WIXLIB

MODULO 3Parte ICONTENIDOü Cromatografía GaseosaDisertante:Prof. María Rosa RepettiPRINARC

ÍNDICEINTRODUCCIÓNComponentes de un Cromatógrafo de gasesCaracterísticas de las �a de masaEspectrometríade masa en tándem (TQ)Inyector: Split/Splitless

INTRODUCCIÓNLa cromatografía es un proceso que se puede utilizar para separar losdiversos componentes de una mezcla.En química analítica, la cromatografía de gases (CG, GC) se utiliza para separar yanalizar compuestos que pueden evaporarse sin descomponerse.Se emplea GC para realizar análisis cualitativo y cuantitativos de los analitosvolátiles.El Cromatógrafo de gases, utiliza una fase móvil y una fase estacionaria. Es decir, ungas transporta la muestra a lo largo de un soporte estacionario (columna, unapieza de vidrio o metal) ubicado en el interior del instrumento.

INTRODUCCIÓNLa CG se utiliza para separar compuestos polares y no polares que sean volátilesAplicaciones: PlaguicidasBipenilos policloradosPolibromadosEtc.Si un compuesto no es volátil (como sucede con las proteínas, las sales y los polímeros),en ese caso la cromatografía de gases NO será una técnica de separación adecuada.ü Deben ser volátilesü 800 umasü No descomponerse con la temperatura

CONFIGURACIÓN DE UN SISTEMA:Cromatógrafo de GasesFuente degasUn cromatógrafo de gases consta de los siguienteselementos: Una fuente de gas portador regulado y purificado,que hace avanzar la muestra por el instrumento.MuestreadorInyector Un inyector, que también actúa como vaporizadorde las muestras líquidas.Columna Una columna, en la que se produce la separaciónen función del tiempo.Detector Un detector, que genera una respuesta en formade cambio de su salida eléctrica a medida que loscomponentes eluyen de la columna.Salida Salida: interpretación de datos

Esquema de un sistema GC-MSAGILENT

Tipo de gas .8C at17175 Ck 4.95Vidrio W.C.O.T.OV.10125m x 0.25 mmHe0.6H20.40.2Pureza cromatográfica1020304050607080Velocidad lineal media (cm/seg) u90

Muestreador: introducción de muestrasLa elección del muestreador es determinada por lamatriz:AnalitoMuestreadorEn disolventeEn aguaEn el vial del espaciocabezaEn gasPurga ytrampaHeadspaceVálvulaInyector

InyectorLa muestra se introduce en la corriente de gasportador a través de un septum por medio de: Jeringa de líquido o de gas Válvulas de muestreo, Headspace yPurga&Trampa Loop que está insertado mecánicamente enla corriente de gas portadorSe utilizan diferentes válvulas para los líquidos ylos gases debido a los diferentes volúmenes demuestra

Inyector Split/Splitless Multimodo (MMI) On-column PTV (Vaporizador detemperatura programada)

Inyector Split/Splitless Multimodo (MMI) On-column PTV (Vaporizador detemperatura programada)Tipo deentrada de lamuestraTemperaturadel inyectorLinnerapropiadoModo SplitModoSplitlessRelación deSplitTiempo de purga alsplitvent

Tipo de columna:Características principales de una columna: Fase estacionaria:composición química yespesor de la películaColumna empacada Naturaleza de la tubería Dimensiones: longitud, diámetro erno Tratamiento de desactivaciónColumna capilar

Tipo de columna:ColumnaFlujo en columnaml/min o cm/segPolar/No polarCapilares (CGL)Soportes Plot (CGS)Flujo constantePresión constante

Programación del horno:TCOL BAJA:Programacióndel hornoSiempre verificarla temperaturamáxima de lacolumnaIsotérmicoTCOL ALTA:Rampas deTemperatura

Detectores comunesDetector de conductividad Detecta los compuestos que tiene una conductividadtérmicatérmica diferente a la del gas portador.Detector de ionización dellamaDetector de captura deelectronesDetector de nitrógeno-fósforo Detecta los compuestos que sufren combustión o seionizan al entrar en contacto con una llama. Detecta los compuestos capaces de capturar electrones(por ejemplo, los compuestos halogenados) Detecta los compuestos que contienen nitrógeno yfósforo.Detector fotométrico de llama Detecta los compuestos que contienen azufre y fósforo.Detector de emisión atómica Puede ajustarse para detectar numerosos elementos.Detector selectivo de masas Identifica componentes del espectro de masas.

