Cromatografo Gas 1

8/18/2019 Cromatografo Gas 1

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

PRODUCCIÓN DE PETROLEO III

EQUIPO

CROMATOGRAFÍAESTUDIANTE UNIV: WILMER EDSON

CAMPOVERDE QUISPE

AUXILIAR UNIV. MAGUIVER LAYME S.

DOCENTE: ING. M.SC. ING. MARIO DAZA

BLANCO

FECHA: 20 – MARZO 201

LA PAZ – BOLIVIA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES


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FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

PRODUCCIÓN DE PETROLEO III

SHALE OILESTUDIANTE UNIV: WILMER EDSON

CAMPOVERDE QUISPE

AUXILIAR UNIV. MAGUIVER LAYME S.

DOCENTE: ING. M.SC. ING. MARIO DAZA

BLANCO

FECHA: 20 – MARZO 201

LA PAZ – BOLIVIA

CROMATOGRAFÍA


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Una forma más especializada de detectar una mezcla de gas y cuantificar el porcentaje y

las partes por milln de cada uno de los componentes de la misma! es la cromatograf"a#

$l proceso de un cromatograma consiste en %acer pasar la mezcla de gas por una

columna de separacin en donde los gases son separados de acuerdo a su tama&o# La

primera lectura pertenecerá al metano! pues es el gas de menor peso molecular! le

seguirá el etano y as" sucesi'amente %asta completar el ciclo# Las mezclas a analizar

pueden estar inicialmente en estado gaseoso! l"(uido o slido! pero en el momento del

análisis la mezcla de)e estar 'aporizada# *eulemans %a definido la cromatograf"a como

un m+todo f"sico de separacin en el cual los componentes a separar se distri)uyen entre

dos fases! una de las cuales constituye la fase estacionaria! de gran área superficial! y la

otra es un fluido ,fase m'il- (ue pasa a tra'+s o a lo largo de la fase estacionaria#

La fase estacionaria puede ser un slido o un l"(uido dispuesto so)re un slido (ue

act.a como soporte! de gran área superficial# La fase m'il es un fluido ,puede ser gas!

l"(uido o fluido supercr"tico- (ue se usa como portador de la mezcla#

$n la cromatograf"a ocurren dos fenmenos muy importantes y (ue son prácticamente

los rectores del proceso de separacin/ la adsorcin y la a)sorcin#

La adsorcin/ es la retencin de una especie (u"mica en los sitios acti'os de la

superficie de un slido! (uedando delimitado el fenmeno a la superficie (ue separa las

fases o superficie interfacial#

$sta retencin superficial puede ser f"sica o (u"mica# La adsorcin depende de la

naturaleza de la sustancia adsor)ida! de la temperatura! de la naturaleza y estado de

su)di'isin del adsor)ente! y de la concentracin# La a)sorcin/ es la retencin de una

especie (u"mica por parte de una masa y depende de la tendencia (ue tiene +sta a formar

mezcla o reaccionar (u"micamente con la misma#

0eg.n 1iddings! la cromatograf"a se puede clasificar por sus 'ariantes/

2ase 3'il ,puede ser gaseosa! l"(uida o fluido supercr"tico-

2ase $stacionaria


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3ecanismo de 4etencin ,tipos de e(uili)rios implicados en la transferencia de

los solutos entre las fases-#

2orma de 5ontacto entre las fases ,columna superficie plana-

6imensionalidad

$scala 2"sica

1radientes

PARTES DE UN CROMATÓGRAFO Y FUNCIONAMIENTO.

5olumnas y tipo de fases estacionarias

$l sistema de columnas cromatográficas constituye el corazn de todo cromatgrafo# $s

la parte más importante del cromatgrafo! pues en ella se efect.a la separacin de los

componentes de la muestra 5ada columna se dise&a para apro'ec%ar alguna propiedad

de los diferentes componentes (ue resulten adecuados para generar distintas 'elocidades

de a'ance para cada uno de ellos durante el recorrido de la columna#

$n el caso de los %idrocar)uros se suele usar la 'olatilidad como propiedad distinti'a

entre los di'ersos componentes# Para apro'ec%ar esta propiedad se emplea una fase

l"(uida estacionaria (ue (ueda retenida en la columna mientras el gas carrier circula por

ella# 0i esta fase estacionaria es no polar ,siliconas! %idrocar)uros de ele'ado peso

molecular- la tendencia a disol'erse en ella crece al )ajar la 'olatilidad de los

compuestos analizados#

6e este modo las mol+culas de los componentes pesados permanecen más tiempo ,en

t+rmino medio- en la fase l"(uida (ue en el gas carrier (ue circula permanentemente# $l

sistema de columnas cromatográficas está encerrado en un %orno de temperatura

'aria)le para optimizar la 'elocidad a la (ue se producen los procesos de separacin#

