Los principales métodos de detección se basan en la cromatografía puede definirse como una técnica de separación de una mezcla de solutos basada en la diferente velocidad con que se mueve cada uno de los componentes a través de un medio poroso, arrastrados por un disolvente en movimiento. En su origen fue ideada por un ruso, Tsweet en 1906 consiguiendo separar una serie de pigmentos vegetales (carotenos y clorofilas) sobre un lecho de sulfato de calcio depositado en una columna de vidrio y utilizando como eluyente éter de petróleo.
Desde entonces, ha llovido bastante. Muy sinópticamente diremos que en toda cromatografía se distinguen una fase estacionaria (sólida o líquida) y una fase móvil (puede ser un líquido o un gas)
CROMATOGRAFIA DE GASES.
La cromatografía de gases ha crecido espectacularmente desde que Martín y James la iniciaran en 1952. Tiene un gran inconveniente: y es que las sustancias termolábiles se destruyen. Aquí la fase móvil es un gas inerte (suele ser hidrógeno, argón o nitrógeno) que fluye a través de una columna que contiene la fase estacionaria. Esta puede ser un absorbente (cromatografía gas-sólido) o un soporte inerte recubierto por un líquido relativamente poco volátil (cromatografía gas-líquido) El tubo de columna tiene entre 3-5 mm de diámetro y está lleno de un soporte finamente tamizado tratado con un compuesto como el silano para disminuir los sitios de absorción. Para gases y solutos no polares de alta volatilidad puede usarse la cromatografía gas-sólido.
La precisión de ésta técnica se sitúa pro término medio en +- un 2 %, con un límite de sensibilidad de entre 1 y 5 microgramos/ml.
El llamado “modo split” es el método más comúnmente usado. La técnica se inyecta y se vaporiza, pero solamente una pequeña fracción va a penetrar en la columna. Cuanto más estrecha sea la columna Mayor es la “split ratio” necesaria para evitar que el aparato se bloquee.
Un método contrario es el “splitless modo” que maximiza la sensibilidad
Muy importante en el ámbito técnico es que la columna debe estar recubierta por una solución al 5 % de difenil polisiloxano. Igualmente el gas portador (se utilizan Helio, Nitrógeno, e Hidrógeno). Muy importante es su pureza. Si existen restos de agua o de oxígeno producirá la degradación de la columna y además reduce la sensibilidad, precisión y exactitud.
La técnica es muy sencilla, al menos en teoría.
Hay un punto de inyección en el cual se introduce el analito o muestra a analizar. Pasa a través de la columna la fase móvil, (el gas inerte) y luego arrastra a la fase inerte en función de su peso molecular y de sus características y posteriormente se detecta mediante un diodo. Además del ya citado inconveniente de la termolabilidad nos encontramos que las sustancias con un peso molecular superior a 1500 no son bien visualizadas en el GC.
La eficiencia de la columna se expresa por una letra llamada H. Cuanto más bajo sea H, Mayor es la eficacia de la columna. Esta H se calcula como el cociente de L/N (siendo L la longitud de la columna y N el número de platos de la columna) En condiciones normales debe de estar sobre los 0,5 mm.
De todos los gases, el más eficiente es el Nitrógeno.
El número de platos teóricos se calcula mediante una serie de parámetros N= 16 (x/y)2.
Igualmente la Velocidad del gas portador va a influir en el resultado final, no todos los gases se comportan igual:
El Hidrógeno tiene una velocidad de 42 cm/segundo.
El Helio tiene una velocidad de 20 cm/segundo.
El Nitrógeno tiene una velocidad de 9 cm/segundo.
El efecto del flujo del gas portador va a influir en el número de platos del aparato.
Para un flujo del gas de
20 ml/minuto. Número de platos: 1499
30 ml/minuto. Número de platos: 1767
45 ml/minuto. Número de platos: 2144
60 ml/minuto. Número de platos: 2949
90 ml/minuto. Número de platos: 1592
También está la llamada Kc., una constante que se define como el cociente entre concentración en la fase estacionaria/concentración de la fase móvil.
Kc=Concentración fase estacionaria/Concentración fase móvil.
Otro factor importante es la llamada Resolución del cromatógrafo de gases (Rf), que se calcula:
R= 2d/y1+y2
Los detectores serán de alguno de los siguientes tipos
a) Detectan masa. Dependerán de la masa del analito por unidad de tiempo.
b) Detectan concentración. Lógicamente dependerá de la concentración de la sustancia que queremos analizar (=analito).
c) Basados en la conductividad térmica (los gases Helio y Nitrógeno son los preferidos para éste tipo de detectores). Su LDR es de 10.000 aproximadamente. La Mayor desventaja es su sensibilidad muy pobre (de 10 ppm).
d) Por captura electrónica. Se genera una corriente de unos 10 9 amperios que es detectada por una corriente de unos 90 milivoltios
e) Detector por ionizador de llama. Es el que se utiliza más (sus siglas son FID). El efluente sale de la columna y es alimentado a una llama de hidrógeno. Los iones positivos son atraídos al electrodo polarizado y se genera una pequeña corriente que posteriormente es amplificada por un electrómetro produciendo una respuesta que es proporcional a la cantidad de carbono que entra a la llama por unidad de tiempo.
Factores que nos pueden falsear el resultado: el ruido de fondo, es decir, la respuesta de fondo cuando no hay un pico visible. De aquí surge el concepto de LDD (concentración de límite de detección) que es tres veces la línea de base de ruido basal.
Al cromatógrafo de gases se le asocia una técnica de espectrografía de masas y se convierte en una insuperable herramienta analítica. Las principales variantes son:
GC/HRMS (sector magnético) De gran sensibilidad. Pero tremendamente más caro.
GC/MS/MS (“huella dactilar de la sustancia”sin duda el más completo, se basa en la trampa de iones). Masas simples: Vemos como después de “bombardear” a la sustancia, la vamos a “romper la molécula “siempre de la misma forma. Calcularemos el cociente m/z (masa atómica/ número atómico).