Detectores Destructivos y No-DestructivosDestructivos FID- Ionización de llamaNPD- Nitrógeno-FósforoFPD- Fotométrico de llamaMSD- Espectrométrico de masasNo Destructivos TCD ECD

Espectrometría de masaLa espectrometría de masa (MS) es una técnica analítica, que permite identificar lacantidad y tipo de compuestos químicos presentes en una muestra, midiendo larelación masa/carga y la abundancia de los iones en fase gaseosa.Un espectro de masas es un gráfico de la señal del ion en función de la relaciónmasa/carga. A partir de los espectros, se utilizan la masa de ion molecular y losfragmentos para determinar la composición elemental. Esta información se utilizapara determinar las estructuras químicas de las moléculas que puedan separarsepor CG, como los plaguicidas.La espectrometría de masa funciona ionizando los compuestos químicos paragenerar moléculas cargadas o fragmentos de moléculas y medir su relaciónmasa/carga.

Acoplamiento GC-MSmuestraGCabMSacbc

Acoplamiento GC-MSSi limitamos la CG a columnas capilares, los sistemas MS actuales pueden usar todo el efluentede la columnacolumnaFUENTE DE IONIZACIÓN

Espectrómetro de masasSISTEMA DE VACÍO

Espectrómetro de masas:Fuente de ionizaciónIMPACTO ELECTRÓNICO (EI)COMPUESTOSVOLÁTILESIONIZACIÓN QUÍMICA (CI)DESORCIÓN POR CAMPO (FD)BOMBARDEO CON ÁTOMOS RÁPIDOS (FAB)COMPUESTOSNO VOLÁTILESSECONDARY ION MASS SPECTROMETRY (SIMS)DESORCION POR PLASMA (PD)ELECTROSPRAY (ESI)

Fuente de ionización:Impacto electrónicoSchematic representation of an electron ionization ion source. M represents neutralmolecules; e-, electrons; M · , the molecular ion; F , fragment ions; Vacc,accelerating voltage; and MS, the mass spectrometer analyzer.

Fuente de ionización:Impacto electrónicoe- [M] [M] 2 ee- [M] [M]- 104 veces menos[M] [F1] [N1] Fragmentación[M] [R] [N]Reorganización

Fuente de ionización:Impacto electrónicoVENTAJASMétodo reproducibleAbundante fragmentaciónEficiencia de ionización altaIonización no selectivaIdentificación por bibliotecas de espectrosAbundante información estructuralMétodo sensibleTodas las moléculas vaporizadas pueden ionizarseDESVENTAJASSolo iones positivosSólo muestras volátilesIonización no selectivaElevada energíaNo ideal para algunas clases de compuestosLimitada a compuestos de bajo peso molecular ( 600 Da)Todas las moléculas vaporizadas contribuyen al espectro de masasPosible ausencia del ion molecular

Fuente de ionización:Ionización química Un gas reactivo (metano, amoniaco, isobutano, acetonitrilo) es introducido en lafuente iónica de forma controlada. El gas reactivo es bombardeado con electrones (150-200eV) generándose una seriede especies nuevas (iones y electrones de baja energía). Las condiciones de la fuente (presión, temperatura y energía electrónica) controlan eltipo y proporción de las nuevas especies generadas. Las moléculas de la muestra interaccionan con los iones del gas reactivo y se ionizan. El sistema puede estar configurado para detectar iones positivos (PCI) o ionesnegativos (NCI).

Fuente de ionización:Ionización química positiva (PCI) Gas (ej. CH4) en la fuente de ionización Producción de dador de protones CH4 e- -- CH4 2e CH4 CH4 -- CH5 CH3 Dador de protones reacciona con los analitos y produce: MH (información molecular) Poca o nula fragmentación

Fuente de ionización:Ionización química positiva (PCI)FORMACION DE IONES DEL GAS REACTIVO:CH4 e- CH4 . , CH3 . , CH2 . , CH . 2em/z 16, 15, 14CH4 . CH4 CH5 CH3.m/z 17CH3 . CH4 C2H5 H2m/z 29CH2 . CH4 ----- C2H4 H2m/z 28CH2 . CH4 ----- C2H3 H2 H.m/z 27C2H3 CH4 ----- C3H5 H2m/z 41FORMACION DE IONES DE LA MUESTRA:CH5 MC2H5 MC3H5 M [M-H] CH4 [M- C2H5] [M- C3H5] m/z M 1m/z M 29m/z M 41

