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Analisis Quimicos - Técnicas Instrumentales

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  • 1. CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS HPLC PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA En la cromatografía líquida, la fase móvil es un líquido que fluye a través de una columna que contiene a la fase fija. La separación cromatográfica en HPLC es el resultado de las interacciones específicas entre las moléculas de la muestra en ambas fases, móvil y estacionaria A diferencia de la cromatografía de gases, la cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC, de high-performance liquid chromatography) no está limitada por la volatilidad o la estabilidad térmica de la muestra. La HPLC es capaz de separar macromoléculas y especies iónicas, productos naturales lábiles, materiales poliméricos y una gran variedad de otros grupos polifuncionales de alto peso molecular. Con una fase móvil líquida interactiva, otro parámetro se encuentra disponible para la selectividad, en adición a una fase estacionaria activa. La HPLC ofrece una mayor variedad de fases estacionarias, lo que permite una mayor gama de estas interacciones selectivas y más posibilidades para la separación. HPLC PREPARATIVA Es la técnica escogida para aislamiento y purificación de productos de valor en las industrias químicas y farmacéuticas así como en la biotecnología y la bioquímica. La cromatografía preparativa comprende un amplio rango de aplicaciones, desde el aislamiento de 1µg de muestra para identificación espectroscópica hasta el aislamiento de un compuesto puro de una mezcla de 100 g. Aplicaciones CAMPOS DE APLICACIÓN DE HPLC  Fármacos: Antibióticos, sedantes esteroides, analgésicos  Bioquímica: Aminoácidos, proteínas, carbohidratos, lípidos  Productos de alimentación: Edulcorantes artificiales, antioxidantes, aflatoxinas, aditivos  Productos de la industria química: Aromáticos condensados, tensoactivos, propulsores, colorantes  Contaminantes: fenoles, Pesticidas, herbicidas, PCB  Química forense: Drogas, venenos, alcohol en sangre, narcóticos  Medicina clínica: Ácidos biliares, metabolitos de drogas, extractos de orina, estrógenos. Algunas aplicaciones importantes de la HPLC preparativa  Separación y purificación de metabolitos  Separación y purificación de los metabolitos de las drogas procedentes de muestras de orina  Purificación y separación de enantiómeros  Purificación de compuestos naturales  Purificación y caracterización de enzimas y proteínas FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 2. CROMATOGRAFÍA DE GASES PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA En cromatografía de gases 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 que es un gas inerte, y a diferencia de la mayoría de los tipos de cromatografía, la fase móvil no interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna. Respecto a la cromatografía líquida, la cromatografía de gases tiene la ventaja de disponer de detectores mucho más universales (por ejemplo, el de ionización de llama). Además, para numerosas aplicaciones, los métodos son más simples, más rápidos y más sensibles que los correspondientes a la cromatografía líquida de alta resolución. La instrumentación requerida para cromatografía de gases también es mucho más sencilla y económica que la empleada en HPLC. Sin embargo, en cromatografía de gases, la influencia de la temperatura sobre la distribución del equilibrio es considerable, a diferencia de la cromatografía líquida. Por ello, la cromatografía de gases presenta limitaciones en tres casos: Compuestos poco volátiles, generalmente los de peso molecular superior a 300 u.m.a. Compuestos sensibles a una elevación de la temperatura incluso moderada (determinados compuestos de interés biológico) Compuestos que se encuentran en forma iónica (puesto que son e n general poco volátiles) Por esta razón, la cromatografía de gases se emplea cuando los componentes de la mezcla problema son volátiles o semivolátiles y térmicamente estables a temperaturas de hasta 350- 400ºC. En cambio, cuando los compuestos a analizar son poco volátiles y/o termolábiles, la técnica separativa adecuada suele ser la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). A menudo la cromatografía de gases se emplea para confirmar de la presencia o ausencia de un compuesto en una muestra determinada. APLICACIONES  Medioambientales: Análisis de pesticidas y herbicidas, análisis de hidrocarburos, semivolátiles y volátiles, análisis del aire...  Alimentos y aromas: fragancias y aromas, aceites, bebidas, ácidos orgánicos, azúcares, FAMES, ésteres metílicos, triglicéridos, alcoholes...  Química Industrial: alcoholes, ácidos orgánicos, aminas, aldehídos y cetonas, ésteres y glicoles, hidrocarburos, disolventes, anilinas, gases inorgánicos...  Biociencia: drogas, fármacos, alcoholes y contaminantes en sangre, disolventes residuales...  