1. CROMATOGRAFIA
Modalidades y Clasificación
Cromatografia
FM = Líquido
Líquida
Cromatografia
FM = Gas
Gaseosa (CG)
Cromatografia
Sólida
Gas-Sólido (CGS)
En CG la FE
puede ser:
Cromatografia
Líquida
Gas-Líquido (CGL)

2. CROMATOGRAFIA GASEOSA
Aplicabilidad
Qué mezclas pueden ser separadas por CG ?
la sustancia debe
poder ser
“arrastrada” por el flujo de un gas en el
que se disuelva - por lo menos parcialmente -
Mezclas cuyos constituyentes sean
VOLÁTILES
DE FORMA GENERAL:
CG es aplicable para separaciones y
análisis de mezclas cuyos constituyentes
tengan PUNTOS DE EBULLICION de hasta
300o y que sean térmicamente estables.

3. Cromatógrafo
Gaseoso
1 6
2
4
5
3
1 - Reservorio de Gas y Controles de Presión.
2 - Inyector (Vaporizador) de muestra.
3 - Columna Cromatográfica y horno.
4 - Detector.
5 - Electrónica de Tratamiento (Amplificación) de Señal.
6 - Registro de Señal (Registrador del Computador).

4. INSTRUMENTACION
Parámetros de Inyección
TEMPERATURA DEL INYECTOR Debe ser
suficientemente elevada para que la muestra
vaporice inmediatamente sin descomponerse.
Regla Gral: Tiny = 50oC encima de la
temperatura de ebulición del componente
menos volátil
VOLUMEN INYECTADO Depende del tipo de
columna y del estado físico de la muestra
COLUMNA
muestras muestras
líquidas gaseosas
empacada 0,2 µL ... 20 µL 0,1 ml ... 50 mL
∅ = 3,2 mm (1/4”)
capilar 0,01 µL ... 3 µL 0,001 ml ... 0,1 mL
∅ = 0,25 mm
Sólidos: convencionalmente se disuelven en un
solvente adecuado y se inyecta la solución

5. INSTRUMENTACION
Microjeringas para Inyección
LÍQUIDOS Capacidades típicas: 1 µL, 5 µL e 10 µL
Microjeringa de 10 µ L:
émbolo aguja (inox 316)
cuerpo
(pirex)

6. INSTRUMENTACION
Columnas: Definiciones
EMPACADA CAPILAR
∅ = 3 a 6 mm ∅ = 0,1 a 0,5 mm
L = 0,5 m a 5 m L = 5 m a 100 m
Rellena con sólido pul- Paredes internas recubier-
verizado (FE sólida o FE tas con un film fino
líquida depositada sobre (fracción de µ m) de FE
las partículas de relleno) líquida o sólida

7. INSTRUMENTACIÓN
Temperatura de la Columna
La interacción con la FE y el tiempo que un
analito demora para recorrer la columna
depende de su PRESIÓN DE VAPOR (p0).
Estructura química
del analito
p0 = f
Temperatura
de la columna
Temperatura Presión Velocidad
de de de
columna vapor migración
EL ANALITO ELUYE MAS
RAPIDAMENTE (MENOR
RETENCIÓN)

8. INSTRUMENTACION
Temperatura de la Columna
TEMPERATURA DE COLUMNA
EL CONTROL CONFIABLE DE LA TEMPERATURA DE
COLUMNA ES ESENCIAL PARA OBTENER UNA
BUENA SEPARACION EN CG

9. INSTRUMENTACION
Horno de la Columna
Características Deseables de un Horno:
AMPLIO RANGO DE TEMPERATURA
DE USO Por lo menos de Tambiente hasta
400oC. Sistemas criogénicos (T < Tambiente)
pueden ser necesarios en casos
especiales.
TEMPERATURA INDEPENDIENTE DE
LOS DEMAS MÓDULOS No debe ser
afectado por la temperatura del inyector y
del detector.
TEMPERATURA UNIFORME EN SU
INTERIOR Sistemas de ventilación interna
muy eficientes para mantener la
temperatura homogénea en todo el horno.

10. INSTRUMENTACION
Horno de la Columna
Características Deseables de un Horno:
FÁCIL ACCESO A COLUMNA La
operación de cambio de columna puede
ser frecuente.
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
RÁPIDO Importante tanto en análisis de
rutina como durante el desenvolvimiento
de metodologias analíticas nuevas.
TEMPERATURA ESTABLE Y
REPRODUCIBLE
La temperatura debe ser mantenida con
exactitud y precisión de ± 0,1°C.
En cromatógrafos modernos (después de 1980),
el control de temperatura del horno es totalmente
operado por microprocesadores.

11. INSTRUMENTACION
Programación Isotérmica
Mezclas complejas (constituyentes con
volatilidades muy diferentes) separadas
ISOTERMICAMENTE:
TCOL BAJA:
- Los componentes más
volátiles son separados
- Los componentes menos
volátiles demoran en eluir,
saliendo como picos mal
definidos
TCOL ALTA:
- Los componentes más
volátiles no son separados
- Los componentes menos
volátiles eluyen más
rápidamente

12. INSTRUMENTACION
Programación Lineal de Temperatura
La temperatura del horno puede
modificarse linealmente durante la
separación:
Se consiguen
buenas
separaciones de
los componentes
de la muestra en
menor tiempo
Parámetros de una programación de temperatura:
TINI Temperatura Inicial
TFIN
TEMPERATURA
TFIN Temperatura Final
R
tINI Tiempo Isotérmico Inicial
TINI
tFIN Tiempo Final del Programa
tINI tFIN
R Velocidad de calentamiento
TIEMPO

13. INSTRUMENTACION
Programación Lineal de Temperatura
Posibles problemas asociados a PLT:
VARIACIONES DEL CAUDAL DEL GAS DE
ARRASTRE La viscosidad de un gas
aumenta con la temperatura.
viscosidad caudal
DERIVA DE LA LINEA DE BASE Debido al
aumento de volatilización de FE líquida

14. INSTRUMENTACION
Detectores
Dispositivos que examinan continuamente el
material eluido, generando la señal al pasar el
analito
Gráfico Señal x Tiempo = CROMATOGRAMA
Idealmente: cada sustancia separada aparece
como un PICO en el cromatograma.

