Técnicas instrumentales en medio ambiente - Tema 6 - Cromatografía - 03 Cromatografía de líquidos (columna y capa fina)

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En cromatografía de líquidos la fase móvil es líquida. Las columnas son mucho más cortas que en gases. El control de la temperatura no es tan crítico, pero sí ha de serlo el de la presión. Se ejercen presiones muy altas para hacer pasar la fase móvil (un líquido) a través de la estática (un sólido). Se aplica a especies no volátiles o térmicamente inestables.

El instrumento consta, además de la columna y detector, de una bomba de alta presión, un sistema desgasificador –los gases ensanchan las bandas– y una columna de sacrificio (precolumna) para eliminar materia en suspensión en los disolventes, polvo, etc., y un programador de disolventes para mezclarlos según se precise y de este modo mejorar el cromatograma.

El detector que más se emplea en cromatografía de líquidos es el de absorción UV. También pueden usarse un detector de IR, de masas, de RMN, de fluorescencia, de índice de refracción (este es muy universal) y en ciertos casos de conductividad iónica.

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  • Mikhail Tsvet invented chromatography in 1906 during his research on plant pigments. He used liquid-adsorption column chromatography with calcium carbonate as adsorbent and petrol ether/ethanol mixtures as eluent to separate chlorophylls and carotenoids. 
  • El eluido gaseoso se hace pasar por un filamento de wolframio-renio cuya resistencia eléctrica y voltajes dependen de la conductividad térmica del gas. La representación gráfica del voltaje frente al tiempo es el cromatograma. Para minimizar la eventual variación de algunos parámetros de la columna durante el experimento, en realidad se hacen dos medidas, de una referencia y de la muestra, con sendos filamentos.
  • El eluido gaseoso se hace pasar por un filamento de wolframio-renio cuya resistencia eléctrica y voltajes dependen de la conductividad térmica del gas. La representación gráfica del voltaje frente al tiempo es el cromatograma. Para minimizar la eventual variación de algunos parámetros de la columna durante el experimento, en realidad se hacen dos medidas, de una referencia y de la muestra, con sendos filamentos.
  • El eluido gaseoso se hace pasar por un filamento de wolframio-renio cuya resistencia eléctrica y voltajes dependen de la conductividad térmica del gas. La representación gráfica del voltaje frente al tiempo es el cromatograma. Para minimizar la eventual variación de algunos parámetros de la columna durante el experimento, en realidad se hacen dos medidas, de una referencia y de la muestra, con sendos filamentos.
  • El eluido gaseoso se hace pasar por un filamento de wolframio-renio cuya resistencia eléctrica y voltajes dependen de la conductividad térmica del gas. La representación gráfica del voltaje frente al tiempo es el cromatograma. Para minimizar la eventual variación de algunos parámetros de la columna durante el experimento, en realidad se hacen dos medidas, de una referencia y de la muestra, con sendos filamentos.