Derivadas del petróleo: gas natural, gases permanentes, gas de refinería, gasolinas, gasóleos, parafinas... FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 3. CROMATOGRAFÍA IÓNICA PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA En las últimas décadas, la cromatografía iónica se ha convertido en uno de los métodos más importantes para el análisis de trazas de aniones y cationes. Técnica absolutamente imprescindible en el análisis de aguas y medio ambiente Se basa en el uso de resinas de intercambio iónico. Cuando una muestra iónica atraviesa estas columnas, los iones presentes se separan debido a las diferentes retenciones que sufren al interactuar con la fase fija de las columnas analíticas. Una vez separada, la muestra pasa a través de un detector (conductimétrico, amperométrico, UV...) donde se registra la señal obtenida respecto al tiempo de retención. El resultado son unos cromatográmas donde la posición de los máximos nos indica el ión presente (carácter cualitativo) y su área nos indica que cantidad existente de dicho ión (carácter cuantitativo). POTENCIAL ANALÍTICO DE LA CROMATOGRAFÍA IÓNICA  Aniones inorgánicos y orgánicos: Fluoruros, cloruros, nitritos, bromuros, nitratos, fosfatos, sulfatos, bromatos, cloritos, cloratos, acético, cítrico, tartárico, láctico, sórbico, benzoico…  Azúcares y polialcoholes: Monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos, polisacáridos.  Cationes: Sodio, amonio, potasio, calcio, magnesio… APLICACIONES  Aguas de consumo  Aguas minerales  Bebidas  Productos cárnicos  Productos vegetales  Alimentación infantil FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 4. ESPECTROMETRÍA DE MASAS PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA La Espectrometría de masas es una técnica analítica que permite estudiar compuestos de naturaleza diversa: orgánica, inorgánica o biológica (incluyendo biopolímeros y macromoléculas naturales o artificiales) y obtener información cualitativa o cuantitativa. Mediante el análisis por Espectrometría de masas es posible obtener información de la masa molecular del compuesto analizado así como obtener información estructural del mismo, o simplemente detectar su presencia y/o cuantificar su concentración. Para ello es necesario ionizar las moléculas, utilizando si fuera preciso una separación cromatográfica (UPLC, GC) previa, y obtener los iones formados en fase gaseosa. Este proceso tiene lugar en la fuente de ionización. Los iones generados son acelerados hacia un analizador y separados en función de su relación masa/carga (m/z) mediante la aplicación de campos eléctricos, magnéticos ó simplemente determinando el tiempo de llegada a un detector. Los iones que llegan al detector producen una señal eléctrica que es procesada, ampliada y enviada a un ordenador. El registro obtenido se denomina Espectro de masas y representa las abundancias iónicas obtenidas en función de la relación masa/carga de los iones detectados. APLICACIONES  Elucidación estructural y análisis cuantitativo de compuestos orgánicos y organometálicos, biopolímeros y macromoléculas orgánicas. Determinación de masa exacta. FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 5. ESPECTROSCOPÍA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA La espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) estudia el comportamiento de ciertos núcleos atómicos (aquellos que poseen spin nuclear distinto de cero) en presencia de un campo magnético externo. El campo magnético aplicado produce un desdoblamiento de los niveles degenerados de energía del spin nuclear, de modo que pueden inducirse transiciones entre ellos como consecuencia de la absorción de una radiación electromagnética adecuada. La disposición de los niveles de energía es una propiedad tanto de los núcleos de una molécula como de su entorno electrónico y de las interacciones entre ambos. Así, la intensidad, forma y posición de las señales en el espectro de un núcleo determinado están íntimamente relacionadas con su estructura molecular, por lo que un análisis detallado del espectro proporciona valiosa información acerca de la estructura del compuesto que lo origina. Por ello, esta técnica resulta ser de las más eficientes y útiles para el estudio de la estructura y dinámica de moléculas en disolución. APLICACIONES  Estudio de la estructura y dinámica de compuestos orgánicos, organometálicos y biomoléculas en disolución y en estado sólido. FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 6. ESPECTROMETRÍA DE FLUORESCENCIA DE RAYOS X PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA La técnica de Fluorescencia de Rayos X se basa en el estudio de las emisiones de fluorescencia generadas después de la excitación de una muestra mediante una fuente de rayos X. La radiación incide sobre la muestra excitando los átomos presentes en la misma, que emiten a su vez radiación característica denominada fluorescencia de rayos X. Esta radiación, convenientemente colimada, incide sobre un cristal analizador (con espaciado interatómico d) que la difracta en un ángulo (θ) dependiente de su longitud de onda (λ) por la ley de Bragg (sen θ =nλ/2d). Un detector que puede moverse sobre un determinado rango de dicho ángulo mide el valor de la intensidad de radiación en un ángulo determinado y por tanto para una longitud de onda especifica, que es función lineal de la concentración del elemento en la muestra que produce tal radiación de fluorescencia. APLICACIONES Análisis cuantitativo de:  Mayoritarios por perla de arenas, aluminosilicatos, cales y calizas (UNE 80-211-94) (0.6 g de muestra minimo).  Aceros de baja y media.  Aceros inoxidables.  Algunas aleaciones de plomo.  