$n cromatograf"a de gases se emplean dos tipos de columnas/ las empa(uetadas o de

relleno y las tu)ulares a)iertas o capilares# $stas .ltimas son más comunes en la

actualidad de)ido a su mayor rapidez y eficiencia# La longitud de estas columnas es'aria)le! de 7 a 89 metros! y están construidas en acero ino:ida)le! 'idrio! s"lice fundida


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o tefln# 6e)ido a su longitud y a la necesidad de ser introducidas en un %orno! las

columnas suelen enrollarse en una forma %elicoidal con diámetros de ;9 a m#

Para (ue puedan introducirse en el %orno! se enrollan con'enientemente#

$l material de relleno ideal consiste en pe(ue&as part"culas! esf+ricas y uniformes! con

una )uena resistencia mecánica! para tener una má:ima superficie donde interaccionar

la fase estacionaria y el anal"tico# La superficie espec"fica m"nima %a de ser de ; m?@g#

5omo todos los componentes de columnas para 15! de)e ser inerte a altas temperaturas

,=995- y %umectarse uniformemente con la fase l"(uida estacionaria durante el

proceso de fa)ricacin# $l material preferido actualmente es la tierra de diatomeas

natural! de)ido a su tama&o de poro natural# $stas especies! ya e:tinguidas! utiliza)anun sistema de difusin molecular para tomar nutrientes del medio y e:pulsar sus

residuos#

$l tama&o es cr"tico a la %ora de darse el proceso de interaccin del analito! y a menores

tama&os la eficacia de la columna es mejor# Pero e:iste el pro)lema de la presin

necesaria para %acer circular un caudal esta)le de gas portador por la columna! ya (ue

dic%a presin es in'ersamente proporcional al cuadrado del diámetro de dic%as

part"culas# As"! el tama&o m"nimo para usar presiones má:imas de 89 psi es de 789 a

;=C >m#

5olumnas capilares/ Las columnas capilares son de dos tipos )ásicos/ las de pared

recu)ierta ,D5OE- y las de soporte recu)ierto ,05OE-#

Las D5OE son simplemente tu)os capilares donde la pared interna se %a recu)ierto con

una fin"sima capa de fase estacionaria# Las columnas 05OE tienen en su parte interna


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una fina capa de material adsor)ente como el empleado en las columnas de relleno

,tierra de diatomeas- donde se %a ad%erido la fase estacionaria#

Las 'entajas de las 05OE frente a las D5OE es la mayor capacidad de carga de esta

.ltima! ya (ue en su fa)ricacin se emplean mayores cantidades de fase estacionaria! al

ser la superficie de intercam)io mayor# Por orden de eficacia! en primer lugar están las

D5OE! luego las 05OE y por .ltimo las columnas de relleno#

Las columnas D5OE se fa)rican a partir de s"lice fundida! conocidas como columnas

tu)ulares a)iertas de s"lice fundida o 20OE# $stas columnas se fa)rican a partir de s"lice

especialmente pura! sin apenas contenido de :idos metálicos#

6e)ido a la fragilidad in%erente a este material! en el mismo proceso de o)tencin del

tu)o se recu)re con una capa de polimida! de esta forma la columna puede enrollarse

con un diámetro de unos pocos cent"metros# $stas columnas! con propiedades como )aja

reacti'idad! resistencia f"sica y fle:i)ilidad! %an sustituido a las D5OE clásicas#

La fase estacionaria

Las propiedades necesarias para una fase estacionaria l"(uida inmo'ilizada son/

;# 5aracter"sticas de reparto ,factor de capacidad FG y factor de selecti'idad H-

adecuados al analito#

7# Baja 'olatilidad! el punto de e)ullicin de la fase estacionaria de)e ser al menos