15. INSTRUMENTACION
Detectores
Más Importantes:
DETECTOR POR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
(DCT O TCD) Variación de conductividad
térmica del gas de arrastre.
DETECTOR POR IONIZACION EN LLAMA ( FID)
Iones generados durante la combustión de
los eluatos en una llama de H2 + aire.
DETECTOR POR CAPTURA DE ELECTRONES
(DCE O ECD) Supresión de corriente
causada por la absorción de electrones
por eluatos altamente electrófilos.

16. TEORIA BÁSICA
Eficiencia de Sistemas Cromatográficos
La migración de un
analito por la
columna provoca
inevitablemente el
ensanchamiento de
TIEMPO su banda:
Efectos del ensanchamiento excesivo de picos:
Separación deficiente de Picos más largos y
analitos con retenciones menos intensos = menor
próximas. detectabilidad
EFICIENCIA Capacidad de elución con el
mínimo de dispersión del analito.

17. TEORIA BÁSICA
Cuantificación de la Eficiencia
Suponga la columna cromatográfica como una serie
de etapas separadas donde ocurre un equilíbrio entre
el analito, la FE y el gas de arrastre:
Cada “etapa” de
equilíbrio se denomina
PLATO TEÓRICO
El número de platos teó-
ricos de una columna
(N) puede ser calculado
por:
tR
Columna
N más eficiente
wb

18. TEORIA BÁSICA
Cuantificación de la Eficiencia
ALTURA EQUIVALENTE A UN PLATO TEÓRI-
CO (H) “Tamaño” de cada etapa de equilíbrio
(L = longitud de la columna)
Valores típicos de H e N:
dC df H N
0.10 0.25 0.081 370370
0.25 0.25 0.156 192308
0.32 0.32 0.200 150000
0.32 0.50 0.228 131579
Capilares, L = 30 m
0.32 1.00 0.294 102041
0.32 5.00 0.435 68966
0.53 1.00 0.426 70423
0.53 5.00 0.683 43924
2.16 10% 0.549 3643
Empacadas, L = 2 m
2.16 5% 0.500 4000
Valores de H para columnas capilares y empacadas
son parecidos, pero como L para capilares es
MUCHO mayor tipicamente ellas son más eficientes

19. TEORIA BÁSICA
Optimización de la eficiencia
La altura equivalente de un plato teórico es función de la
velocidad lineal media del gas de arrastre ū:
El valor de H
puede ser
minimizado
H
optimizando-
HMIN se la
velocidad del
uMAX gas de
u arrastre
Relaciones algebraicas entre H
y u:
- Columnas Empacadas: Ecuación de van Deemter
(A, B, C = constantes)
- Columnas Capilares: Ecuación de Golay
(B, CM, CS = constantes)

20. FASES ESTACIONARIAS
Conceptos Generales
LÍQUIDOS depositados sobre una superfície de: só-
lidos porosos inertes (columnas empacadas) o de
tubos finos de materiales inertes (columnas capilares)
FE
líquida
SOPORTE
Tubo capilar de
Sólido inerte
material inerte
poroso
Para minimizar la pérdida de FE líquida por
volatilización, normalmente ella es:
Entrecruzada: las Químicamente ligadas:
cadenas las cadenas poliméricas
poliméricas están están “ligadas” al
químicamente soporte por enlaces
ligadas entre sí químicos
SÓLIDOS Columnas rellenas con material finamente
granulado (empacadas) o depositado sobre la
superfície interna del tubo (capilar)

21. FASES ESTACIONARIAS
Características de una FE ideal
SELECTIVA Debe interactuar
diferencialmente con los componentes de la
muestra.
FE Selectiva:
separación
adecuada de los
constituyentes de
la muestra
FE poco Selectiva:
poca resolución aún
con columna de
buena eficiencia
Regla gral: la FE debe tener características que
permitan la separación de dos solutos a ser
separados (polar, apolar, aromático ...)

22. FASES ESTACIONARIAS
Características de una FE ideal
AMPLIO RANGO DE TEMPERATURAS
DE USO Mayor flexibilidad en la optimización
de la separación.
BUENA ESTABILIDAD QUÍMICA Y
TÉRMICA Mayor durabilidad de la
columna, no reacciona con los componentes
de la muestra
POCO VISCOSA Columnas más
eficientes (menor resistencia a la
transferencia del analito entre fases)
DISPONIBLE EN ELEVADO GRADO
DE PUREZA Columnas reproducibles;
ausencia de picos “fantasma” en los
cromatogramas.

23. FASES ESTACIONARIAS
FE Sólidas: Adsorción
El fenómemo físico-químico responsable de la
interacción entre el analito + FE sólida es la
ADSORCIÓN
La adsorción ocurre en la interfase entre el gas
de arrastre y la FE sólida
Sólidos con grandes
áreas superficiales
(partículas finas, poros)
Solutos polares
ADSORCIÓN
Sólidos con gran
número de sítios activos
(hidroxilos, pares de
electrones...)

24. FASES ESTACIONARIAS
FE Sólidas
Características Generales:
- Sólidos finamente granulados (diámetros de par-
tículas típicos de 105 µm a 420 µm).
- Grandes áreas superficiales (hasta 102 m2/g).
Más usados:
Polímeros Porosos Porapak (copolímero estireno-divi-
nilbenceno), Tenax (polióxido de difenileno)
Sólidos Inorgánicos Carboplot, Carboxen (carbones
activos grafitizados), Alumina
- Separación de gases
Principales Aplicaciones: - Compuestos livianos
- Series homólogas
Columna:Carboxen-1000 60-80
mesh; 15’ x 1/8”
TCOL: 35oC a 225oC / 20oC. min-1
Gas de Arrastre: He @ 30 ml.min-1
Detector: TCD

25. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
POLIGLICOLES Muy polares; sensibles a la
oxidación. Principales: Polietilenglicol
(nombres comerciales: Carbowax, DB-Wax,
Supelcowax, HP-Wax, etc.)
Estructura Química: H O CH2 CH2 OH
n
AMINAS ALIFÁTICAS
Columna:4 % Carbowax 20M s/ Carbopack B + 0,8% KOH
TCOL: 200oC (isotérmico) Gas de Arrastre: N2 @ 20 mL.min-1
Detector: FID Muestra: 0,01 µ L de mezcla de aminas

26. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
Mayor parte de las aplicaciones en CG moderna
Cuatro grandes grupos estructurales:
PARAFINAS No polares; alta inercia
química. Principal: escualeno (C30H62)
POLIÉSTERES Ésteres de dialcoholes con
di-ácidos. Polares; altamente sensibles a la
humedad y a la oxidación.
ÉSTERES METÍLICOS DE
ÁCIDOS GRAsOS
Columna:5%DEGS-PS s/ Supel-
coport 100/120 mesh; 6’ x 1/8”
TCOL: 200oC (isotérmico)
Gas de Arrastre: N2 @ 20 ml.min-1
Detector: FID
Muestra: 0,5 µ L de solución en
cloroformo conteniendo 0,5 µ g
de cada éster

27. FASES ESTACIONARIAS
FE Líquidas: Absorción
El fenómeno físico-químico responsable de la
interacción analito + FE líquida es la
ABSORCIÓN
La absorción ocurre en el interior del film de FE
líquida (fenómeno INTRAfase)
Films espesos de FE
líquida
Gran superficie líquida
expuesta al gas de
ABSORCION arrastre
Interacción fuerte entre
la FE líquida y el analito
(gran solubilidad)

28. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
SILICONAS (polisiloxanos) Las FE más em-
pleadas en CG. Cubren amplia rango de pola-
ridades y de propiedades químicas diversas.
CH3 R1 CH3
H3C Si O Si O Si CH3 R1, R2 = qualquier
CH3 R2 CH3 radical orgánico
n
- Unión Si-O extremadamente estable = elevada
estabilidad térmica y química de la FE.
- Las siliconas son fabricadas en amplia escala para
diversas aplicaciones = minimización del costo del
producto + tecnologia de produción y purificación
ampliamente estudiada y conocida.
- Practicamente cualquier radical orgánico o
inorgánico puede ser unido a la cadena polimérica =
FE “ajustables” a separaciones específicas + facilidad
de inmobilización por entrecruzamiento de uniones
química al soporte

29. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
Separación de pesticidas - FE = 100 % PDMS
1 - TCNB
2 - Dichloram
3 - Lindano
4 - PCNB
5 - Pentacloroanilina
6 - Ronilano
7 - Antor
8 - pp’-DDE
9 - Rovral
10 - Cypermetrin
11 - Decametrin
17 min
Columna: CP-Sil 5 (25 m x 0,32 mm x 0,12
µ m)
TCOL:195oC (6,5 min) / 195oC a 275oC (10oC.min-1)
Gas de Arrastre: He @ 35 cm.min-1 Detector: FID
Muestra: 2µ L de solución de pesticidas “on-column”

30. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
Separación de piridinas - FE = 100 %CNpropilsilicone
1 - piridina
2 - 2-metilpiridina
3 - 2,6-dimetilpiridina
4 - 2-etilpiridina
5 - 3-metilpiridina
6 - 4-metilpiridina
3 min
Columna: CP-Sil 43CB (10 m x 0,10 mm x 0,2 µ m)
TCOL:110oC (isotérmico)
Gas de Arrastre: N2 @ 16 cm.min-1 Detector: FID
Muestra: 0,1µ L de solución 1-2% de piridinas en
3-metilpiridina

31. FASES ESTACIONARIAS
Familias de FE Líquidas
Separación de fenoles - FE = fenilmetilsiliconas
50% Ph
50% Me
5% Ph
95% Me

32. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales
Separación de isómeros ópticos:
PRODUCTOS BIOLÓGICOS Distinción entre
productos de origen sintético y natural (natural =
normalmente sustancias ópticamente puras; sintético
= muchas veces son mezclas racémicas).
FÁRMACOS En muchos fármacos apenas dos
isómeros ópticos tienen actividad farmacológica.
Las propiedades físico-químicas de los isómeros
ópticos son MUY SIMILARES
Las FE convencionales no interaccionan
diferencialmente con isómeros ópticos
La separación de mezclas de isómeros
ópticos sólo es posible con FE
opticamente activas
=
FE Quirales

33. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales
FE ópticamente activas más importantes:
CH3 CH3
O Si O Si
CH3 CH2 CH3
Derivados de aminoácidos: n
CH3 CH O NH C CH3
Mezclas de compuestos C
C
CH3
formadores de puentes O N C* H
de hidrogeno. H CH CH3
CH3
Chiralsil-Val
CH3 CH3
O Si O Si
CH3 CH2
n
Organometálicos: CH2
Separación de O
enantiómeros formadores Ni
/2
de complejos.
O
C3F7
Chiralsil-Metal

34. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales
Derivados de ciclodextrinas alquiladas:
β -ciclodextrina:
oligosacárídos
cíclicos quirales
Chiralsil-Dex
- Introducidas en 1983
- ligadas a cadenas de polisiloxano: su uso es
extremamente favorable como FE líquida (viscosidad
baja, estabilidad ...)
- Pueden ser químicamente inmobilizadas en las
columnas
- Columnas disponibles comercialmente

35. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales: Aplicaciones
Aceite esencial artificial de limón: separación de
terpenos primarios
1 - (+/-) α-pineno
2 - sabineno
3 - (+/-) β-pineno
4 - (+/-) limoneno
Columna: Rt-ßDEXsm (30 m x 0.32 mm x 0.25
µm)
TCOL: 1 min a 40°C / 2°C min-1 / 3 min a 200°C
Gas de Arrastre: H2 @ 80 cm.min-1 Detector: FID

36. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales: Aplicaciones
Aroma de bergamota: distinción entre aroma
natural y artificial
Aceite esencial Esencia artificial
natural
Columna: Rt-ßDEXse (30 m x 0.32 mm x 0.25
µm)
TCOL: 1 min a 40°C / 4°C min-1 / 200°C
Gas de Arrastre: He @ 80 cm.min-1 Detector: MS

37. FASES ESTACIONARIAS
FE Quirales: Aplicaciones
Anfetaminas: resolución de isómeros
Columna: Rt-ßDEXcst (30 m x 0.25 mm x 0.25 µm)
TCOL: 1 min a 120°C / 1,5°C min-1 / 3 min A 175°C
Gas de Arrastre: He @ 25 cm.min- Detector: MS
1