Determinacion de trazas por pastilla en muestras geologicas con Geoquant de Bruker (9 g de muestra). Semicuantitativo del Fluor al Uranio (con Quant Express de Bruker) para aleaciones y muestras de tipo variado (3 g). FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 7. DIFRACTOMETRÍA DE RAYOS X (POLVO) PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA La radiación procedente del un tubo de rayos X de longitud de onda λ incide sobre la muestra con un espaciado interplanar, si tiene estructura cristalina. Este haz sale reflejado con un ángulo θ de acuerdo con la ley de Bragg (sen θ =nλ/2d). Un detector se mueve, variando el ángulo que forma con la muestra y va registrando dicho haz reflejado. El resultado de intensidad en función del ángulo proporciona información sobre la estructura cristalina de la muestra. APLICACIONES Análisis de fases cristalinas de muestras:  Polvo, materiales varios  Metálicas de forma plana  Polímeros de forma plana  Cerámicas de forma plana Micromuestra  Tª baja hasta -180 Cº  Tª alta hasta 1200 Cº FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 8. DIFRACTOMETRÍA DE RAYOS X (MONOCRISTAL) Esta técnica se basa en hacer incidir un haz de rayos-x sobre un monocristal de algún compuesto químico. En un monocristal los átomos están dispuestos de forma periódica en las tres dimensiones del espacio y, cuando un haz de rayos-X incide sobre ellos, actúan como fuentes secundarias y re-emiten los rayos-x en todas direcciones. La diferencia de caminos ópticos recorridos por los rayos-X da lugar a fenómenos de interferencia y el resultado final es que el rayo incidente se separa en rayos difractados. Con un detector de rayos-X se mide la dirección en la que han salido los rayos difractados y su intensidad, pero se pierde la información sobre su fase. Un tratamiento matemático complejo de los datos medidos, realizado con ordenador, permite reconstruir la imagen del monocristal. APLICACIONES Y FUNCIONAMIENTO La reconstrucción de la imagen del monocristal proporciona las coordenadas de todos los átomos que constituyen la celdilla unidad, con lo que se obtiene información sobre distancias y ángulos de enlace, y sobre la forma y la simetría con la que se empaquetan para formar el cristal. El requerimiento fundamental para la utilización de esta técnica es la obtención de un monocristal del compuesto a estudiar con unas dimensiones lo suficientemente grandes como para que la difracción sea medible. En principio un monocristal de 0,02 mm en cada dirección tiene las dimensiones ideales, pero el difractómetro dispone de microfuentes de rayos-X de gran potencia que permite la medida de la difracción de cristales más pequeños. Es conveniente recordar que la calidad de los monocristales es muy variable. Normalmente los monocristales están compuestos por diferentes dominios, más o menos grandes, en los que la orientación cambia un poco. Si los dominios son grandes, poco numerosos y la orientación no cambia mucho entre ellos, la calidad del monocristal será buena y la difracción será apreciable. Conforme nos vayamos alejando de esa situación (mayor número de dominios más pequeños y mayor cambio de la orientación entre ellos) la calidad irá disminuyendo y puede darse el caso de que algún monocristal que por inspección visual externa parece de buena calidad, tenga un poder de difracción bastante pobre. FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 9. ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA Es un método instrumental que está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, ó una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL). La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por sí no excite los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de los átomos del analito se hace por el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito. En AA la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy día se utiliza frecuentemente horno de grafito para calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla, aumentando la sensibilidad. El método del horno de grafito puede también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas. APLICACIONES  Los análisis que se ofrecen incluyen prácticamente todos los elementos de la tabla periódica en una amplia variedad de muestras líquidas y sólidas.
  • 10. ESPECTROSCOPÍA DE PLASMA ICP-OES PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA El plasma de acoplamiento inductivo (ICP) es una fuente de ionización que junto a un espectrofotómetro de emisión óptico (OES) constituye el equipo de ICP-OES. En esta técnica, la introducción continua de la muestra líquida y un sistema de nebulización forma un aerosol que es transportado por el Argon a la antorcha del plasma, acoplado inductivamente por radio frecuencia. En el plasma, debido las altas temperaturas generadas, los analitos son atomizados e ionizados generándose los espectros de Emisión atómicos de líneas características. Los espectros son dispersados por la red de difracción y el detector sensible a la luz se encarga de medir las intensidades de las líneas. La información es procesada por el sistema informático. APLICACIONES  Los análisis que se ofrecen incluyen prácticamente todos los elementos de la tabla periódica en una amplia variedad de muestras líquidas y sólidas. FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es
  • 11. ESPECTROSCOPÍA DE PLASMA ICP-MS PRINCIPIOS DE LA TÉCNICA El ICP-MS proporciona información multielemental en una gran variedad de muestras. El plasma de acoplamiento inductivo (ICP) es una fuente de ionización a presión atmosférica que junto a un espectrómetro de masas (MS) a vacío, constituye el equipo de ICP-MS. La muestra líquida es vaporizada e ionizada gracias a un plasma de Ar. Los iones una vez formados pasan al espectrómetro de masas donde son separados mediante un analizador y detectados. APLICACIONES  Los análisis que se ofrecen incluyen prácticamente todos los elementos de la tabla periódica en una amplia variedad de muestras líquidas y sólidas. FUENTE: http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es