;995 mayor (ue la má:ima temperatura alcanzada en el %orno#


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=# $sta)ilidad t+rmica! para e'itar su descomposicin durante la elucin#

Algunas fases estacionarias utilizadas actualmente son/

a# Polidimetilsilo:ano! fase no polar de uso general para %idrocar)uros!aromáticos! polinucleares! drogas! esteroides y P5Bs#

)# Poli ,fenilmetidifenil- silo:ano! ,;9J fenilo-! para +steres met"licos de ácidos

grasos! alcaloides! drogas y compuestos %alogenados#

c# Poli ,fenilmetil- silo:ano ,89J fenilo-! para drogas! esteroides! pesticidas y

glicoles#

d# Polidimetilsilo:ano! fase no polar de uso general para %idrocar)uros!

aromáticos! polinucleares! drogas! esteroides y P5Bs#

e# Poli ,fenilmetidifenil- silo:ano! ,;9J fenilo-! para +steres met"licos de ácidos

grasos! alcaloides! drogas y compuestos %alogenados#

f# Poli ,fenilmetil- silo:ano ,89J fenilo-! para drogas! esteroides! pesticidas y

glicoles#

Otro tipo de fase estacionaria son las e(uirales! lo cual permite resol'er mezclas

enantiom+ricas# $ste tipo de fases suelen ser aminoácidos (uirales o alg.n deri'ado

adaptado al tra)ajo en columna# $l grosor de la pel"cula 'ar"a entre 9!; y 8 >mK el grosor

depende de la 'olatilidad del analito# As"! un analito muy 'olátil re(uerirá una capa

gruesa para aumentar el tiempo de interaccin y separar más efecti'amente los

diferentes componentes de la mezcla# La temperatura es una 'aria)le importante! ya

(ue de ella 'a a depender el grado de separacin de los diferentes analitos# Para ello!

de)e ajustarse con una precisin de d+cimas de grado# 6ic%a temperatura depende del

punto de e)ullicin del analito o analitos! y por lo general se ajusta a un 'alor igual o

ligeramente superior a +l# Para estos 'alores! el tiempo de elucin 'a a oscilar entre 7 y


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Tubo/ $l tu)o de)e ser inerte! no de)e reaccionar con los componentes de la muestra!

con el soporte! con la fase l"(uida ni con el gas portador#

Soporte sólio i!erte/ $s un material inerte! donde se deposita la fase l"(uida en forma

de pel"cula en'ol'ente! donde se realiza la cromatograf"a de particin y son

generalmente tierras diatomáceas o diatomitas y su propsito es aumentar la superficie

de contacto entre muestra y fase l"(uida#

2ase li(uida estacionaria/ 0on generalmente su)stancias orgánicas de alto punto de

e)ullicin (ue tienen la cualidad de poder detener con mayor o menor fuerza los

componentes por separar# 6e)e ser un l"(uido no muy 'iscoso para (ue los

componentes de la muestra analizada se difunden rápidamente en +l#

Los parámetros más importantes (ue se o)tienen de la columna son/

• Eiempo de 4etencin• rea del pico


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$l tiempo de retencin ,Er- es el tiempo transcurrido desde la inyeccin de la muestra

%asta (ue se o)tiene el má:imo del pico y depende de/

;# La sustancia analizadaK

7# 2ase l"(uida! impregnada al soporte slidoK


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1as portador/ $l gas portador de)e ser un gas inerte! para pre'enir su reaccin con el

analito o la columna# 1eneralmente se emplean gases como el %elio! argn! nitrgeno!

%idrogeno o di:ido de car)ono! y la eleccin de este gas en ocasiones depende del tipo

de detector empleado# $l almacenaje del gas puede ser en )alas normales o empleando

un generador! especialmente en el caso del nitrgeno y del %idrogeno#

Luego tenemos un sistema de manmetros y reguladores de flujo para garantizar un

flujo esta)le y un sistema de des%idratacin del gas! como puede ser un tamiz

1eneralmente la regulacin de la presin se %ace a dos ni'eles/ un primer manmetro se

sit.a a la salida de la )ala o generador del gas y el otro a la entrada del cromatgrafo!

donde se regula el flujo# Las presiones de entrada 'ar"an entre ;9 y 78 psi! lo (ue da

lugar a caudales de 78 a ;89 mL@min en columnas de relleno y de ; a 78 mL@min encolumnas capilares# Para compro)ar el caudal se puede utilizar un rotámetro o un simple

medidor de pompas de ja)n! el cual da una medida muy e:acta del caudal 'olum+trico

