TAREA 4
ESTABLECER Y DESCRIBIR LAS TÉCNICAS DE SEPARACIÓN EMPLEADAS EN LA DETERMINACIÓN DE LOS ANALITOS

Las técnicas de separación se incluyen dentro de la primera etapa del proceso analítico, lo que conocemos como operaciones previas y estas tienen principalmente dos finalidades: sirven para mejorar la selectividad, eliminando las interferencias que puedan existir; y también sirven para mejorar la sensibilidad de manera indirecta, realizando una preconcentración de la muestra.
Para llevar a cabo este proceso necesitamos transferir nuestras muestras a una fase que nos facilite el análisis y con las técnicas de separación este trabajo es más sencillo.


ISOCIANATOS

En este caso para la separación usamos la cromatografía líquida de alta resolución, técnica de la que ya hablamos en la tarea 2. Para la separación y determinación de isocianatos analizamos la disolución obtenida en un cromatógrafo líquido de alta resolución equipado con detectores ultravioleta (UV) y electroquímico (EQ). Este procedimiento se debe realizar después de un proceso de preconcentración de la muestra, con lo que conseguimos una mayor sensibilidad del proceso analítico.


Cromatografía liquida de alta resolución (HPLC)

La cromatografía es un método físico de separación basado en la distribución de los componentes de una mezcla entre dos fases inmiscibles, una fija o estacionaria y otra móvil.

La cromatografía líquida de alta eficacia o High performance liquid chromatography (HPLC) es un tipo de cromatografía en columna utilizada frecuentemente en bioquímica y química analítica, en ella la fase móvil es un líquido que fluye a través de una columna que contiene la fase estacionaria.

El compuesto pasa por la columna cromatográfica a través de la fase estacionaria (normalmente, un cilindro con pequeñas partículas redondeadas con ciertas características químicas en su superficie) mediante el bombeo de líquido (fase móvil) a alta presión a través de la columna.

La muestra a analizar es introducida en pequeñas cantidades y sus componentes se retrasan diferencialmente dependiendo de las interacciones químicas o físicas con la fase estacionaria a medida que adelantan por la columna. El tiempo que tarda un compuesto en ser eluído de la columna se denomina tiempo de retención y se considera una propiedad identificativa característica de un compuesto en una determinada fase móvil y estacionaria, es decir, el grado de retención de los componentes de la muestra depende de la naturaleza del compuesto, de la composición de la fase estacionaria y de la fase móvil

Para el estudio de isocianatos se recomienda una columna cromatográfica de 15 cm x 0,46 cm de diámetro interno, de sílice funcionalizada con C18 y partícula regular de 5 μm.

Las condiciones cromatográficas con esta columna son las siguientes:

• ELUYENTE

Para TDI y HDI: 40% de acetonitrilo, 60% de tampón de acetato de sodio y ajuste a pH 6 con ácido acético glacial.

Para MDI: 60% de acetonitrilo, 40% de tampón de acetato de sodio y ajuste a pH 6 con ácido acético glacial.

(Se habla del TDI, HDI y MDI en la tarea 1)

• CAUDAL

1 ml/min

• DETECTORES

UV a una longitud de onda de 242 nm. EQ a un potencial de oxidación de + 0,8 eV (electrodo de plata-cloruro de plata).


Video esquemático sobre el funcionamiento del HPLC



También existen otras técnicas de separación como podemos ver en el siguiente ejemplo donde se relata el procedimiento a seguir para separar el isocianato de metilo de una mezcla que se encuentra en fase gaseosa, y que contiene isocianato de metilo y vapor de agua:
1. Separar una porción del vapor de agua enfriando la mezcla a una temperatura superior al punto de rocío del isocianato de metilo contenido en la mezcla, para que se condense el vapor de agua.
2. Separar esencialmente todo el vapor de agua remanente de la mezcla en fase gaseosa, adsorbiendo el vapor de agua de la mezcla.
3. Licuar el isocianato de metilo.



ESTIRENO

Para el análisis de estireno podíamos seguir dos métodos distintos de los que hablamos en la tarea 2, en este caso la técnica de separación usada es la cromatografía de gases, que en el segundo método debía estar equipada con un detector de ionización en llama.


