Técnicas de Separación y Extracción de Analitos

Técnicas de Separación

Volatilización

Técnica de separación basada en la formación de una fase gaseosa. Las fases son sólido-gas, formándose la fase gaseosa in situ por calentamiento o adición de un reactivo. Pérdidas: Volatilizan los analitos y volatilizan los componentes mayoritarios como los disolventes (rotavapor).

Intercambio Iónico

Sólido poroso que puede fijar iones contenidos en una disolución que lo baña, por otros de misma carga que forman la estructura del intercambiador. (SO₃^- por Cl^-, Na⁺). La velocidad de intercambio aumenta a grano más pequeño, con agitación y al aumentar la concentración. (Estático batch, k adecuados y exceso de resina. Dinámico columna, separaciones cuantitativas con k menores y separaciones en función de k).

Etapas:

• Conversión de resina en forma adecuada
• Lavado para eliminar iones no retenidos
• Intercambio
• Elución de iones retenidos

Aplicaciones:

• Purificación de disolventes y reactivos
• Separación de interferencias
• Preconcentración. C₀=m₁+m₂+m₃/V₀      F=V₀/V_f

Extracción L-L

La fase acuosa suele contener el analito, y la orgánica es la fase extractante.

Agente extractivo: sustancia disuelta en f.o responsable de transferir el soluto. Modificador: sustancia disuelta en f.a que mejora la extracción, aumenta la solubilidad, etc. Sistema de extracción: f.a, f.o y reactivos o ambas. Extracto: fase que contiene el analito después de la extracción.

Es un equilibrio de distribución de especies entre 2 fases inmiscibles, acuosa y orgánica (benceno, CCl₄, etc). Puede ser simple (cuando la separación es muy favorable) o continua por recirculación o repetitiva.

Aplicaciones:

• Separación de cationes inorgánicos y compuestos orgánicos.
• Preconcentración de éstos.

Extracción S-L

Lixiviación, separación de analitos de una muestra sólida con una fase líquida a la que se transfieren los analitos (una importante parte del sólido no desaparece).

Es un proceso lento, acelerarlo con aumento de T y P. Es preciso, rápido, preciso y selectivo.

Aplicaciones:

• Suelos: Inorgánicos: P→Ca₃(PO₄)₂ con NaHCO₃ a pH básico. K→ con NH₄Ac. Cl→ con agua destilada.
• Orgánicos: fenoles→MeOH/H₂O, etanol, fenik, nitrofenol... Pesticidas→Acetona, atrazina...

Extracción en fase sólida

Se basa en la afinidad de los analitos por la muestra (líquida o gas) o por una fase sólida que puede ser polar, apolar o de intercambio iónico. Pasos: Interacción con la muestra (la columna retiene el analito o el interferente), lavado, y luego paso de eluyente para obtener la elución.

Capacidad del sorbente: máxima cantidad de analito o interferente que puede ser retenida (todos los centros activos ocupados).

Volumen de ruptura: Volumen máximo de muestra que puede pasar por el sorbente sin que se pierda analito.

Sorbentes apolares:

Cadenas de hidrocarburos, fenil, ciclohexil unidos a silanoles. Para compuestos orgánicos en muestras polares. Se eluye con disolvente orgánico: metanol, AcCN, etc.

Sorbentes polares: gel de sílice, alúmina. Para extraer compuestos polares o purificar extractos orgánicos.

Sorbentes de intercambio iónico: aniónicos: fenoles, ac. carboxílicos. Sorbentes de exclusión: separación en función de tamaño (geles Sephadex). Sorbentes de afinidad: para extraer un compuesto de estructura similar.

Para preconcentrar pasamos 100 ml y eluimos con 2.

Microextracción en f. sólida

Disminuir uso de disolventes tóxicos, aplicarlo a muestras sólidas, aumentar rendimiento de extracción.

Etapas:

• A) Extracción: atravesar septum con el vial de muestra, exponer la fibra a la muestra y agitar, cuanto más se agite más analito se retiene. Retraer la fibra y extraer el dispositivo (influye el pH, la fuerza iónica, la temperatura, el tiempo de exposición).
• B) Desorción: Directa: en el mínimo volumen de un disolvente adecuado con calentamiento suave. Térmica: volatilización por calentamiento e introducción directa en CG.

Aplicaciones:

Pesticidas en aguas y suelos, fenoles en agua, PAH en aguas y suelos, cafeína en café y té, drogas en agua.

Con fluidos supercríticos

Respecto a S-L mejoran los rendimientos de extracción, son más rápidas, compatibilidad con técnicas en línea, versatilidad, disolventes de extracción no tóxicos ni caros, etc.

Disolventes inorgánicos utilizados: CO₂, N₂O, H₂O, xenón. Orgánicos: metanol, etanol.

Etapas:

• Liberación del analito
• Movimiento de los analitos
• Recolección eficiente de analitos

Para favorecer la solubilidad en FS: El poder del disolvente aumentando P y T. Aumento de la polaridad del FS con un modificador como MeOH.

Sistemas de recogida de componentes extraídos en línea: a) burbujeo directo. b) recogida sobre adsorbente. c) atrapamiento criogénico. En línea: con sistemas de detección o separación como UV-Vis, MS.

Aplicaciones:

Muestras ambientales en suelos, sedimentos como fenoles, furanos... Alimentos, grasa, vitaminas, antioxidantes... Biomedicina: metabolitos, principios activos. Cafeína del café.

Extracción en fase gaseosa

Cuando la presión de vapor de los analitos en la matriz es alta, su volatilidad permite utilizar técnicas en las que el reparto de analito se realiza entre una muestra sólida o líquida y una fase extractante gaseosa. Se trabaja a temperatura baja, 25-30º, que implica limitada sensibilidad.

Voltamperometría de resolución

Anódica, potenciométrica (con un oxidante), aniónica (se reducen los iones y luego oxidamos), catódica (se fijan las sustancias sobre el electrodo oxidándolo), y adsortiva (para compuestos orgánicos que se adsorben en el electrodo y se oxidan o reducen).