección sin división (inyector en splitless). La

muestra completa, incluyendo el disolvente, se inyecta en la columna tubular abierta, a

través de un vaporizador instantáneo caliente. Se evita un coleo pronunciado del

disolvente abriendo hacia la atmósfera el puerto de inyección después de algún tiempo

(quizá unos 30s), cuando la mayor parte del disolvente, y esencialmente toda la muestra,

entraron en la columna. El tiempo apropiado antes de esa descarga es crítico; si es

demasiado corto se produce la pérdida de los componentes de la muestra, mientras que

si es demasiado largo se produce un pico del disolvente más grande del necesario, que

puede sepultar algunos de los picos de interés.

Muestreador automático. Un muestreador automático reproduce las inyecciones

y medidas manuales. Los frascos para las muestras son de vidrio, desechables, con

tapones de séptum con sellado para vapores. El muestreador enjuaga la jeringa con una

muestra nueva para lavar las trazas de la muestra anterior, bombea la muestra nueva

para humedecer la jeringa y eliminar por completo cualquier burbuja, toma una cantidad

de muestra medida con precisión, la inyecta al cromatógrafo de gases. Los

muestreadores automáticos tienen reproducibidad mecánica y son consistentemente más

precisos

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