  • Técnicas instrumentales en medio ambiente - Tema 6 - Cromatografía - 03 Cromatografía de líquidos (columna y capa fina)

    1. 1. Técnicas cromatográficas Cromatografía de líquidos (en columna y en capa fina)
    2. 2. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Las primeras cromatografías que se realizaron fueron de líquidos y en columna
    3. 3. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Se vierte la muestra en una columna que contiene un sólido adsorbente
    4. 4. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Y sobre ella se añade un eluyente que arrastre a los analitos. Bajarán más rápidamente los analitos con más afinidad por el eluyente (fase móvil); en este caso el azul
    5. 5. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Después lo hace el rojo
    6. 6. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Y finalmente el verde. De este modo la mezcla inicial queda separada en sus componentes
    7. 7. Cromatografía de líquidos triplenlace.com El primero que realizó una separación de este tipo fue Mijail Tsvet en 1906. En su caso los analitos eran coloreados y de ahí el nombre de la técnica
    8. 8. Cromatografía de líquidos • En columna: • De reparto • De adsorción • Iónica • De exclusión por tamaño • Plana: • En capa fina • En papel • Electrocromatografía triplenlace.com Se pueden considerar muchos tipos
    9. 9. triplenlace.com Este es un equipo de cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos
    10. 10. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) triplenlace.com Las primeras cromatografías de líquidos se hacían a presión atmosférica o algo superior en columna anchas. Después se observó que la separación mejoraba al disminuir el tamaño de las partículas de relleno de la columna, pero el problema era que el eluyente caía muy lentamente. Finalmente, se empezaron a emplear a altas presiones. Esta versión de la técnica se suele simplificar por sus siglas en inglés HPLC (High- performance liquid chromatography o high-pressure liquid chromatography)
    11. 11. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) • Altas presiones y pequeño tamaño de partículas de relleno triplenlace.com
    12. 12. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) • Altas presiones y pequeño tamaño de partículas de relleno • Para muestras líquidas no volátiles o térmicamente inestables triplenlace.com
    13. 13. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) • Altas presiones y pequeño tamaño de partículas de relleno • Para muestras líquidas no volátiles o térmicamente inestables • Técnica muy cuantitativa triplenlace.com
    14. 14. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) • Altas presiones y pequeño tamaño de partículas de relleno • Para muestras líquidas no volátiles o térmicamente inestables • Técnica muy cuantitativa • Límites de detección bajos triplenlace.com
    15. 15. Cromatografía de líquidos Cromatografía de líquidos de alta eficacia (HPLC) • Altas presiones y pequeño tamaño de partículas de relleno • Para muestras líquidas no volátiles o térmicamente inestables • Técnica muy cuantitativa • Límites de detección bajos • El grado de separación depende fuertemente de la naturaleza de la fase móvil empleada (en gases no tanto; el gas es, sobre todo, portador) triplenlace.com
    16. 16. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Esta es la columna. La muestra se introduce por arriba. Abajo está el detector
    17. 17. Cromatografía de líquidos triplenlace.com Pero el equipo completo es mucho más complicado
    18. 18. triplenlace.com Cromatografía de líquidos
    19. 19. Cromatografía de líquidos Columnas triplenlace.com
    20. 20. Cromatografía de líquidos Columnas triplenlace.com
    21. 21. Cromatografía de líquidos Columnas • Pequeñas (10-30 cm de largo, 5-10 mm de diámetro) triplenlace.com
    22. 22. Cromatografía de líquidos Columnas • Pequeñas (10-30 cm de largo, 5-10 mm de diámetro) • Mucho mas resistentes (para soportar altas P) triplenlace.com
    23. 23. Cromatografía de líquidos Detectores triplenlace.com
    24. 24. Cromatografía de líquidos • De absorción de radiación UV o IR Detectores triplenlace.com
    25. 25. Cromatografía de líquidos • De absorción de radiación UV o IR Detectores • Miden la absorbancia del eluido triplenlace.com
    26. 26. Cromatografía de líquidos • De absorción de radiación UV o IR Detectores • Miden la absorbancia del eluido • Puede medirse a una longitud de onda o registrarse el espectro completo (si es necesario, ralentizando el flujo o deteniéndolo) triplenlace.com
    27. 27. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores triplenlace.com
    28. 28. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas triplenlace.com
