I. FUNDAMENTO TEÓRICO DE LA CROMATOGRAFÍA

En cromatografía de gases 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, y a diferencia de la mayoría de los tipos de cromatografía, la fase móvil no interacciona con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna.

Respecto a la cromatografía líquida, la cromatografía de gases tiene la ventaja de disponer de detectores mucho más universales (por ejemplo, el de ionización de llama). Además, para numerosas aplicaciones, los métodos son más simples, más rápidos y más sensibles que los correspondientes a la cromatografía líquida de alta resolución. La instrumentación requerida para cromatografía de gases también es mucho más sencilla y económica que la empleada en HPLC. Sin embargo, en cromatografía de gases, la influencia de la temperatura sobre la distribución del equilibrio es considerable, a diferencia de la cromatografía líquida. Por ello, la cromatografía de gases presenta limitaciones en tres casos:

Compuestos poco volátiles, generalmente los de peso molecular superior a 300 u.m.a. Compuestos sensibles a una elevación de la temperatura incluso moderada

(determinados compuestos de interés biológico) Compuestos que se encuentran en forma iónica (puesto que son e n general poco

volátiles)

Por esta razón, la cromatografía de gases se emplea cuando los componentes de la mezcla problema son volátiles o semivolátiles y térmicamente estables a temperaturas de hasta 350-400°C. En cambio, cuando los compuestos a analizar son poco volátiles y/o termolábiles, la técnica separativa adecuada suele ser la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

A menudo la cromatografía de gases se emplea para confirmar de la presencia o ausencia de un compuesto en una muestra determinada. Como se ha indicado la cromatografía es en realidad una técnica de separación de soluciones, pero gracias a su gran poder resolutivo se puede emplear para fines analíticos.

II. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE ANÁLISIS

Preparación de los Estándares:

Se tomó 2 mL de etanol químicamente puro y se vertió en una fiola de 10 mL, se añadió 1 mL de metiletilcetona (MEK) y se enrazó. Se repitió el proceso para 4 y 6 mL de etanol usando la misma cantidad de MEK.

Preparación de la Muestra:

Se tomó 5 mL de muestra de bebida alcohólica (pisco) y se vertió en una fiola de 10 mL, se añadió 1 mL de metiletilcetona (MEK) y se enrazó. Se repitió el proceso para 6 mL de pisco usando la misma cantidad de MEK.

Determinación:

Una vez preparados los estándares y las muestras estas se trasvasaron a pequeños viales acondicionados para poder ser usados con el Cromatógrafo SHIMADZU GC2010Plus.

Se realizó la programación de la corrida con el programa LabSolution, siendo programadas las siguientes condiciones:

Columna Cromatográfica Columna Capilar Polar ELITE WAXEspesor del Film 0.5 µmLongitud 30 mDiámetro Interno 0.53 mmFlujo de Columna 1 mL/minVolumen de inyección 0.1 µLTemperatura de Inyector 150°CTemperatura del Horno 100°CTemperatura del Detector 200°CGas Carrier NitrógenoGas Make Up NitrógenoFlujo de Gas Make Up 30 mL/minFlujo de Aire Sintético/ Hidrógeno 400/40 mL/minSolvente Agua

Una vez terminado el análisis se recibieron las curvas V vs t y se realizaron los cálculos de las área de estas.

Con las áreas de los estándares se realizó una curva patrón.

III. DESCRIPCIÓN DEL INSTRUMENTO EMPLEADO

El cromatógrafo de gases consta de las siguientes partes:

a) Columna: Es el lugar donde ocurre la separación. Se dice que es el corazón de un cromatógrafo. Los materiales con los cuales generalmente se pueden elaborar las columnas son: cobre, aluminio, acero inoxidable, vidrio o teflón. El relleno puede ser un sólido, o un líquido recubriendo un sólido. Podemos clasificar las columnas según el propósito del proceso cromatográfico:

Empacadaso Analíticao Preparativas

Capilareso W.C.O.T. (Wall Coated Open Tubular)o S.C.O.T. (Support Coated Open Tubular)

b) Soporte: La función básica del soporte es la de mantener la fase estacionaria. Idealmente debería ser un material inerte que mantiene la fase estacionaria sobre su superficie como una película delgada. La mayoría de los soportes cromatográficos está hecha de diatomita. Químicamente es casi todo sílice, con algunas impurezas. También se conoce como Tierras Diatomáceas o Kiselguhr (palabra alemana). Domina el campo de los soportes debido a su estructura, superficie y disponibilidad. Hay que tener en cuenta dos cosas a la hora de escoger un soporte:

La Estructura, o Características Físicas (contribuye a la eficiencia de la columna cromatográfica):

o Tamaño de partículao Diámetro del poroo Densidad

o Área Superficial La Química de Superficie o Características Superficiales (gobierna la participación del

soporte en los resultados de la separación).o Grupos activoso Iones metálicos

Podemos resumir que un buen soporte debe reunir las siguientes características:

Elevada Superficie por unidad de volumen Estabilidad Térmica Dureza mecánica suficiente para que pueda resistir los procedimientos de

revestimientos y relleno Inactividad química o de adsorción Baja resistencia al paso de la fase móvil

c) Gas Carrier: Transportar los componentes de la muestra, y crear una matriz adecuada para el detector. Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:

Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria)

Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosa Fácilmente disponible y puro Económico Adecuado al detector a utilizar

d) Detectores: Un detector es un dispositivo para revelar la presencia de las sustancias eluídas a la salida de la columna cromatográfica. Podemos expresar que el detector son los "ojos" de un cromatógrafo. El Detector es un dispositivo capaz de convertir una propiedad física, no medible directamente, en una señal elaborable y ofrecernos información sobre la naturaleza y magnitud de la propiedad física. En cromatografía un detector funciona comparando una propiedad física entre el gas portador puro y el mismo gas portador llevando cada uno de los componentes que previamente se han separado en la columna, esta acción se traduce en una señal tipo eléctrica, que posteriormente se amplificará mediante un registrador gráfico o integrador permitiendo indicar el momento que salen de la columna los componentes.

