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Detectores universales y selectivos en CG y su aplicación en el análisis químico Equipo Lucía Díaz Yajayra Grijalva Eduardo Puc María José Bacab Detectores Situado a la salida de la columna, permite detectar los distintos componentes de la muestra problema. Existen diversos tipos: ▫ Conductividad térmica (TCD) ▫ Ionización de llama (FID) ▫ Captura electrónica (ECD) ▫ Fotométrico de llama (FPD) ▫ Emisión atómica (AED) ▫ Espectrómetro de masas ▫ Termoiónico (TID) ▫ Ionización del Helio (HID ▫ Detector de fotoionización ▫ Quimioluminiscencia de azufre(SCD) ▫ Transformada de FOURIER ▫ Conductividad eléctrica (DELCD) ▫ Combustión catalítica (CCD) Características de un detector Sensibilidad Linealidad Rango dinámico lineal Ruido Limite de detección • Medida de la efectividad de un detector para convertir la muestra en una señal eléctrica medible. • Rango de masa o concentración de una muestra sobe el cual el detector mantiene una sensibilidad constante sin ninguna desviación arbitraria. • Rango sobre el cual la sensibilidad del detector es constante. • Es cuantificado por el promedio de la amplitud pico-pico de la señal. • Es la mínima cantidad de sustancia que puede producir una señal. Tipos de detectores Según … Destrucción de muestra Especies detectables Destructivos Universales No destructivos Específicos Detector de conductividad térmica Cualidades Muestras Sensibilidad • • • • • Universal Simples Intervalo dinámico bastante lineal No destruye la muestra Necesita un constante control de la temperatura • Respuesta universal a compuestos orgánicos e inorgánicos • 500 pg/mL • Existen detectores con mayor sensibilidad Detector de ionización de llama (FID) Posee elevada sensibilidad Gran intervalo lineal de respuesta Resistente y fácil de utilizar No detecta o da baja respuesta en aquellos compuestos que no pirolizan. Detector de ionización de llama Características Muestras • 1000 veces más sensibles que el TCD • Responde a sustancias que proceden de iones cargados • Insensible a sustancias inorgánicas y grupos funcionales CO, halógenos o amina,H2O, CO2, SO2, NOX. • Responde a hidrocarburos Detector de captura electrónica Características Funcionalidad Sensibilidad • Uso de radioisótopo Ni 63 o tritio absorbido en titanio • Gas portador H o He, gas make-up N2 • No alteran sustancialmente a la muestra. • Lineal en dos órdenes de magnitud • Ideal para muestras del ambiente como pesticidas y policloruros de bifenilo. • Muy sensible • 5fg/s (10-5 g) Detector de captura electrónica Muestras • No sensible a aminas, alcoholes e hidrocarburos. • Sensible a elementos electronegativos F-<Cl-<Br-<I• Sensible a compuestos con grupos electronegativos • Sensible a peróxidos, quinonas y grupos nitro. Detector de emisión atómica (AED) Cualidades • Trabaja con un plasma de He • Se obtienen espectros de emisión atómica • Diodos detectan radiación de 170 nm-780 nm Funcionalidad • Se usan diferentes líneas de emisión para resolver mezclas difíciles. Detector fotométrico de llama Cualidades • Detector específico para azufre y P • Usado para el análisis Funcionalidad de pesticidas e hidrocarburos. Muestras • Compuesto con metales: Sn, Cr, Se, Ge, S, P, halógenos y nitrógeno. Compatibilidad con fase estacionaria • No sensible para columnas capilares. Detector de nitrógeno y fósforo • Especialmente sensible a compuestos orgánicos que contienen N y P. • No se detecta el N inorgánico • Los compuestos que contienen P o N, con enlaces ésternitrato no ofrecen buena respuesta. Ej. Nitroglicerina Desventajas Sensible a los cambios de T y control preciso de H2 y aire Evitar fases estacionarias líquidas con N o poliimida Espectrómetro de masas Se basa en bombardear las moléculas de analito con electrones, iones o fotones para romperlas de distinta manera. Dando lugar a iones gaseosos, que se separan en relación m/z Características Sensibilidad • Excelente detector en GC • Sensible y específico en la identificación de sustancias desconocidas • Concentraciones del orden de ppm o ppb y en casos específicos se puede llegar hasta ppt e incluso ppq. • comparable con los detectores FID Muestras • Ideal para compuestos orgánicos Tipos de espectrómetros Cuadripolar Filtro de masas formado por 4 barras cilíndricas. Se les aplica diferencial y un campo eléctrico. Trampa de iones Consta de 3 electrodos cilíndricos y simétricos. Buena sensibilidad Bajos costo Desventaja: Sensibilidad depende de la cantidad de iones presentes en la trampa Espectrofotómetro IR-TF • Utilizado para diferenciar isómeros conformacionales. • Detecta la presencia de grupos CO y OH. • Poco sensible a gran cantidad de compuestos • Aplicaciones en análisis de aceites esenciales, perfumería y drogas. • Tiene uso limitado • Se puede realizar el acoplamiento GC/MS/FTIR Conclusiones • El mejor detector para determinado análisis estará dado en relación con el analito • Hay que tomar en cuenta cualidades del detector tales como: sensibilidad, destrucción de la muestra, linealidad y límite de detección. • Los detectores universales pueden lograr responder prácticamente ante cualquier compuesto, podría ser un inconveniente cuando se procede de análisis de mezclas muy complejas, en cambio los detectores específicos responden únicamente frente a un grupo limitado de compuestos. Bibliografía • Harris, D.; Análisis químico cuantitativo;3ª ed.; Reverte, 2006; pp. 775-779. • Barquero M.; Principios y aplicaciones de la cromatografía de gases; Universidad de Costa rica: San José, 2005; pp. 505-508. • Climent, M.; García, H.; Iborra, S.; Morera, I. Experimentación en Química: química orgánica, ingeniería química; Universidad Politécnica de Valencia: Valencia, 2005, pp. • Trujillo, O. Análisis de pesticidas por cromatografía de gases, Universidad Nacional de Colombia: Manizales, 2006; pp. 162-168