(ue entra a la columna# 3olecular# 4egulador para control de flujo/ 0ir'e para mantener

constante el flujo ya (ue pe(ue&as 'ariaciones del mismo ocasionan grandes errores en

la interpretacin de cromatogramas #Puerta de inyeccin o inyector/ $s el lugar por

donde se introduce la muestra al cromatgrafo# 0u funcin es 'aporizar la muestra por

analizar# $l inyector se encuentra dentro de un )lo(ue de metal calentado por resistencias el+ctricas# La muestra se introduce a tra'+s de una 'ál'ula muestreadora de

gas# La cantidad de muestra inyectada afecta principalmente al tiempo de retencin ,Er-

y a la resolucin# 0i se inyecta la m"nima cantidad de muestra se o)tiene la má:ima

resolucin# 5olumna/ $n ella se efect.a la separacin de los componentes de la muestra#

Morno de la columna/ $s el compartimiento del cromatgrafo (ue mantiene la columna

a temperatura constante# 1eneralmente es automatizada dentro del cromatgrafo#

6etector/ $l detector es la parte del cromatgrafo (ue se encarga de determinar cuándo

%a salido el analito por el final de la columna# $ste dispositi'o produce una se&al

el+ctrica para indicar la presencia y cantidad de muestra (ue se encuentra u)icada en la

salida de la columna# $l detector de ionizacin de flama 2I6 es relati'amente insensi)le

a cam)ios de temperatura y 'ariaciones de gas portador! es insensi)le al aire! agua y

gases inertes por lo (ue es especialmente .til en el análisis de %idrocar)uros gaseosos y

muestras de aire# Eiene una magn"fica respuesta selecti'a solo con componentes

orgánicos portadores de 5M#


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Las caracter"sticas de un detector ideal son/

0ensi)ilidad/ $s necesario (ue pueda determinar con precisin cuándo sale

analito y cuando sale slo el gas portador# Eienen sensi)ilidades entre ;9 y ;9

;8 g@s de analito#

4espuesta lineal al analito con un rango de 'arios rdenes de magnitud#

Eiempo de respuesta corto! independiente del caudal de salida#

Inter'alo de temperatura de tra)ajo amplio! por ejemplo desde temperatura

am)iente %asta unos


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;# 5arrier 7# 2I6 AI4


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de 5; a 58! efectuándose una in'ersin de flujo para sacar los 5NT a la atmsfera sin (ue

estos pasen por el detector#

6IA14A3A 6$ VLVULA 6$ ;9 PU$4EA0 S 0U0 5OLU3QA0 $Q $0EA6O

6$ LOA6

TIPOS DE CROMATOGRAFOS

Cro"#to$r#% e! p#pel

$n la cromatograf"a so)re papel! las interacciones del soluto con el papel %acen (ue los

compuestos se desplacen a 'elocidades diferentes#

Una pe(ue&a manc%a de disolucin (ue contiene la muestra se aplica so)re una tira de

papel cromatográfico a una distancia apro:imada de un cent"metro de la )ase# La

muestra es adsor)ida en el papel# $sto significa (ue la muestra entra en contacto con el

papel y puede esta)lecer interacciones# $l papel es sumergido en un disol'ente

adecuado ,etanol o agua- e introducido en un contenedor cerrado# A medida (ue el


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disol'ente asciende por el papel! encuentra la muestra (ue empieza a 'iajar por el papel

con el disol'ente# Los diferentes compuestos de la muestra recorren distancias

diferentes dependiendo de la fuerza de sus interacciones (u"micas con el papel# La

cromatograf"a en papel re(uiere alg.n tiempo! %a)itualmente se necesitan 'arias %oras

para completarse#

$l cromatograma final puede ser comparado con otros de mezclas conocidas a fin de

identificar los componentes de la muestra# La cromatograf"a en papel de dos

dimensiones consiste en desarrollar el cromatograma en un disol'ente! girar el papel C9y desarrollar el cromatograma en un disol'ente diferente# $s .til para separar mezclas

complejas de compuestos similares#

Actualmente! la cromatograf"a en papel se utiliza poco y %a sido ampliamente

reemplazada por la cromatograf"a en capa fina# Qo o)stante! toda'"a se utiliza como una

poderosa %erramienta pedaggica#

Cro"#to$r#% e i!ter'#"bio ió!i'o

0e trata de una cromatograf"a en columna (ue utiliza una fase estacionaria con

sustancias con componentes con carga el+ctrica# 0e utiliza para separar compuestos

cargados! incluyendo aminoácidos! p+ptidos y prote"nas# La fase estacionaria es

normalmente una resina de intercam)io inico (ue contiene grupos funcionales

cargados (ue interaccionan con grupos cargados de signo opuesto del compuesto (ue se