    29. 29. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN triplenlace.com
    30. 30. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia triplenlace.com
    31. 31. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) triplenlace.com
    32. 32. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) • De dispersión de luz láser por el eluido nebulizado triplenlace.com
    33. 33. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) • De dispersión de luz láser por el eluido nebulizado • De conductividad iónica (para cromatografía de intercambio iónico) triplenlace.com
    34. 34. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) • De dispersión de luz láser por el eluido nebulizado • De conductividad iónica (para cromatografía de intercambio iónico) • Culombimétrico triplenlace.com
    35. 35. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) • De dispersión de luz láser por el eluido nebulizado • De conductividad iónica (para cromatografía de intercambio iónico) • Culombimétrico • Voltamperométrico triplenlace.com
    36. 36. Cromatografía de líquidos • Otros Detectores • De masas • De RMN • De fluorescencia • De índice de refracción (casi universales, pero sensibles a T) • De dispersión de luz láser por el eluido nebulizado • De conductividad iónica (para cromatografía de intercambio iónico) • Culombimétrico • Voltamperométrico • … triplenlace.com
    37. 37. Cromatografía de líquidos Tipos triplenlace.com
    38. 38. Cromatografía de líquidos De reparto Tipos triplenlace.com
    39. 39. Cromatografía de líquidos De reparto Tipos • Fase estática: líquido absorbido sobre sólido silíceo triplenlace.com
    40. 40. Cromatografía de líquidos De reparto Tipos • Fase estática: líquido absorbido sobre sólido silíceo • Con fases normales (la estática es más polar que la móvil) • Con fases invertidas (la estática es menos polar que la móvil) triplenlace.com
    41. 41. Cromatografía de líquidos De reparto Tipos • Fase estática: líquido absorbido sobre sólido silíceo • Con fases normales (la estática es más polar que la móvil) • Con fases invertidas (la estática es menos polar que la móvil) • Modalidades: triplenlace.com
    42. 42. Cromatografía de líquidos De reparto Tipos • Fase estática: líquido absorbido sobre sólido silíceo • Con fases normales (la estática es más polar que la móvil) • Con fases invertidas (la estática es menos polar que la móvil) • Modalidades: • cromatografía de reparto con fases invertidas de pares iónicos • cromatografía de fases estáticas quirales (para separar isómeros ópticos) triplenlace.com
    43. 43. Cromatografía de líquidos De adsorción Tipos triplenlace.com
    44. 44. Cromatografía de líquidos De adsorción Tipos • Fase estática sólida (cromatografía líquido-sólido) triplenlace.com
    45. 45. Cromatografía de líquidos De adsorción Tipos • Fase estática sólida (cromatografía líquido-sólido) • Buena para separar compuestos no polares triplenlace.com
    46. 46. Cromatografía de líquidos De intercambio iónico Tipos triplenlace.com
    47. 47. Cromatografía de líquidos De intercambio iónico Tipos • Para separar especies iónicas triplenlace.com
    48. 48. Cromatografía de líquidos De intercambio iónico Tipos • Para separar especies iónicas • Fase estática: resinas de intercambio (captan cationes o aniones intercambiándolos por H+ u OH-), arcillas, zeolitas… triplenlace.com
    49. 49. Cromatografía de líquidos De intercambio iónico Tipos • Para separar especies iónicas • Fase estática: resinas de intercambio (captan cationes o aniones intercambiándolos por H+ u OH-), arcillas, zeolitas… • En general, se retienen más los iones de más carga triplenlace.com
    50. 50. Cromatografía de líquidos De intercambio iónico Tipos • Para separar especies iónicas • Fase estática: resinas de intercambio (captan cationes o aniones intercambiándolos por H+ u OH-), arcillas, zeolitas… • En general, se retienen más los iones de más carga triplenlace.com
    51. 51. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos triplenlace.com
    52. 52. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos triplenlace.com Las partículas pequeñas tardan más en salir porque se introducen en los poros
    53. 53. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos • Rellenos porosos poliméricos o silíceo, con microcanales triplenlace.com
    54. 54. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos • Rellenos porosos poliméricos o silíceo, con microcanales • Eluyen antes las partículas grandes (las pequeñas quedan retenidas en los poros) triplenlace.com
    55. 55. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos • Rellenos porosos poliméricos o silíceo, con microcanales • Eluyen antes las partículas grandes (las pequeñas quedan retenidas en los poros) • Dos límites de pesos moleculares de exclusión (a partir de él ninguna molécula se retiene) triplenlace.com
