Cromatografía de Gases: Principios, Componentes y Funcionamiento Esencial

Cromatografía de Gases (GC): Conceptos Fundamentales

En la cromatografía de gases (GC), 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. A diferencia de otras cromatografías, la fase móvil en GC no interacciona con las moléculas del analito; su única función es transportar las moléculas del analito a través de la columna. La separación de los analitos se basa en su temperatura de volatilización y en la interacción entre el analito y la fase estacionaria.

Tipos de Cromatografía de Gases

• Cromatografía Gas-Sólido (GSC): La retención de analitos se produce en una fase estacionaria sólida por adsorción física. Su aplicación es limitada.
• Cromatografía Gas-Líquido (GLC): La retención de analitos se produce en una fase líquida inmovilizada sobre la superficie de un sólido inerte. Su aplicación es muy extendida. Generalmente, cuando se habla de cromatografía de gases, se hace referencia a este tipo.

Componentes Clave de un Cromatógrafo de Gases

Un sistema de cromatografía de gases se compone de los siguientes elementos esenciales:

• Suministro del gas portador
• Control de flujo
• Sistema de introducción de muestra
• Columna de separación
• Horno de control de temperatura
• Detector
• Sistema de adquisición de datos

Resumen del Proceso: Se requiere suficiente temperatura para que la muestra se evapore y sea arrastrada por el gas portador. La columna de separación, que puede alcanzar hasta 100 metros de longitud, se aloja en un horno termostatizado. El control preciso de la temperatura en este horno es crucial para la separación de los compuestos. La temperatura es el factor clave en la separación: una vez que el analito interacciona con la fase estacionaria, la temperatura debe elevarse para que vuelva a su estado gaseoso. Una vez en fase gaseosa, los analitos se encuentran separados. Los compuestos más volátiles serán los primeros en ser detectados.

Gases Portadores

Los gases portadores más comunes son el helio, el hidrógeno y el nitrógeno. El nitrógeno suele ofrecer los mejores resultados en el cromatograma, mientras que el hidrógeno es el que menos.

Sistemas de Inyección

Inyección Directa

• Requiere un sistema que permita la inyección a temperaturas muy elevadas y de muestras de bajo volumen.
• Para mantener la muestra, se utiliza un septo (goma) que la sella hasta que se volatiliza.

Inyección Split (con división de flujo)

• No toda la muestra inyectada llega a la columna para evitar su saturación.
• Una parte de la muestra es eliminada antes de la inyección. Este método es útil para trabajar con volúmenes de muestra muy pequeños, que son difíciles de manejar manualmente, pero que una máquina puede procesar con mayor precisión.

Tipos de Columnas Cromatográficas

• Columnas Empaquetadas o de Relleno: Espirales de vidrio o acero inoxidable rellenas con la fase estacionaria o con un relleno sólido recubierto con una fina capa de fase estacionaria.
• Columnas Capilares: Tubos finos de sílice con la fase estacionaria en su interior.
  • WCOT: Capilares de pared recubierta (Wall-Coated Open Tubular).
  • FSOT: Capilares de sílice fundida (Fused Silica Open Tubular).
  • PLOT: Capilares con soporte recubierto (Porous Layer Open Tubular).

Fases Estacionarias

La selectividad del método depende crucialmente de esta fase.

Propiedades Ideales de las Fases Estacionarias

• Baja volatilidad
• Estabilidad térmica
• Naturaleza química inerte
• Características de disolvente adecuadas

Tipos de Fases Estacionarias según su Fijación a la Columna

• Fases Adsorbidas: La fase estacionaria solo está adherida a la superficie de la columna. Pueden presentar problemas de sangrado (bleeding).
• Fases Enlazadas: La fase estacionaria se encuentra parcialmente enlazada (mediante reacción química) a la superficie de la columna.
• Fases Entrecruzadas (Cross-linked): A la fase estacionaria ya enlazada a la columna se le somete a una nueva reacción donde se forman enlaces entre las moléculas de la fase estacionaria, mejorando su estabilidad.

Hornos y Control de Temperatura

La columna cromatográfica se aloja dentro de un horno termostatizado, cuyo control de temperatura es fundamental para la separación.

• Separación Isotérmica: La temperatura se mantiene constante durante todo el proceso, generalmente ligeramente inferior a la de ebullición del soluto.
• Separación en Gradiente (de Temperatura) o Programada: La temperatura cambia a lo largo del tiempo como medio de separación de los compuestos, permitiendo la elución de compuestos con diferentes puntos de ebullición.

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