Gases de trabajo para la cromatografía de gases
Uso de aire cero, nitrógeno e hidrógeno
Dependiendo de la aplicación y del tipo de detector, se utilizan diferentes gases. El nitrógeno y el hidrógeno se emplean con frecuencia como gases portadores, ya que transportan la muestra a través de la columna de separación y permiten así la separación. El aire cero se utiliza principalmente como gas de oxidación o combustión, por ejemplo, en los detectores de ionización de llama, y garantiza resultados de medición estables y sin interferencias.
La combinación de estos gases permite un análisis fiable, así como una alta sensibilidad y precisión en los más diversos ámbitos de aplicación.
¿Qué es la cromatografía de gases?
La cromatografía de gases (GC) es un método químico muy extendido y extremadamente sensible que permite separar y analizar los componentes de una mezcla gaseosa. Resulta especialmente adecuada para muestras volátiles que se transforman fácilmente en gases y que se mantienen estables al calentarlas. Algunos ejemplos son el análisis de disolventes residuales, el alcohol en sangre, los ácidos grasos metabólicos y el análisis de consumo de drogas.
¿Cómo funciona este método?
La cromatografía de gases se basa en un principio de separación. La muestra se inyecta en el inyector del cromatógrafo de gases y se evapora. Un gas portador transporta la muestra evaporada a través de una columna. Se trata de un tubo de vidrio largo, hueco y recubierto, con un diámetro interior estrecho. El interior de la columna está recubierto con un sustrato (la fase estacionaria), a través del cual se hace pasar el gas (la fase móvil) que contiene la mezcla de la muestra. A medida que la fase móvil se desplaza a través de la columna, los componentes se separan en función de sus diferentes interacciones con la fase estacionaria, basadas en sus propiedades físicas y químicas. De este modo, los distintos compuestos se desplazan a diferentes velocidades a través de la columna, lo que permite la separación total o parcial de las mezclas en sus componentes individuales.A continuación, los componentes separados salen de la columna y pasan por un detector que registra la cantidad de cada uno de ellos. Esto se lleva a cabo mediante métodos de detección adecuados, como el detector de ionización de llama (FID), el detector de conductividad térmica (TCD) o la espectrometría de masas (GC-MS).
¿Qué gases se utilizan en la cromatografía de gases?
Los gases de trabajo de alta pureza y un sistema de suministro de gases adecuado son requisitos previos importantes para el funcionamiento fiable y sin fallos del cromatógrafo de gases. Para ello se utilizan diferentes gases:
Uso del aire cero en la cromatografía de gases
Como gas detector
El uso más habitual del aire cero en la cromatografía de gases (GC) es el suministro de gas oxidante para la detección. Los detectores de ionización de llama (FID) más habituales miden la conductividad eléctrica de una llama de hidrógeno y aire cero muy limpia para determinar la presencia de hidrocarburos en la muestra. Como detector de hidrocarburos, su buen rendimiento depende de la ausencia de hidrocarburos residuales procedentes de fuentes distintas de la muestra, como, por ejemplo, el suministro de aire del quemador. Por este motivo, el aire cero es imprescindible para un análisis GC-FID sensible y reproducible.
Uso del hidrógeno en la cromatografía de gases
Como gas portador
El hidrógeno es otro gas portador de uso frecuente. El hidrógeno ofrece la ventaja de que, debido a su menor viscosidad y a su mayor coeficiente de difusión en comparación con el helio, permite separaciones más rápidas y, por lo tanto, tiempos de análisis más cortos.
Como gas detector
Los detectores de ionización de llama (detectores FID) necesitan hidrógeno como gas combustible para la llama. La muestra procedente de la columna de GC se conduce a una llama de hidrógeno y aire. De este modo, los compuestos orgánicos de la muestra se ionizan. Los iones generan una corriente eléctrica que se mide y se convierte en una señal que indica la cantidad de sustancias que contienen hidrocarburos presentes en la muestra. El hidrógeno también se utiliza en el detector de conductividad térmica (Thermal Conductivity Detector, TCD) como gas portador puro para realizar mediciones comparativas con el gas procedente de la columna de separación. El TCD se utiliza, entre otras cosas, para la detección de gases permanentes y gases nobles, pero también permite detectar óxidos de nitrógeno, hidrógeno, carbono y azufre.
Uso del nitrógeno en la cromatografía de gases
Como gas portador
El nitrógeno se utiliza con frecuencia como gas portador, ya que no reacciona con los componentes de la muestra. Los gases portadores transportan la muestra a través de la columna de cromatografía de gases. Dado que el helio como gas portador se ha encarecido considerablemente y es más difícil de conseguir en los últimos años, el nitrógeno está cobrando importancia. El nitrógeno es químicamente inerte, fácil de obtener, económico y una opción ideal para aplicaciones generales en cromatografía de gases.
Como gas detector
En el detector de conductividad térmica (Thermal Conductivity Detector, TCD), el nitrógeno se utiliza como gas portador puro para realizar mediciones comparativas con el gas procedente de la columna de separación. En este proceso, el gas que se va a analizar fluye a través de una de las celdas, mientras que por la otra celda de medición circula constantemente gas puro, que sirve como referencia. Cuando el gas portador puro, como el nitrógeno, fluye a través de la celda de medición, las conductividades térmicas de la celda de medición y de la celda de referencia son iguales. Sin embargo, si se mezcla un componente de la muestra con el gas portador, la conductividad térmica de la mezcla de gases cambia en comparación con la del gas portador puro de la célula de referencia. Este cambio genera una señal que se registra.
Suministro seguro de gas para la GC
Para realizar análisis precisos con GC, no solo es fundamental elegir el gas de trabajo adecuado, sino también contar con un suministro de gas fiable, continuo y de alta pureza. Muchos laboratorios se enfrentan al reto de gestionar el aumento de los costes del helio, el cambio de botellas, los problemas de suministro o los requisitos de seguridad. Los generadores de gas modernos ofrecen aquí una alternativa eficiente a las botellas de gas convencionales y permiten un suministro estable de aire puro, nitrógeno o hidrógeno directamente en el laboratorio.
Las ventajas de los generadores de gas en la química analítica
Los detectores de GC necesitan gases portadores y de combustión. Estos pueden suministrarse desde una botella o, alternativamente, desde un generador de gas.Las principales ventajas de los generadores de gas frente a las botellas son:
1. Reducción de costes a largo plazo debido al consumo relativamente elevado de gases
2. Menor riesgo derivado del suministro, la manipulación y el almacenamiento de botellas de alta presión
3. Eliminación de la variabilidad entre lotes de diferentes cilindros
4. Ausencia de riesgo de que el cilindro se agote durante sesiones de análisis prolongadas o nocturnas
5. Menor esfuerzo en el mantenimiento y la manipulación manual.
Nuestras soluciones para la cromatografía de gases
Ofrecemos generadores de gas diseñados específicamente para satisfacer los requisitos de la cromatografía de gases —para FID, TCD y como suministro de gas portador—. Suministran gases de alta pureza con una calidad constante, reducen los costes de funcionamiento y aumentan la seguridad en el laboratorio.
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