Una acotación sobre la cromatografía

1. Tema 2: Tratamiento de muestras y
técnicas de separación de analitos.
ecosistema
(¿contaminado?)
muestra
toma y
preparación
sólido, líquido o gas
técnica
analítica

2. Tratamiento de muestras (algunas directrices)
1) Toma de una muestra representativa: réplica en
miniatura del sistema real
2) Transformación en la forma química y física (sólido,
líquido, gas) y la concentración adecuadas al
método analítico que se va a emplear
3) Si es posible, extracción del analito de interés o de
especies interferentes en las medidas analíticas
4) Homogeneizado de la muestra para el análisis:
pulverizado de sólidos, homogeneizado de mezclas y
disoluciones
5) Métodos “de campo”: medidas in-situ, teledetección.

3. Ejemplo de un análisis químico:
Cuantificación de cafeína y teobromina en chocolate
Paso 1: extracción de la materia grasa

4. Paso 2: extracción de los analitos

5. Paso 3: separación de los analitos

6. Paso 4: Calibrado del método
y análisis de datos
Detección por absorción
Ultravioleta a 254 nm
Recta de calibrado para cada analito

7. Muestreo: algunas consideraciones

8. Si se cogen N partículas de la muestra como
analito para realizar una medida se tiene:
Partículas A: NA= N p
Partículas B: NB= N q
desviación estándar en NA y NB: s = N  p  q
¿Qué cantidad de muestra es necesaria?
desviación relativa (%) RA= s/NA x 100
RB= s/NB x 100
(porcentaje mayor para las componentes minoritarias)
Constante de muestreo Z : masa de analito tal que R= 1%
mezcla de dos especies A y B con
fracciones molares p y q, respectivamente

9. K
Masa necesaria si se
requiere un valor de R: M = Z/R2
s (desviación estándar)
x
valor
medio
Medidas de 24Na en el hígado
Masa de muestra
¿Qué cantidad de muestra es necesaria?
R = s/x %
desviación relativa

10. Métodos de transformación y extracción de gases
gas
- disolución
- condensación
- atrapamiento
químico líquido o
disolución
- congelación
- adsorción sobre
superficies
sólido

11. líquido o
disolución
- evaporación
- ebullición
- volatilización de llama
o electroquímica
gas
- precipitación
- congelación
- adsorción en
poros y superficies
sólido
Métodos de transformación y extracción de líquidos
extracción líquido-líquido

12. Métodos de transformación y extracción de sólidos
sólido
- fusión
- disolución
- digestión
- extracción por
recirculación y
supercrítica
líquido o
disolución
- evaporación/desorción
- combustión
- ablación (láser, eléctrica)
- bombardeo (iones)
gas

13. Digestión de sólidos:
disolución con ácidos, bases, agentes oxidantes
(HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, HF, NaOH, ...)
disolución ácida de metales: M + nH+  Mn+ + (n/2)H2
problema: se forman muchas sustancias volátiles.
Se deben usar reactores cerrados y paredes gruesas
protonación de aniones de la muestra: H2CO3 ( CO2),
H2S, PH3, H3BO3 , ...
formación de haluros metálicos volátiles: HgCl2, SnCl4,

14. Familias de analitos y su polaridad
(tabla 24.2 libro de Harris)
No Polares
Hidrocarburos saturados
y aromáticos
Mercaptanos y sulfuros
Polaridad Intermedia débil
Éteres
Cetonas
Ésteres
Aminas terciarias
Nitritos
Polaridad Intermedia fuerte
Alcoholes
Ácidos carboxílicos
Fenoles
Aminas primarias y secundarias
Nitrilos
Polaridad Fuerte
Polihidroxialcoholes
Aminoalcoholes
Hidroxácidos
Ácidos polipróticos
Polifenoles
Extracción de analitos con disolventes

15. Isooctano (99ºC)
Hexano (69ºC)
Tolueno (101ºC)
Benceno (80ºC)
Diclorometano (39ºC)
Acetato de Etilo (77ºC)
Cloroformo (61ºC)
Etanol (78ºC)
Acetona (56ºC)
Dimetilsulfóxido (189ºC)
Metanol (64ºC)
Agua (100ºC)
Algunos disolventes típicos en Análisis Químico
Polaridad
decreciente
Disolvente (pto. Ebullición normal)
inmiscibles miscibles

16. Disolución de
la muestra
Extracción en fase sólida
Muestra:
disolvente 1
con analitos
disolvente 2 disolvente 3
matriz
sólida
disolvente 1 disolvente 2 disolvente 3

17. Métodos de separación y extracción de analitos
Extracción: Pasar un soluto de una matriz a otra
Coeficiente de reparto
de un analito entre dos K =
matrices (o fases)
[C]2
[C]1
Fase 1 Fase 2
Fase 1
K=0.5
K=5
(VA = VB)
V V V
Extracción Líquido-líquido

18. Extracción líquido-líquido
Coeficiente de reparto y
Eficiencia de extracción
[C]1 = q n /V1
[C]2 = (1-q) n /V2
Fase acuosa
Fase orgánica
Disolventes inmiscibles
Disolventes orgánicos
CCl4, CHCl3
tolueno, hexano,
benceno

19. calor
disolvente
extractor
más denso
disolvente
extractor
menos denso
Extracción
líquido-líquido
en modo continuo
(analito no volátil)
condensador
(refrigerado)
muestra
muestra

20. Separación cromatográfica clásica en columna
Los analitos A y B fluyen con velocidades distintas
a través del material de la columna (fase estacionaria)
Por su distinta interacción con el mismo
Disolvente con
Solutos A y B
(fase móvil)
Relleno de la columna
(fase estacionaria)
A
B
A
emerge
B
emerge
Emerge sólo disolvente

21. C
D
B
A
tiempo
Horno con columna
de separación
cromatográfica
detector
señal
Muestra con
analitos
A, B, C ,D
Cromatografía de gases
Los analitos A, B, C, D, etc fluyen con velocidades distintas
a través de la columna por su distinta interacción con la misma
Mayor interacción = mayor tiempo de retención
horno

22. Columnas cromatográficas modernas
Columna empaquetada
(cromatografía de líquidos)
Columna abierta
(cromatografía de gases)
Fase estacionaria
(sólida o líquida)
grosor 0.1 - 5 mm
diámetro interno
columna 0.1 - 0.5 mm
Fase estacionaria
(sólido poroso)
diámetro interno
columna 1 - 5 mm

23. Un ejemplo:
Separación de hidrocarburos saturados (alcanos) lineales por
Cromatografía de gases con Temperatura programada
Temperatura
Programada
50º-250º en 8 min.

24. Composición del “Chapapote” del Prestige
Fuel pesado (residuo de la destilación del petróleo crudo)
Utilización
- combustión industrial (centrales térmicas, hornos, cementeras) y
- combustible de barcos con motores diesel lentos, de gran potencia
Composición
(fuente: Laboratorio Le-Cedre (Francia) http://www.le-cedre.fr/fr/prestige)
Técnica Utilizada: Cromatografía de gases con
detección por Espectrometría de masas
Resultados
Hidrocarburos saturados 25 %
Hidrocarburos aromaticos 50 %
Resinas 10 % Asfaltenos 25 %

25. Vertido del
Prestige
Hidrocarburos
Saturados
Hidrocarburos
Aromáticos