Fuente de ionización:Ionización química positiva (PCI)Pirimetanil- PCI (CH4)Abundance320[M H] 440003600028000[M C2H5] 2000034818012000[M C3H5] 00m/z

040000432000001941257993177249212406080 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 m/zAbundance320 [M H] GC-MS/PCI44000319233152109M 3193600028000[M C2H5] 2000034818012000[M C3H5] 00 m/z

EIPCI[M 1]

Fuente de ionización:Ionización química negativa (NCI)Los procesos por los cuales se pueden generar iones negativos son:Compuestos con doblesenlacesconjugadosoheteroátomos capaces decapturar electronesCaptura Electrónicae- M BM- BAmortiguador o gasmoderador. Actúaabsorbiendo el exceso deenergíaIonización química mediante iones reactivose- RR- M[M-H]- RHRAbstracción protónicaLa energía que se genera se fija normalmente en la molécula B del gas moderador, o en elenlace R-H de la especie neutra formada, por lo que suele originarse muy poca fragmentaciónen este tipo de procesos.

Fuente de ionización:Ionización química negativa (NCI)SENSIBILIDAD Y SELECTIVIDAD600055005000Agua de mar contaminada(25 ppt)EI - SIMNCI – SIM lNCNSC8H17ClSea-nine2000Irgarol 0010.0011.0012.0013.0014.0015.00Chromatographia, 52 (2000) 631-638

Fuente de ionización:Ionización químicaVENTAJASIonización “blanda”Presencia de ion molecular (PCI)Formación de aductos (e.g. at M 17, M 29 o M 41 para CH4)Confirmación identidadMenor fragmentación Señales más intensas: Mayor sensibilidadIonización selectivaLa selección del gas reactivo determina la selectividadUso de metanoIoniza casi cualquier moléculaEspecificidadNCI da métodos muy selectivos sin interferencias de matrizDESVENTAJASMenor fragmentaciónIonización selectivaEscasa información estructuralNo todas las moléculas ionizan (NCI)

Fuente de ionización:¿Cuándo usar CI?¿Qué gas reactivo utilizar?¿Qué parámetros afectan la CI?Sensibilidad (según compuestos)Selectividad (muestras complejas)Confirmación de pesos molecularesMetanoAmoniacoIsobutanoAcetonitriloTª de la fuentePresión de gas reactivoEnergía de los electrones

AnalizadoresSon la parte esencial del EM de la que dependen: Sensibilidad Rango de masas Resolución de masas (capacidad para medir masas exactas)TIPOS Analizadores magnéticos Analizadores cuadrupolares Analizadores de tiempo de vuelo Trampa de iones Orbitrap

Analizadores:Cuadrupolo (Q)

Analizadores:Cuadrupolo (Q)

Analizadores:Cuadrupolo (Q)

Analizadores:Cuadrupolo (Q)

Espectro de masasSCANEl espectrómetro es examinado en todoel rango de masas (50-600 u).Se obtienen espectros de masascompletos.SIMSe examina uno o un número limitadode iones durante un intervalo dado delcromatograma.

Espectro de masas

Extracto de agua de mar contaminado150 µg/lAbundanciaEI - full scan140000211300001200001- Clortalonil342- Diclofluanida53- Sea-nine1100001000004- Irgarol 1051900005- TCMTB800007000060000500004000030000200001100003 425 EI - 5.00Tiempo (min)Chromatographia, 52 (2000) 631-638

220009718000301400010000600025125 azinon602015Clortalonil31426000Endosulfan II19735Endosulfan tracto vegetal contaminado(0.05 mg/kg)45Relative AbundancePirimifos -metilGC-IT-MS1050891011121314151617181920Time (min)

GC-Q lortalonil160000Impacto 00220000200000Extracto vegetal contaminado0.01 12.0013.0014.0015.0016.00Analyst, 125 (2000) 1397-1402

Espectro de masas:Modo SIMSELECCIÓN DE IONES DIAGNÓSTICO IONES MÁS ABUNDANTES: MAYOR SENSIBILIDAD RELACIÓN m/z ALTA: MAYOR SELECTIVIDAD AUSENCIA EN EL RUIDO Y EN LA MATRIZ: BLANCOS COELUCIONES: IONES DIFERENTES PARA CADA COMPUESTO COMPUESTOS HALOGENADOS: IONES DEL “CLUSTER”