38. COLUMNAS EMPACADAS
Definiciones Básicas
Tubo de material inerte relleno con FE sólida gra-
nulada o FE líquida depositada sobre soporte sólido.
ac. inox
MATERIAL vidro pirex ø = 3 mm a 6 mm
DEL
níquel L = 0,5 m a 5 m
TUBO
TEFLON
MESH dp
60 - 80 mesh 177 - 250 µ m
Granulometria
del 80 - 100 mesh 149 - 177 µ m
relleno
100 - 120 mesh 125 - 149 µ m
Eficiencia maximizada con:
- Disminuc. de dC Limitados por la
resistencia al pasaje de
- Disminuc. de dp gas de arrastre
- Relleno regular

39. COLUMNAS EMPACADAS
FE Líquidas: Soporte
área superficial entre 0,5 e 10 m2.g-1
La FE líquida debe
microporos regulares (~ 1 µ m)
ser dispuesta sobre
NO interactuar con la muestra
un SOPORTE
buena resistencia mecánica
sólido
Uso casi universal: TIERRA DE DIATOMEAS
secado
calcinación
Esqueletos fósiles fusión con NaOH
(SiO2 + óxidos lavado con ácido
Chromosorb
metálicos) de algas silanización Anachrom
microscópicas Supelcoport
...

40. COLUMNAS EMPACADAS
FE Líquidas: Soporte
Chromosorb - características
generales
Chromosorb P muy activo.
Chromosorb W mas inerte que el P.
Chromosorb G Similar al W, mayor resistencia mecánica
Orden cresciente
Densidade Aparente
Tamanho de Poro
de inercia
Área Superficial
NOME m 2 .g -1 g.ml -1
µm % Máx. de FE
Chromosorb P 4,0 0,47 0,4 - 2 30
Chromosorb W 1,0 0,24 8-9 15
Chromosorb G 0,5 0,58 - 5
Tratamientos
especiales:
AW Lavado con ácido, para remover metales
NAW Sin lavado con ácido
HP o DMCS o HDMS Silanizados (menor adsorción)

41. COLUMNAS EMPACADAS
FE Líquidas: Carga de FE
df = f (% FE en relleno)
Mayor eficiencia (d f =
Menor
N) sangria de FE con temperatura programada
Separaciones rápidas con temperaturas menores
% FE
Mayores vol. de muestra
Mejor reproducibilidad en la preparación del
relleno
TIPICAMENTE % FE = 1 % a 30 % de relleno

42. COLUMNAS CAPILARES
Definiciones Básicas
Tubo fino de material inerte con FE líquida o sólida
depositada sobre las paredes internas.
sílica fundida ø = 0,1 mm
MATERIAL vidro pirex a 0,5 mm
DEL ac. inox
Nylon L=5m
TUBO
Silcosteel a 100 m
Las columnas de sílica están revestidas externamente con película
de polímero (poliimida) para aumentar resistencia mecánica y
química
Columnas Capilares vs Empacadas:
CAPILARES
 L =  N más eficientes
FC = 1 ... 10 mL.min-1 Control de elusión más difícil
 Vi Dispositivos especiales de
inyección
Familias de Columnas Capilares :
WCOT (Wall coated open tube) FE liquida depositada (ligada //
entrecruzada) sobre las paredes internas.
PLOT (Porous layer open tube) Película de FE sólida adherida
a las paredes internas
SCOT (Support coated open tube) Paredes internas revestidas
con material de relleno similar a las columnas empacadas

43. COLUMNAS CAPILARES
Diámetro Interno
 dC = 
Eficiencia
0,25 mm
0,10 mm 0,53 mm
0,32 mm
1 2 3
Columnas de altísima eficiencia (muestras
1 complejas, “Fast GC”); limitada capacidad
volumétrica de procesamiento de la muestra
Diámetros más comunes; limitada capacidad
2 volumétrica de la muestra
Columnas “megabore”: menor eficiencia, pero
3 mayor capacidad de procesamiento, permite el
uso de inyectores convencionales

44. COLUMNAS CAPILARES
“Fast GC”: Columnas Capilares Finas
Necesario control exacto flujo (control
electrónico de presión) y altas velocidades de
calentamiento de la columna.
Destilación simulada de óleo diesel:
Columna: HP-1 (1 m x 0.10 mm x 0.40 µm)
TCOL: 35°C / 40°C min-1 / 0,75 min A 310°C
Gas de Arrastre: He @ 90 ml.min- Detector: FID
1

45. COLUMNAS CAPILARES
Columnas Capilares: Inyección
Baja capacidad de procesamiento de la muestra
(sub-microlitro)
La inyección directa con microjeringa es muy
difícil
Inyectores con división (“splitters”)
1
2
1 - Septo;
3 2 - Entrada de gas de arrastre;
3 - “Liner” (mezclador);
5 4 - Columna Capilar
4 5 - Purga de gas de arraste;
6 - Válvula de control de purga.
6
- Menor sensibilidad (buena parte de la muestra es
despreciada)
- División de muestra raramente es uniforme (la fracción
purgada de los constituyentes menos volátiles es siempre
menor)

46. COLUMNAS CAPILARES
Large Volume Injection (LVI)
Separación de PAH con LVI (Viny = 25 µ L, solución
400 ppb en CH2Cl2)
Columna: HP-5 (30 m x 0.25 mm x 0.25 µm)
TCOL: 5 min a 50°C / 20°C min-1 / 2 min A 320°C
Gas de Arrastre: He @ 2 ml.min-1 Detector: FID

47. COLUMNAS CAPILARES
Columnas Multicapilares
“Líneas” paralelas de
columnas capilares
con dC convencional
- Eficiencia próxima a las columnas convencionales
- Capacidad similar a las columnas empacadas
- Columnas más cortas: análisis más rápidos
Separación de
explosivos en columna
multicapilar (OV-17,
1000 capilares x 6 m)
1 - 2,6-DNT
2 - 2,4-DNT
3 - 2,4,6-TNT
4 - 3,4,5-TNT
5 - 2,3,4-TNT
6 - RDX ?
7 - tetryl

