Introducción a la cromatografía de gases y cómo funciona

La cromatografía de gases (GC) es una técnica analítica utilizada para separar y analizar muestras que pueden vaporizarse sin descomposición térmica. A veces, la cromatografía de gases se conoce como cromatografía de partición gas-líquido (GLPC) o cromatografía en fase de vapor (VPC). Técnicamente, GPLC es el término más correcto, ya que la separación de componentes en este tipo de cromatografía depende de las diferencias de comportamiento entre un móvil que fluye fase gaseosa y un estacionario fase líquida.

El instrumento que realiza la cromatografía de gases se llama cromatógrafo de gas. El gráfico resultante que muestra los datos se llama un cromatograma de gases.

GC se utiliza como una prueba para ayudar a identificar los componentes de una mezcla líquida y determinar su concentración relativa. También se puede usar para separar y purificar componentes de un mezcla. Además, la cromatografía de gases se puede utilizar para determinar presión de vapor, calor de solución y coeficientes de actividad. Las industrias a menudo lo usan para monitorear los procesos para probar la contaminación o garantizar que un proceso se desarrolle según lo planeado. La cromatografía puede evaluar el alcohol en la sangre, la pureza de los medicamentos, la pureza de los alimentos y la calidad de los aceites esenciales. GC puede usarse en analitos orgánicos o inorgánicos, pero la muestra debe

Primero, se prepara una muestra líquida. La muestra se mezcla con un solvente y se inyecta en el cromatógrafo de gases. Por lo general, el tamaño de la muestra es pequeño, en el rango de microlitros. Aunque la muestra comienza como un líquido, se vaporiza en la fase gaseosa. Un gas portador inerte también fluye a través del cromatógrafo. Este gas no debe reaccionar con ningún componente de la mezcla. Los gases portadores comunes incluyen argón, helio y, a veces, hidrógeno. La muestra y el gas portador se calientan y entran en un tubo largo, que generalmente se enrolla para mantener manejable el tamaño del cromatógrafo. El tubo puede estar abierto (llamado tubular o capilar) o lleno de un material de soporte inerte dividido (una columna compacta). El tubo es largo para permitir una mejor separación de los componentes. Al final del tubo está el detector, que registra la cantidad de muestra que lo golpea. En algunos casos, la muestra también puede recuperarse al final de la columna. Las señales del detector se utilizan para producir un gráfico, el cromatograma, que muestra la cantidad de muestra que llega al detector en el eje y y generalmente qué tan rápido llegó al detector en el eje x (dependiendo de qué es exactamente el detector detecta). El cromatograma muestra una serie de picos. El tamaño de los picos es directamente proporcional a la cantidad de cada componente, aunque no se puede usar para cuantificar el número de moléculas en una muestra. Usualmente, el primer pico es del gas portador inerte y el siguiente pico es el solvente usado para hacer la muestra. Los picos posteriores representan compuestos en una mezcla. Para identificar los picos en un cromatograma de gases, el gráfico debe compararse con un cromatograma de una mezcla estándar (conocida), para ver dónde ocurren los picos.

En este punto, es posible que se pregunte por qué los componentes de la mezcla se separan mientras se empujan a lo largo del tubo. El interior del tubo está recubierto con una fina capa de líquido (la fase estacionaria). El gas o vapor en el interior del tubo (la fase de vapor) se mueve más rápido que las moléculas que interactúan con la fase líquida. Los compuestos que interactúan mejor con la fase gaseosa tienden a tener puntos de ebullición más bajos (son volátiles) y bajos pesos moleculares, mientras que los compuestos que prefieren la fase estacionaria tienden a tener puntos de ebullición más altos o son más pesado Otros factores que afectan la velocidad a la que un compuesto progresa por la columna (llamado tiempo de elución) incluyen la polaridad y la temperatura de la columna. Como la temperatura es tan importante, generalmente se controla en décimas de grado y se selecciona en función del punto de ebullición de la mezcla.

Existen muchos tipos diferentes de detectores que pueden usarse para producir un cromatograma. En general, pueden clasificarse como no selectivo, lo que significa que responden a todos compuestos excepto el gas portador, selectivo, que responden a una gama de compuestos con propiedades comunes, y específico, que responden solo a cierto compuesto. Diferentes detectores usan gases de soporte particulares y tienen diferentes grados de sensibilidad. Algunos tipos comunes de detectores incluyen:

Cuando el gas de soporte se llama "gas de recuperación", significa que se usa gas para minimizar la ampliación de la banda. Para FID, por ejemplo, gas nitrógeno (N₂) se usa a menudo. El manual del usuario que acompaña a un cromatógrafo de gases describe los gases que se pueden utilizar en él y otros detalles.

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