Cromatografía de gases

Este método se usa para la separación de sustancias volátiles térmicamente estables. Esta técnica proporciona una resolución y sensibilidad muy elevadas. La única limitación es la temperatura de trabajo que se sitúa en torno a los 450º C, temperatura a la cual muchos solutos se volatilizan.
En cromatografía de gases las sustancias se separan por distribución entre una fase estacionaria, que suele ser un sólido o un líquido inmovilizado en otro sólido o en las paredes de la columna; y la fase móvil que es gaseosa.

En una separación se parte de la base, de que cada componente será disuelto o adsorbido por la fase estacionaria. Los distintos componentes serán retenidos por esta fase con mayor o menor fuerza y alcanzarán el final de la columna, donde se encuentra el detector, después de un tiempo más o menos largo.
La cromatografía de gases permite obtener resultados cualitativos y cuantitativos.

Actualmente existen muchos modelos distintos de equipos para cromatografía de gases. En las últimas décadas, los instrumentos que han aparecido presentan muchos cambios y mejoras.


Componentes básicos

- GAS PORTADOR: es el que transporta los componentes de la muestra y crea una matriz adecuada para el detector. Un gas portador debe: ser inerte para evitar interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria), ser capaz de minimizar la difusión gaseosa, ser fácilmente disponible y puro y ser económico y adecuado para el detector que utilizamos.

- COLUMNAS DE SEPARACIÓN Y FASES ESTACIONARIAS
Si la fase estacionaria es una sustancia sólida, esta modalidad de la GC se denomina cromatografía gas-sólido (GSC).
Si la fase estacionaria es un líquido no volátil (viscoso), se denomina cromatografía gas-líquido (GLC). La GLC es la más versátil y se usa mucho ya que permite trabajar con compuestos gaseosos (de peso molecular bajo).

- SISTEMA DE INYECCIÓN DE LA MUESTRA: La muestra debe introducirse rápidamente en la columna. Normalmente, los líquidos se introducen en la columna por medio de jeringuillas de inyección (jeringuillas de microlitros) a través de una membrana de goma del inyector termostatizado y los componentes se vaporizan.
La cantidad de la muestra a utilizar depende del tipo de columna, de la cantidad de fase estacionaria que contiene la columna, del espesor de la película (en el caso de capilares de película fina), de la solubilidad de los componentes importantes en la fase estacionaria y de la temperatura.
Controlando los cambios de temperatura de la columna se puede alcanzar el intervalo de temperatura óptimo para cada componente y así obtener para cada uno de ellos picos claros y completamente separados en el caso ideal.

- DETECTORES
El detector es un dispositivo capaz de convertir una propiedad física, no medible directamente, en una señal que nos ofrece información sobre la naturaleza y magnitud de la propiedad física.
En cromatografía el detector funciona comparando una propiedad física entre el gas portador puro y el mismo gas portador con cada uno de los componentes que previamente se han separado en la columna, esta acción se traduce en una señal eléctrica, que posteriormente se amplificará mediante un registrador o integrador gráfico que nos indica el momento en que salen de la columna los componentes.

Muchas veces se usa un detector que es el detector de ionización de llama (FID). En él se mide, registra y amplifica el flujo iónico que resulta de la ionización de las moléculas en una llama de hidrógeno. Este detector depende del flujo de masa, es decir, la señal es mayor, cuánta más sustancia se ioniza en la llama por unidad de tiempo.

EXPLICAR EL OBJETIVO DE INCORPORAR LAS TÉCNICAS DE SEPARACIÓN

Como ya se dijo las técnicas de separación tienen dos objetivos fundamentales que son mejorar la selectividad y al mismo tiempo mejorar la sensibilidad.
Gracias a las técnicas de separación podemos mejorar directamente la selectividad, ya que estas eliminan las interferencias, así nos deshacemos de otros elementos que puedan existir en nuestra muestra y que nos puedan modificar la señal que debemos recibir. De la misma manera podemos mejorar de manera indirecta la sensibilidad, al realizar una preconcentración de la muestra obtendremos mejores resultados en nuestro análisis.
Como se describe en el punto anterior la cromatografía, que es la técnica usada en ambos casos, aunque con variaciones; es una técnica que nos permite obtener una elevada selectividad y sensibilidad, ofreciéndonos así resultados precisos.