48. DETECTORES
Definición General
Dispositivos que generan una señal eléctrica
proporcional a la cantidad eluída de un analito
~ 60 detectores usados en CG
~ 15 equipados en cromatógrafos
comerciales
4 responden para la mayor parte de las
aplicaciones
DCT TCD DIC FID
Detector por Detector por
Condutividad Ionización en
Térmica llama
DCE ECD EM MS
Detector por Detector Es-
Captura de pectrométrico
Eletrones de Masas

49. DETECTORES
Parámetros Básicos de Desempeño
CANTIDAD MÍNIMA DETECTABLE Masa de un
analito que genera un pico con altura igual a tres
veces el nível de ruído
S
=3
N
SINAL (S)
RUÍDO (N)
RUIDO cualquier componente de la señal generada
por el detector que no es originado por la muestra
Contaminantes en los gases
Fuentes
de Impurezas acumuladas en detector
Ruído
Descarga a tierra deficiente

50. DETECTORES
Parámetros Básicos de Desempeño
LIMITE DE DETECCION Cantidad de analito que
genera un pico con S/N = 3 y w b = 1 unidad de tiempo
Mismo detector, nível de ruido y masa de analito PERO
diferentes anchos de base:
wb
Detector (señal generada,
QMD = f ruido)
Ancho del pico cromatográfico
Definiendo límite de deteción
como:
LD es independente de la eficiencia del sistema
cromatográfico !
[QMD] = [LD] =
masa masa / tiempo
(ng, pg ...) (ng.s-1, pg.s-1 ...)

51. DETECTORES
Parámetros Básicos de Desempeño
VELOCIDAD DE RESPUESTA Tiempo recorrido
entre la entrada del analito a la celda del detector y la
generación de la señal eléctrica.
τ
Constante de
Tiempo, τ : tiempo
necesario para que
SEÑAL
la señal llegue a
63,2 % FSD (full
63,2% FSD scale deflection)
luego de la entrada
de la muestra
TIEMPO
La constante de tiempo del sistema (detector + dispositivos
de registro de señal) igual o menor a 10% del ancho de
banda a media altura (w0.5 ) del pico más estrecho del
cromatograma
t R medido > t R real
w medida > w real
τ >> w0.5
Deformación del pico
Disminuición del ruido
(“damping”)

52. DETECTORES
Parámetros Básicos de Desempeño
SENSIBILIDAD Relación entre el incremento de
área del pico y el incremento de masa del analito
Factor de
Respuesta, S:
ÁREA
pendiente de la
recta Área del
pico x Masa del
analito
MASA
el mismo incremento
de masa causa un
S Sensibilidad mayor incremento de
área
En ausencia de errores determinados:
A = área del pico cromatográfico
m = masa del analito

53. DETECTORES
Parámetros Básicos de Desempeño
RANGO LINEAL DINAMICO Intervalo de masas
dentro del cual la respuesta del detector es lineal
A partir de
ÁREA
cierto punto la
señal no
aumenta
linearmente
MASA
El fin de la zona de linearidad puede ser detectado
cuando la razón (Área / Masa) diverge en más de 5 %
de la inclinación de la recta en la región lineal:
1,05 S
ÁREA / MASA
0,95 S
MASA

54. DETECTORES
Clasificación
UNIVERSALES:
Generan señal para cualquier
sustancia eluida.
SELECTIVOS:
Detectan solamente sustancias
con determinada propiedad
físico-química.
ESPECÍFICOS:
Detectan sustancias que
poseen determinado elemento
o grupo funcional en sus
estructuras

55. DETECTORES
Detector por Condutividad Térmica
PRINCIPIO Variación de la conductividad térmica
del gas cuando eluye un analito.
La cantidad de transferencia de calor entre un
cuerpo caliente y un cuerpo frio depende de la
condutividad térmica del gas en el espacio que
separa los cuerpos
Si la condutividad térmica del gas disminuye, la
cantidad de calor transferido también disminuye
- el cuerpo caliente se enfría.
Celda de Detección de
i DCT:
1 Bloque metálico
2 Entrada de gas de arrastre
5
3 3 Salida del gas de arrastre
4 Filamento metálico ( W-Re)
4 5 Alimentación de corriente
eléctrica para calentar el
2 1 filamento

56. DETECTORES
Detector por Condutividad Térmica
Configuración tradicional del DCT: bloque metálico
con cuatro celdas interligadas en par - por dos pasa
el efluente de la columna y por dos el gas de arrastre
puro:
CELDAS DE CELDAS
MUESTRA DE CELDAS DE
REFERENCIA
CORTE SUPERIOR
MUESTRA
CORTE LATERAL
CELDAS DE
REFERENCIA
Cuando eluye un compuesto con condutividad térmica
menor que la del gas de arrastre puro:
Filamentos de Resistencia
las celdas de eléctrica de los Diferencia de
filamentos de las resistencia
la muestra se celdas de la
enfrian muestra aumenta eléctrica
Resistencia
entre los
Filamentos de
eléctrica de los filamentos de
filamentos de las
las celdas de
celdas de
la muestra y
refencia no se la referencia
referencia se
enfrian
mantiene
constante

57. DETECTORES
Detector por Condutividad Térmica
Los filamentos del DCT están montados sobre un puente de
Wheatstone que transforma la diferencia de resistencia
cuando la elución de la muestra produce una diferencia de
voltaje:
V Fuente de CC / Bateria (18 V a 36 V, típico)
F Ajuste de la corriente de los
filamentos
I Medida de la corriente de los filamentos (100 mA - 200 mA, típico)
B1 B2 Ajuste de cero
R1 R2 Filamentos de las celdas de
referencia
A1 A2 Filamentos de las celdas de la
muestra

58. DETECTORES
Características Operacionales DCT
SELECTIVIDAD Se observa señal para cualquier sus-
tancia eluida diferente del gas de arrastre = UNIVERSAL
SENSIBILIDAD / LINEALIDAD Dependiendo de la
configuración particular y del analito: QMD = 0,4 ng a
1 ng con linealidad de 104 (ng - decenas de µ g)
CAUDAL DE GAS DE ARRASTRE La señal es
proporcional a la concentración del analito en el gas
de arrastre que pasa por la celda.
Fc = 0
CAUDAL DE GAS DE VARIACION DEL CAUDAL DEL
ARRASTRE CONSTANTE GAS DE ARRASTRE DURANTE
DURANTE LA ELUCIÓN LA ELUCION
Con DCT, el área de los picos cromatográficos es MUy
dependiente del caudal del gas de arrastre !!!

