¿Cómo funciona un Cromatógrafo Gaseoso?

Veamos las partes más importantes de un GC, qué tipos de sustancias se pueden inyectar en un GC, y vamos a verlo en acción, cuando analiza la composición de una mezcla de alcoholes. Vamos a ver qué es un cromatograma, y cómo se relaciona el área de cada pico con cada sustancia que contiene la muestra inyectada. Finalmente veremos el ejemplo de un Reporte cromatográfico.

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¿Cómo funciona un cromatógrafo gaseoso? Vamos a comenzar viendo en detalle cuáles son las partes más importantes de un cromatógrafo gaseoso.

El puerto de inyección (o ínlet), es el sitio en donde la muestra ingresa al sistema, introduciendo una jeringa a través de un sello llamado septum.

El horno, es el lugar en donde se encuentra la columna cromatográfica. Las columnas suelen tener un largo que varía según la aplicación, siendo las más comunes las de 30 metros. Y el diámetro de la columna suele ser menor a medio milímetro. Lo que distingue a una columna de otra es la fase estacionaria, que es el polímero que recubre sus paredes internas. Esta fase va a ser la encargada de interactuar con las sustancias que componen nuestra muestra. Finalmente, el detector es el último lugar del equipo, al que cada analito llegará una vez separado del resto de los componentes, para ser detectado.

Para que una sustancia pueda ser analizada en un GC, debe ser lo suficientemente volátil como para poder ser evaporada en el puerto de inyección. En general, los puntos de ebullición de todos los componentes de las muestras serán menores a los 300 grados Celsius. Además, no debe descomponerse por el calentamiento (por lo que no podríamos introducir en un GC una mezcla de azúcares, por ejemplo).

Un gas carrier - o portador - se encarga de transportar la muestra a través de la columna, desde el inlet hacia el detector. Una cañería lleva a este gas Carrier desde el cilindro hasta la entrada del GC. Este gas debe ser inerte, y generalmente se utiliza como Carrier: Helio, Nitrógeno, o Hidrógeno. La presión de trabajo de un GC está normalmente entre 5 y 25 psi (o libras por pulgada cuadrada).

Volvamos a nuestro cromatógrafo, y vamos a verlo funcionar. Mediante una microjeringa, vamos a inyectarle un microlitro de una muestra de solvente, en este caso alcohol etílico absoluto. Pero este alcohol etílico va a tener contaminantes. De hecho, vamos a usar nuestro cromatógrafo para ver cuál es la pureza de nuestro alcohol, y cuáles son las concentraciones de los contaminantes.

Cuando ese microlitro de alcohol llegue al puerto de inyección, se va a evaporar completamente en una fracción de segundo, dado que en esa zona del equipo la temperatura será de unos 200 ºC. Ese vapor de alcohol (que en realidad va a contener una mezcla de alcohol con sus contaminantes), va a ir avanzando por la columna, y mediante distintos mecanismos de interacción con la fase de la columna, cada uno de los componentes va a ir llegando al detector a distinto tiempo, ya que cada especie química tiene una polaridad y un punto de ebullición específicos. Además, el equipo va a ir controlando la temperatura del horno (es decir, la temperatura de la columna), comenzando por temperaturas más bajas (por ejemplo, 50 grados Celsius), hasta temperaturas mayores (digamos, unos 200 ºC). La velocidad de calentamiento (conocida como "rampa de temperaturas") también es controlada por el equipo. Como resultado, el detector va a registrar un aumento de la señal cada vez que detecte a una sustancia. Un software se encarga de controlar al cromatógrafo, pero además registra la señal producida por el detector en todo momento. El registro de la señal durante el análisis, en el que en el eje "x" se representa al tiempo transcurrido, y en el eje "y" a la abundancia de las señales, se llama "cromatograma".

El cromatograma es simplemente una gráfica con "picos" en forma de montañas, en los que cada uno de esos picos corresponde a cada sustancia que fue llegando al detector. En general, los picos que salgan primero, van a ser los de las sustancias más volátiles, y los últimos, los de las sustancias más pesadas, o las que por alguna razón fueron más retenidas por la columna. Por otra parte, mientras mayor sea la altura y el área de cada pico, mayor va a ser la concentración de ese analito en la muestra. Junto con el cromatograma, obtendremos el reporte cromatográfico, que nos dará las concentraciones de cada analito en la muestra, y en este caso nos dirá qué tan puro era nuestro etanol, y cuál es el porcentaje de cada contaminante.

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