IV. REACCIÓNES QUÍMICAS PRODOCIDAS DURANTE EL EXPERIMENTO

C H3C H2OH +9 /2O2❑→ 3CO2+3H 2O

C H 3C H 2COC H 3+11/2O2❑→ 4C O2+4H 2O

V. RESULTADOS

Tabla de Resultados Experimentales:

Etanol MEKDensidad

(g/mL) 0.7893 0.799

V1 (mL) 2 1V2 (mL) 4 1V3 (mL) 6 1V4 (mL) ??? 1V5 (mL) ??? 1m1 (g) 1.5786 0.799m2 (g) 3.1572 0.799m3 (g) 4.7358 0.799m4 (g) ??? 0.799m5 (g) ??? 0.799A1 (g) 78751799 51008895A2 (g) 150077232 50480070

A3 (g) 2193431317 48284592

A4 (g) 80850884 55434724A5 (g) 96103323 54296700

Tabla Para la Gráfica:

A1/A1 1.5439 m1/m1 1.9757A2/A2 2.9730 m2/m2 3.9514A3/A3 45.4271 m3/m3 5.9272A4/A4 1.4585 m4/m4 ???A5/A5 1.7700 m5/m5 ???

Tabla para la determinación de Etanol en la muestra:

Muestra 1 Muestra 2m 1.5602 1.5824V 1.9767 2.0049Vi 5 6

% EtOH 40% 33%

PROM 36%Para encontrar la relación m4/m4 y m5/m5 se realizó una gráfica con las relaciones de áreas y de volúmenes. Se descartó el punto (m2/m2; A2/A2) porque hacía que la gráfica saliera muy alejada de la línea recta:

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

4.0000

4.5000

5.0000

5.5000

6.0000

6.50000.0000

5.0000

10.0000

15.0000

20.0000

25.0000

30.0000

35.0000

40.0000

45.0000

50.0000

f(x) = 11.1056405620945 x − 27.2352540456507R² = 0.774397986388259

m/m

A/A

La gráfica depurada queda de la siguiente manera:

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

4.0000

4.5000

5.0000

5.5000

6.0000

6.50000.0000

5.0000

10.0000

15.0000

20.0000

25.0000

30.0000

35.0000

40.0000

45.0000

50.0000

f(x) = 11.1056405620945 x − 20.3977486294057R² = 1

m/m

A/A

La ecuación de la línea recta viene dada de la siguiente manera:

( A/ A )=11.106∗(mm )−20.398Reemplazando los valores de A/A de la muestra se puede obtener los valores de m/m:

A4/A4 1.4585 m4/m4 1.9527A5/A5 1.7700 m5/m5 1.9805

Como la masa del MEK es constante se puede encontrar la masa del etanol, una vez hallada la masa de etanol se puede deducir el volumen de la muestra por la definición de densidad:

Muestra 1 Muestra 2m 1.5602 1.5824V 1.9767 2.0049

Al conocer el volumen inicial de la muestra en la fiola de 10 mL se puede encontrar el porcentaje Volumen Volumen también conocido como grado alcohólico:

Muestra 1 Muestra 2m 1.5602 1.5824V 1.9767 2.0049Vi 5 6

% EtOH 40% 33%

PROM 36%

VI. GRÁFICOS DE LOS EXPERIMENTOS

Se adjuntan los gráficos obtenidos del análisis cromatográficos y las condiciones del análisis.

VII. DISCUSIÓN DEL MÉTODO EMPLEADO

Para una muestra de bebida alcohólica el método se ajusta muy bien. Hay que tener muy en cuenta el tipo de columna al momento de realizar el

análisis para conseguir resultados óptimos. No es recomendable esta técnica para sustancias o muy volátiles o muy

pesadas ya que la columna no lo va a poder retener o dejar efluir. Cuidar que el gas carrier no reaccione con la muestra.

VIII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos concuerdan con los niveles de alcohol esperados para un pisco.

El error en segundo estándar se debe a una mala preparación del mismo

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Hay que tener sumo cuidado en la preparación de los patrones para poder realizar una curva de calibración con la mayor cantidad de puntos posibles.

Este método es muy bueno para encontrar sustancias volátiles en todo tipo de productos alimenticios líquidos, o productos de limpieza o de belleza.

X. BIBLIOGRAFÍA

http://www.relaq.mx/RLQ/tutoriales/cromatografia/Gas.htm}

http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es/analisis-qumicos/cromatografa-de-gases

http://www.agilent.com/cs/library/usermanuals/public/G3430-95011.pdf

http://www.mncn.csic.es/docs/repositorio/es_ES/investigacion/cromatografia/cromatografia_de_gases.pdf

http://www.ibt.unam.mx/computo/pdfs/met/cromatografia_de_gases.pdf