59. DETECTORES
Características Operacionales DCT
FACTORES DE RESPUESTA Cuanto menor es la
condutividad térmica del analito, mayor es la señal.
Los factores de respuesta dependen de
la condutividad térmica del analito
Cantidades iguales de sustancias diferentes generan
picos cromatográficos con áreas diferentes !!!
∆
λX
λ
CHCl3
Mezclas de cantidades C2H5OH
equimolares de:
C2H6
Etano → λ = 17,5
Clorofórmio → λ = 6,0
Etanol → λ = 12,7

60. DETECTORES
Características Operacionales DCT
TEMPERATURAS DE OPERACION Cuanto mayor es la
diferencia entre la temperatura de los filamentos y del
bloque metálico mayor es la respuesta.
Temperatura del filamento, TF: entre 300oC y 350oC.
Es función de la corriente de alimentación de los
filamentos, i.
i TF Señal
Limitaciones:
- Corrientes excesivas pueden fundir el filamento
(Ø típicos del filamento = 20 µ m)
- Disminución del tiempo de vida útil de los
filamentos (oxidación por trazas de O2 en gas de
arrastre)
Temperatura del bloque, TB: mantenerla tan baja
como sea posible
TB Señal
Limitación:
- Temperaturas excesivamente bajas pueden
provocar a condensación de analitos en las
celdas (error analítico, daños a los filamentos)

61. DETECTORES
DCT: Aplicaciones
1 Separaciones de cuantificación de los compuestos que
no generan señal en otros detectores (gases nobles,
gases )
Separación de Gases y Carbohidratos:
Columna: CP Sil 5CB
(50 m x 0.32 mm x 5 µm)
Gas de Arrastre: He @ 3 ml.min-
1
TCOL: 40°C Detector: DCT
1 N2 2 CH4
3 CO2 4 n-C2
5 NH3 6 n-C3
7 i-C4 8 n-C4
2 Por ser un detector no-destructivo, puede ser usado en
CG preparativa o detección secuencial con dos detectores
en “tandem”

62. DETECTORES
Detector por Ionización en llama
PRINCÍPIO Formación de iones cuando un
compuesto se quema en una llama de hidrógeno y
oxígeno
El efluente de la columna se
mezcla con H2 y O2 y se
quema. Como en una llama de
H2 + O2 no existen íones, no
conduce corriente eléctrica.
Cuando un compuesto
orgánico eluye, él también se
quema. Como en su
combustión se forman íones,
la llama pasa a conducir la
corriente eléctrica

63. DETECTORES
Detector por Ionización de llama
Química de la llama de Hidrógeno:
Incandescencia
Estructura de la llama Reacción
tres regiones básicas
Combus
tión
Región de combustión Mezcla de los gases, precalentados, inicio
de la ruptura de las moléculas de H2, O2 y de los analitos.
Zona de reacción Reacciones exotérmicas con producción
y/o consumo de radicales H, O, OH, HO2 (provenientes del
H2), CH e C2 (provenientes del analito) e íones CHO+ (analito).
Zona de incandescencia Emisión de luz por decaimiento de
especies excitadas: OH (luz UV), CH e C2 (visíble).
Combustión de CH + O → CHO+ + e-
sustancias con 1 íon formado de cada ~105 átomos
uniones C-H de C quemados
Combustión de H2
Apenas se forman
radicales !!!

64. DETECTORES
Detector por Ionización de llama
SELECTIVIDAD Selectivo para sustancias que
contienen uniones C-H en su estructura química.
(como virtualmente todas las sustancias analizables por CG son
orgánicas, en la práctica el detector por ionización de llama es
UNIVERSAL)
Compuestos que NO producen respuesta:
Gases nobles NH3, NxOy
H2, O2, N2 SiX4 (X = halógeno)
CO, CO2, CS2 H2O
CCl4, perhalogenados HCOOH, HCHO *
CH4
DIC
CO2
O2
DCT N2
SENSIBILIDAD / LINEALIDAD QMD típicas = 10 pg a
100 pg com linealidade entre 107 e 108 (pg a mg)

65. DETECTORES
Características Operacionales de DIC
FLUJO DE GASES Según el gas de arrastre, las
variaciones de alimentación de aire (comburente) e
hidrogeno (combustíble) deben ser optimizadas.
Gráficos Señal x Flujo de Gases típicos:
SEÑA
AR H2
L
150 300 450 600 15 30 45 60
La señal se mantiene aproximadamente constante
en un amplio rango de flujos de aire e H2
VARIACIONES EN LOS FLUJOS DE AIRE E H2
AFECTAN APENAS MARGINALMENTE LA SEÑAL
= MAYOR REPRODUTIBILIDAD Y REPETIBILIDAD

66. DETECTORES
Características Operacionales del DIC
TEMPERATURA DE OPERACION El efecto de la
temperatura sobre la señal del DIC es despreciable.
TRATAMENTO DE LA SEÑAL Por causa de la baja
magnitud de la corriente eléctrica generada (pA a nA)
ésta debe ser amplificada para poder ser registrada.
2
3
Diagrama
eletrónico 1
simplificado de 4
un DIC
1 Llama / Colector
2 Batería o Fuente de CC Voltajes de operación de
no más de 200 V a 300 V
3 Amplificador Electrométrico Debe amplificar
una señal y convertir una corriente variable en un
voltaje variable (pA → mV).
4 Salida de Registro de Señal

67. DETECTORES
Características Operacionales del DIC
FACTORES DE RESPUESTA El factor de respuesta de
determinado compuesto es aproximadamente proporcional
al número de átomos de carbono. La presencia de
heteroelementos diminuye el factor de respuesta.
Número Efectivo de Carbonos (NEC) Prevée con ~20% de
aproximación el factor de respuesta de un compuesto.
Átomo X
C alifático +1,00
C aromático +1,00
C olefiníco +0,95
C carbonila +0,00
(X = Contribuición de O álcool prim. -0,60
cada átomo al NEC) Cl alifático -0,12
Mezcla con cantidades
equimolares de:
C2H6 → NEC = 2,00
C2H5OH → NEC = 1,40
CH3CHO → NEC = 1,00