    56. 56. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos • Rellenos porosos poliméricos o silíceo, con microcanales • Eluyen antes las partículas grandes (las pequeñas quedan retenidas en los poros) • Dos límites de pesos moleculares de exclusión (a partir de él ninguna molécula se retiene) de penetración (por debajo de él todas las moléculas penetran) triplenlace.com
    57. 57. Cromatografía de líquidos De exclusión por tamaños Tipos • Rellenos porosos poliméricos o silíceo, con microcanales • Eluyen antes las partículas grandes (las pequeñas quedan retenidas en los poros) • Dos límites de pesos moleculares de exclusión (a partir de él ninguna molécula se retiene) de penetración (por debajo de él todas las moléculas penetran) • Dos especialidades: filtración en gel (disolventes acuosos y rellenos hidrofílicos) permeación en gel (disolventes orgánicos y rellenos hidrofóbicos) triplenlace.com
    58. 58. Cromatografía de líquidos triplenlace.com
    59. 59. Cromatografía en capa fina triplenlace.com
    60. 60. Cromatografía en capa fina triplenlace.com En vez de en columna, se puede hacer una cromatografía en una lámina (de papel –celulosa– o de otro tipo). En este experimento se hacen 8 cromatografías simultáneamente. Cada punto es una mezcla de analitos (concretamente son tintas)
    61. 61. Cromatografía en capa fina triplenlace.com Se sumerge el extremo inferior en un líquido que, al subir por capilaridad, separa los distintos componentes de cada tinta
    62. 62. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) triplenlace.com
    63. 63. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad triplenlace.com
    64. 64. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… triplenlace.com
    65. 65. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional... triplenlace.com
    66. 66. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) triplenlace.com Después de realizar una primera separación cromatográfica se puede girar la placa 90 grados y hacer una segunda cromatografía. La separación es mejor.
    67. 67. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: triplenlace.com
    68. 68. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención triplenlace.com
    69. 69. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención • Por la aparición de un color con un reactivo triplenlace.com
    70. 70. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención • Por la aparición de un color con un reactivo • Midiendo alguna propiedad (fluorescencia, etc.) triplenlace.com
    71. 71. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención • Por la aparición de un color con un reactivo • Midiendo alguna propiedad (fluorescencia, etc.) • Por densitometría de la línea de manchas triplenlace.com
    72. 72. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención • Por la aparición de un color con un reactivo • Midiendo alguna propiedad (fluorescencia, etc.) • Por densitometría de la línea de manchas • Raspando la mancha y analizándola triplenlace.com
    73. 73. Cromatografía en capa fina • Se lleva a cabo en la superficie de un material (cromatografía plana) • La fase móvil se mueve por capilaridad • Dos modalidades • En papel • En capa delgada de gel de sílice, alúmina, celulosa… • Puede ser monodimensional o bidimensional (90º y dos disolventes) • Análisis químico cualitativo: • Medida del factor de retención • Por la aparición de un color con un reactivo • Midiendo alguna propiedad (fluorescencia, etc.) • Por densitometría de la línea de manchas • Raspando la mancha y analizándola • Análisis semicuantitativo comparando áreas de las manchas con áreas de manchas de patrones triplenlace.com
    74. 74. triplenlace.com http://triplenlace.com/lecciones-de-tecnicas-instrumentales-en- medio-ambiente/ Las cuatro partes de este tema pueden encontrarse en: Técnicas cromatográficas Fundamentos de la cromatografía Cromatografía de gases Cromatografía de líquidos Otras técnicas cromatográficas y de separación
    75. 75. Bibliografía Estas presentaciones son resúmenes de los temas contenidos en el libro Técnicas Fisicoquímicas en Medio Ambiente (editorial UNED) triplenlace.com
    76. 76. Bibliografía triplenlace.com Puede encontrarse un resumen del capítulo dedicado a la espectroscopía UV- visible aquí: https://tfqma.wordpr ess.com/2012/01/21/ explicaciones- resumenes-de-los- temas-y-material- didactico-adicional/
    77. 77. Temas de Técnicas Instrumentales en Medio Ambiente http://triplenlace.com/lecciones-de-tecnicas- instrumentales-en-medio-ambiente/ Más…
    78. 78. triplenlace.com/en-clase

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