TEMA 16. Introducción a las separaciones cromatográficas
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Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO
Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13
1
1. Fundamentos
2. Clasificación
3. El proceso cromatográfico
4. Parámetros fundamentales
5. Aplicaciones de la cromatografía
2
Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO
Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13
CONTENIDOS
Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO
Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13
1. Fundamentos
Fig.1
Tswett (1872-1919)
Fase
móvil
Fase
estacionaria
Pigmentos
vegetales
Chroma: color
Graphein: escribirCROMATOGRAFÍA
1903: usó columnas de adsorción para separar pigmentos vegetales
3
• 2A. Según la disposición de la fase estacionaria:
– Cromatografía plana:• Cromatografía en capa fina• Cromatografía en papel
– Cromatografía en columna• Cromatografía de líquidos • Cromatografía de gases• Cromatografía de fluidos supercríticos
Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO
Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13
2. Clasificación
4
Fase estacionariaPapel Cromatografía en papel
Adsorbente sobre soporte Cromatografía
en capa finaGel de sílice, poliamida….Lámina de vidrio, de plástico o
metálica
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2. ClasificaciónCROMATOGRAFÍA PLANA
METODOLOGÍA DE TRABAJO
12 3 4
5
Papel
Tapadera
Frente defase móvil
Fasemóvil
Fig.1
5
CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA
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2. Clasificación
Faseestacionaria
Fasemóvil
Muestra(A+B)
A
B
A B
6
B
B
• 2B. Según el tipo de fase móvil:
• Cromatografía de líquidos (LC) • Cromatografía de gases (GC)
• Cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)
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2. Clasificación
En columna o en superficie plana
En columna
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS EN COLUMNA
Método Técnica Fase estacionaria Tipo de equilibrio
LC Reparto Líquido adsorbido sobre un sólido Distribución entre líquidos inmiscibles
Adsorción Sólido Adsorción
Intercambio iónico Resina de Intercambio Iónico Intercambio iónico
Exclusión por tamaños
Líquido en intersticios de un sólido polimérico
Distribución/Exclusión
GC Gas-líquido Líquido adsorbido sobre un sólido Distribución entre gas y líquido
Gas-sólido Sólido Adsorción
SFC Especies orgánicas enlazadas a superficie sólida
Distribución entre fluido supercrítico y superficie enlazada
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2. Clasificación
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Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO
Grado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13
3. El proceso cromatográfico
Detector● ● ● ●
Faseestacionaria
Fasemóvil
Muestra(A+B)
●
A
B
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
●●
Se
ña
l an
alít
ica
Tiempo, min t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
A B
B
B
A
B
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3. El proceso cromatográfico
ENSANCHAMIENTO DE BANDAS
Columna
Comienzo
Perfil de concentración
Tiempo
Fig.1
Fig.2
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4. Parámetros fundamentalesR
espu
esta
del
det
ecto
r
Tiempo
Inyección
CH4 Octano Noidentificado Nonano
tr´ = tr - tm
11
Fig.1
Factor de retención (k)
k << 1: elución demasiado rápida
k~ 20-30: elución demasiado lenta
2 < k < 10: elución ideal
´r m r
m m
t t tk
t t
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4. Parámetros fundamentales
Factor de selectividad (α)
A
Bk
k
α = 1: Los compuestos no están separados
α > 1: Los máximos de los picos cromatográficosestán separados
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Volumen de retención (Vr)
ur : caudal de la fase móvilr r rV t u
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4. Parámetros fundamentales
Res
pues
ta d
el d
etec
tor
Tiempot = 0Inyección
Punto de inflexión
tr
wi
wh
wbwi = 2σ
wh = 2,35σ
wb = 4σ
wb = 2wi
wb = 1,7wh
ANCHURAS CARACTERÍSTICAS
13
Fig.1
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4. Parámetros fundamentales
EFICACIA DE UNA COLUMNA: H, L
2
16
b
R
wt
N
LN
H
L
H
«Martin y Synge»
2
HL
wb = 4σ
LN
H
1
n
ii
NN
n
«n compuestos en el cromatograma»:
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Factor de resolución (Rs)
Rs= Δt
wb,A + wb,B
2
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4. Parámetros fundamentales
Rs ≥ 1,5: separación ideal
1,5 > Rs > 1: separación aceptable
Rs < 1: separación inaceptable15
Fig.1
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4. Parámetros fundamentales
Resolución = 0,5
Resolución = 0,75
Resolución = 1 Resolución
= 1,5
Tiempo Tiempo
Señ
alS
eñal
Señ
alS
eñal
16
F1
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5. Aplicaciones de la cromatografíaANÁLISIS CUALITATIVO
Se
ña
l an
alít
ica
Tiempo
CH4 Octano Nonano Decano
Disolución estándar
Se
ña
l an
alít
ica
Tiempo
CH4 Octano ¿Nonano? ¿Decano?
Muestra
La muestra no contienemetano ni octano.Si los contiene será a concentraciones inferioresa los correspondienteslímites de detección
Identificación positiva: - Comparación de datos de retención - Uso de detectores en línea
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F1
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ANÁLISIS CUANTITATIVO
Señ
al a
nal
ític
a
Tiempotrtm
Altura, h
Área
MÉTODOS DE ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CUANTITATIVO1. Calibración con patrones
Concentración, ng ml-1
0 5 10 15 20 25 30
Área de pico, s
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
Preparación de disoluciones patrón
Obtención de sus cromatogramas
5. Aplicaciones de la cromatografía
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Fig.1
B. Método del estándar interno
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5. Aplicaciones de la cromatografía
Concentración, ng ml-1
0 10 20 30 40 50 60
Area de pico/A
rea del estándar interno
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Tiempo
Señ
al a
nalít
ica
Analito 1
Analito 2
Estándarinterno
Se añade a disolucionespatrón y a muestras
19
Fig.1
-Logo encabezado de páginas OCW-UM. Autor: Universidad de Murcia. Dirección web: http://ocw.um.es-Página 3, Fig.1. Dirección web: http://es.wikipedia.org/wiki/Mija%C3%ADl_Tsvet.
-Página 5, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatography_tank.png.-Página 10, Fig.1 y Fig.2. Dirección web: http://bcs.whfreeman.com/qca/default.asp.-Páginas 11, 13, 15 y 17, Fig.1. Dirección web: http://bcs.whfreeman.com/qca/default.asp.-Página 18, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatogram_1.jpg. Autor: CCC/CHT Original uploader was Sortjai at nl.wikipedia.-Página 19, Fig.1. Dirección web: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatogram.png. Autor: User Dubaj on sk.wikipedia
CRÉDITOS DE LAS ILUSTRACIONES – PICTURES COPYRIGHTS
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