68. DETECTORES
Detector de Nitrógeno - Fósforo
Modificación de un DIC altamente selectiva para
compuestos orgánicos nitrogenados y fosforados
cuenta de vidrio que contiene sal de
metal alcalino:
RbCl (normal), KCl
Rb2SO4
QMD = 0,4 pg a 10 pg (N) y 0,1 a 1 pg (P)
Pesticidas Triazínicos usando DNP:
1 Desetilatrazina
2 Desisopropilatrazina
3 Atraton
4 Atrazina
5 Trietazina
6 Secbumeton
7 Sebutilazina
8 Simetrin
9 Dipropretrina
10 Dimetametrina
11 Metroprotrina
(100 pg cada)

69. DETECTORES
Detector por Captura de Electrones
PRINCIPIO Supresión de un flujo de electrones
lentos causada por la absorción de éstos por
especies electrofílicas
Un flujo contínuo de
electrones lentos se
establece entre un ánodo
(fuente radioativa
β -emisora) y un cátodo.
Al pasaje de una
substancia electrofílica
algunos electrones son
absorbidos, resultando
una supresión de
corriente elétrica.

70. DETECTORES
Detector por Captura de Eletrones
1
2
3
4
5
1 Anodo (fuente radioativa β - emisora)
2 Salida de gases 3 Cátodo
4 Cavidad 5 Columna cromatográfica

71. DETECTORES
Detector por Captura de Eletrones
Mecanismo de Captura de Eletrones
1 Generación de electrones lentos por la interacción
entre la radiación β , moléculas del gas de arrastre G y
moléculas de bloqueador Q
β - + G → G + + e - + e* ± energia
β - + G → G* + Q → G + e - + Q ±
energia
2 Los electrones lentos son capturados por la
especie eletrofílica AB
AB + e - → AB - + energía
La disminución de corriente eléctrica que fluye por la
celda de detección es proporcional a la concentración
a de la especie absorbente del gas de arrastre
Ib corriente de repuesta
Ie corriente en la elución del analito
K constante de captura

72. DETECTORES
Características Operacionales DCE
FUENTE RADIOACTIVA Electrones de alta energía
(rayos β ) que se emiten desde una lámina delgada
que contiene Ni o H radiactivos
Empleo universal en DCE comerciales:
3
H (β -, 0,02 MeV) 63
Ni (β -, 0,06 MeV)
Con la forma de Ta3H3 Usado como 63Ni 0
Mayor sensibilidad Mayor linearidad
Tdet debe ser < 225oC útil hasta
~400oC
- Mayor durabilidad (t1/2 = 100 a x 12 a
para 3H)
El 63Ni es el
preferido en - Mayor estabilidad térmica
equipamientos
modernos - Menor riesgo de uso (radioactividad)
Raramente 85
Kr, 90Sr, 99Tc, 147Pm, 241Am, 226Ra
usados:

73. DETECTORES
Características Operacionales DCE
GAS DE ARRASTRE El funcionamiento del DCE es
muy dependiente de la natureza del gas de arrastre
N2 Generan electrones
MAS USADOS: lentos cuando son
Ar + 5% CH4 bombardeados con
β-
El gas debe ser lo más puro posible!!!
(trazas de H2O y O2 comprometen la señal del DCE)
La adsorción de !
contaminantes sobre
los electrodos causa
deformación en los
picos
FLUJO DEL GAS DE ARRASTRE La señal depende
directamente del flujo de gas en el detector
F Señal

74. DETECTORES
Características Operacionales DCE
SENSIBILIDAD / LINEAlIDAD QMD = 0,01 pg a 1 pg
(organoclorados), linearidad ~ 104 (pg a ng)
10 fg Lindano (C6H6)
µ -ECD HP-6890
PESTICIDAS
1 tetracloro-m-xileno
~250 fg cada analito 2 α - BHC
3 Lindano
4 Heptachlor
5 Endosulfan
6 Dieldrin
7 Endrin
8 DDD
9 DDT
10 Metoxychlor
10 decaclorobifenila
EL DCE ES EL DETECTOR DE ELECCIÓN PARA
ANÁLISIS DE TRAZAS DE ORGANOHALOGENADOS Y
SIMILARES

75. DETECTORES
Características Operacionales DCE
SELECTIVIDAD / FACTORES DE RESPUESTA
Valores de S maximizados para compuestos
electrofílicos
S típicos (clorobenzeno: S = 1)
hidrocarburos y ésteres alifáticos, dienos
alcoholes, cetonas y aldehídos alifáticos, aminas,
nitrilos, mono - Cl, mono - F
enoles, oxalatos, mono - Br, di - Cl, hexa - F
tri - Cl, alquil - Pb, anhidridos
mono - I, di - Br, tri - Cl, mono - nitro, CS2
di - I, tri - Br, poli - Cl, di - nitro, 1,2 - dicetonas,
fumaratos, organo - Hg
I > Br > Cl > F
α >β>γ
Comparandose
Terc > Sec > Prim
organoalogenados:
trans > cis
Tri > Di > Mono

76. ANÁLISIS CUALITATIVO
Conceptos Generales
Identificación individual de las
especies presentes en la
Aplicaciones muestra
cualitativas
de CG Determinación de la identidad
de la muestra propiamente
dicha
Fuentes de Información Cualitativas
RETENCIÓN Uso de datos de retención de un analito
para su identificación
DETECCIÓN Detectores que generan información
estructural sobre las sustancias eluídas
Para un análisis cualitativo confiable por
CG se recomienda la combinación de
datos provenientes de por lo menos dos
fuentes

77. ANÁLISIS CUALITATIVO
Tiempos de Retención
Interacciones analito / FE
t’R = f Presión de vapor del analito
Condiciones operacionales (TCOL, FC ...)
Fijadas las condiciones operacionales, el tiempo
de retención ajustado de un analito es una
constante
MUESTRA
Comparación
de
cromatogramas
de la muestra y
PATRÓN de una
solución patrón
del analito
buscado