(uiere retener# Puede ser/


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;# Intercam)iador de iones cargado positi'amente ,intercam)iador de aniones-! (ue

interacciona con aniones

7# Intercam)iador de iones cargado negati'amente ,intercam)iador de cationes-!

(ue interacciona con cationes

Los compuestos retenidos se pueden eluir de la columna por gradiente de elucin o por

elucin isocrática con un cam)io de la concentracin salina o del pM# La cromatograf"a

de intercam)io inico es muy utilizada para purificar prote"nas#

Cro"#to$r#% e l&(uios e #lt# resolu'ió! )*P+C,

0e suele denominar MPL5! y es una forma de cromatograf"a en columna (ue se utiliza a

menudo en )io(u"mica y (u"mica anal"tica# La muestra pro)lema es forzada a pasar a

tra'+s de una columna ,fase estacionaria- por un l"(uido ,fase m'il- a ele'ada presin!

lo (ue disminuye el tiempo (ue los componentes separados permanecen en la fase

estacionaria! y por lo tanto! el tiempo de difusin dentro la columna# $n la salida de la

comuna e:iste un detector (ue indica la cantidad de soluto (ue está saliendo# $ste

proceso de difusin dentro la columna comporta la aparicin de picos anc%os y p+rdida

de resolucin# $l %ec%o de estar menos tiempo en la columna se traduce en picos másestrec%os en el cromatograma resultante as" como una mayor resolucin y sensi)ilidad#

Otra manera de disminuir el tiempo (ue la muestra está dentro de la columna es utilizar

un gradiente de disol'entes! (ue consiste en cam)iar la composicin de la fase m'il a

fin de acelerar la salida de la muestra del interior de la columna# 0e pueden considerar

dos tipos/

F#se !or"#l0e utiliza una fase estacionaria polar y una fase m'il apolar! y se usa

principalmente cuando la muestra a analizar es de naturaleza apolar# 2ue el

primer tipo de MPL5! pero %oy en d"a %a sido muy desplazado por la fase

re'ersa# F#se re-ers#

0e desarroll de)ido al ele'ado n.mero de )iomol+culas polares# La fase

estacionaria es apolar y la fase m'il polar# Una de las fases estacionarias más

empleadas es s"lice tratada con 43e70i5l! donde 4 es una cadena al(u"lica


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como 5nM7nT; # $n este caso! para una determinada sustancia! el tiempo de

retencin aumenta con la polaridad de la fase m'il#

Cro"#to$r#% e per"e#'ió! e! $el )GPC-

La cromatograf"a de permeacin en gel se conoce tam)i+n como cromatograf"a de

e:clusin por tama&o! por(ue separa las mol+culas seg.n su dimensin# Las

mol+culas pe(ue&as entran en un medio poroso y por tanto les cuesta más salir de la

columna! dejando las part"culas más grandes eluir primero# La 1P5 es una t+cnica

muy empleada para determinar la distri)ucin del peso molecular en pol"meros!

aun(ue suele proporcionar )aja resolucin#

Cro"#to$r#% e #%i!i#

La cromatograf"a de afinidad se )asa en interacciones no co'alentes selecti'as entre la

muestra y mol+culas espec"ficas# $s muy espec"fica! pero no muy consistente# 0e utiliza

muc%o en )io(u"mica para la purificacin de prote"nas#

Cro"#to$r#% $#sl&(uio

La cromatograf"a gasl"(uido se fundamenta en el reparto del e(uili)rio de la muestra a

analizar entre una fase estacionaria l"(uida y una fase m'il gaseosa# $s una t+cnica .til

para una gran 'ariedad de mezclas no polares! pero es poco eficiente para mol+culas

termolá)iles#

Cromatografo Gas 1

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