78. ANÁLISIS CUALITATIVO
Tiempos de Retención
La identificación por t’R es poco confiable:
Dependencia con FC y TCOL Variaciones en
estas condiciones afectan sensiblemente los t’R
VARIACIÓN ∆ TCOL = ± 0,1%
DE ± 1% EN
EL t’R ∆ FC = ± 1%
Sobrecarga en la columna Aumento excesivo
en la masa de material eluído deforma el pico
cromatográfico y altera su t’R
Saturación de la
columna
cromatográfica
MASA
con aumento de la
masa eluída
provoca “caída
frontal” en el pico

79. ANÁLISIS CUALITATIVO
Tiempos de Retención
Comparación de t’R usando agregado (“spiking”)
en la muestra del analito sospechado: aumento
en la confiabilidad de identificación.
Muestra compleja:
incerteza en los t’R
medidos puede llevar a
una identificación
errónea
Comparación con
cromatogramas de la
muestra con el
agregado del analito de
interés permite una
identificación más
confiable del mismo

80. ANÁLISIS CUALITATIVO
Índice de Retención de Kovàts
FUNDAMENTO Los t’R isotérmicos para una serie
homóloga de compuestos dependen
logaritmicamente del número de átomos de carbono
de la cadena.
Separación isotérmica de
una mezcla de n-alcanos
(n-C4, n-C5, ... n-C16)
Un gráfico de log(t’R) en
función del número de
átomos de carbono del
analito nC es LINEAL

81. ANÁLISIS CUALITATIVO
Índice de Retención de Kovàts
El índice de retención de Kovàts I para un analito se
define por:
t’R (A) Tiempo de retención
ajustado del analito A
t’R (N) Tiempo de retención
ajustado de n-alcano con N
carbonos
t’R (n) Tiempo de retención
ajustado de n-alcano con n
carbonos (n = N + 1)
Interpolación
logarítmica de los
t’R
Ej.: un analito con I = 874 tendría un tiempo de
retención ajustado equivalente al de un n-alcano
hipotético con una cadena de 8,74 átomos de
carbono

82. ANÁLISIS CUALITATIVO
Índice de Retención de Kovàts
REPETITIBILIDAD - REPRODUCIBILIDAD Los
efectos de TCOL y FC en los índices de Kovàts son
pequeños
ANALITO ∆T
I/∆ Dependencia de I para
CHCl3 +0,02 % algunas sustancias en
CH3CH2OH -0,12 % una columna apolar en el
CH3CHO -0,05 % rango de TCOL = 70oC a
CH3(CO)CH3 -0,04 %
TCOl = 130oC
La identificación por índices de retención es más
confiable que comparaciones basadas en t’R
ÍNDICE DE RETENCIÓN DE KRATZ Para programación
lineal de temperatura la relación entre t’R y nC es
lineal: cálculo en los índices de retención se modifica

83. ANÁLISIS CUALITATIVO
Retention Time Locking (RTL)
PRINCIPIO En cromatógrafos con: controles
neumáticos y térmicos con microprocesadores,
inyectores automáticos y columnas cromatográficas
de calidad excepcional es posible lograr alta
repetibilidad de los t’R
CORRIDA #1 CORRIDA #2
TCOL (1) TCOL (2)
FC (1) FC (2)
Columna Columna
A B
Los software RTL (Hewlett-Packard) automaticamente
ajustan las condiciones operacionales en un segundo CG
para reproducir los t’R obtenidos en un primer equipamento
Cromatogramas
obtenidos en diferentes
equipamientos y
columnas con
condiciones
operacionales de la
segunda corrida
ajustadas por el software
de RTL

84. ANÁLISIS CUALITATIVO
Métodos de Detección Cualitativos
Métodos de detección que aportan informaciones
cualitativas sobre los analitos eluídos:
Cromatografía Gaseosa con Detección
Espectrométrica de Masas (CG-EM)
Cromatografía Gaseosa con Detección
Espectrométrica por Emisión Atómica
(CG-EA)
Cromatografía Gaseosa con Detección
Espectrométrica por Absorción en el
Infra-rojo (CG-EIR)
Identificación confiable cuando se combinan a
técnicas de identificación basadas en retención

85. ANÁLISIS CUALITATIVO
Espectrometría de Masas
PRINCIPIO La muestra se fragmenta y ioniza en un
patrón característico de la especie química.
1 Moléculas de la muestra son bombardeadas por
electrones (electron impact = EI) o íones (chemical
ionization = CI):
ABCDE + e- → ABCDE.+ + 2 e-
2 El íón formado se fragmenta:
ABCDE.+ → AB. + CDE+
ABCDE.+ → AB+ + CDE.
ABCDE.+ → A+ + BCDE.
3 Los fragmentos iónicos formados son separados
magneticamente de acuerdo con sus masas moleculares
y contados:
ABUNDANCIA
El gráfico del número de
íones formados en
función de la razón Masa
/ Carga de los íones es el
ESPECTRO DE MASAS
del analito
MASA / CARGA

86. ANÁLISIS CUALITATIVO
Espectrómetro de Masas
1 3
2 4
1 Cámara de Ionización Los electrones generados por
un filamento enriquecido bombardean la muestra. Los
fragmentos ionizados (carga +1) son repelidos por el electrodo
positivo y conducidos al separador magnético.
2 Salida de Vacío Todo el interior del EM debe estar con
alto vacío.
3 Separador Magnético La acción del campo magnético
deja íones con determinada relación Masa / Carga atravesar
esta zona del equipo.
4 Detector Una válvula fotomultiplicadora o un fotodiodo
genera una señal eléctrica proporcional al número de íones que
incide sobre el elemento.

87. ANÁLISIS CUALITATIVO
Espectro de Masas
10 12
0 20 40 60 80
0 0
m/Z
- CO
m/Z = 80
m/Z = 118 m/Z = 79
- (CO + H)
m/Z = 90

88. ANÁLISIS CUALITATIVO
Acoplamiento CG - EM

89. ANÁLISIS CUALITATIVO
Acoplamiento CG - EM

90. ANÁLISIS CUALITATIVO
Acoplamiento CG - EM
2,2,4-trimetilpentano
n-octano

91. ANÁLISIS CUALITATIVO
Acoplamiento CG - EM
2,3-dimetilbutano
dodecano

92. ANÁLISIS CUALITATIVO
Acoplamiento CG - EM
naftaleno
etilbenceno