La cromatografía de gases es una técnica instrumental muy común en los laboratorios para separar y analizar compuestos químicos. Es ampliamente utilizada en industrias como la petroquímica para el análisis de hidrocarburos y calidad de combustibles, la industria farmacéutica para el control de purezas, para la industria alimentaria y ambiental para el control de contaminantes o en la investigación científica para el estudio de compuestos orgánicos y caracterización de substancias químicas debido a su capacidad para analizar mezclas complejas con alta precisión.
Esta técnica es una herramienta ampliamente utilizada en múltiples sectores ya que garantiza calidad, seguridad y cumplimento regulatorio de diversas normas.
En este método los compuestos de una muestra se separan al ser transportados por un gas portador (como helio, hidrógeno o nitrógeno) a través de una columna cromatográfica, donde interactúan con una fase estacionaria. Estas interacciones permiten separar los compuestos según sus propiedades químicas y físicas, como la volatilidad y la afinidad química.
¿Cómo funciona la Cromatografía de Gases?
El principio básico en el que se basan todas las cromatografías de gases es que los compuestos a estudiar de una muestra se separan entre ellos al ser transportados por un gas portador (este gas varia pudiendo ser helio, hidrogeno o nitrógeno) a través de una columna cromatográfica.
En la columna hay colocada una fase estacionaria, cuando la muestra pasa a través de la columna cromatográfica, como esta tiene los compuestos separados, los diferentes compuestos se separan en la columna según sus propiedades químicas y físicas (volatilidad, afinidad química, etc).
Así pues, un proceso de análisis mediante cromatografía de gases habitualmente consta de los siguientes pasos:
- Preparación de la muestra: Se ajusta la muestra al estado adecuado que requiera la cromatografía de gases (líquido o gaseoso) y se introduce en el sistema.
- Inyección y volatilización: La muestra pasa al inyector, donde se vaporiza en un horno antes de ser transportada por el gas portador.
- Separación en la columna cromatográfica: La columna (habiendo colocado previamente la fase estacionaria) separa los compuestos según su propiedad químicas y físicas.
- Detección y registro: A medida que los compuestos separados salen de la columna, un detector registra su presencia y produce un cromatograma (Un cromatograma es un diagrama donde se representan los resultados de la separación de una mezcla mediante técnicas cromatográficas). Los detectores más comunes son el de ionización de llama y el espectrómetro de masas. El cromatograma proporciona datos clave, como los tiempos de retención y las concentraciones relativas de los compuestos.
Esquema de una Cromatografía de Gases
Equipos esenciales
Aunque puede variar mucho entre los diferentes modelos existentes en el mercado, si se considera implementar esta técnica, los equipos/accesorios de una cromatografía de gases básicos para llevar esta técnicas son:
- Cromatógrafo de Gases: El equipo en si para realizar la muestra, hay que tener en cuenta seleccionar un modelo que ofrezca compatibilidad con el software de análisis que se vaya a utilizar.
- Columnas cromatográfica: Elegir entre una u otra dependerá de las propiedad que tenga la muestra. Habitualmente se utilizan de dos tipos diferentes, Capilar que ofrece mayor resolución por lo que es ideal para muestras complejas o Empacada, que es más económica y por lo tanto es más adecuada para análisis básicos.
- Gases Puros: A más puro sea el gas a utilizar, más consistentes serán los resultados. Elegir el gas dependerá del tipo de muestra a utilizar, aunque existen gases que tienen unas características específicas como son el helio, que es un gas muy estable o el nitrógeno, que ofrece mayor velocidad y sensibilidad que el helio, aunque este requiere precauciones adicionales por su inflamabilidad.
- Software de Análisis: Debe de ser compatible con el cromatógrafo de gases a utilizar.
Cromatógrafo de Gases
Cromatografía de Gases VS Otros métodos de separación
Cuando se estudia compuestos orgánicos, la cromatografía de gases, a comparación con otras técnicas (como la cromatografía líquida o la electroforesis) suele tener mejores beneficios, como son:
- Mayor resolución y sensibilidad: La cromatografía de gases permite separar y detectar compuestos en concentraciones muy bajas.
- Velocidad de análisis: Los tiempos de separación suelen ser más rápidos que en la cromatografía líquida.
- Aplicación en compuestos volátiles: Es ideal para analizar sustancias que pueden vaporizarse sin descomponerse.
- Facilidad de integración con detectores avanzados: La combinación con espectrometría de masas amplía su capacidad para identificar y cuantificar compuestos.
Hay que tener en cuenta que la cromatografía de gases no es adecuada para compuestos no volátiles o termolábiles, en esto la cromatografía líquida es mucho más efectiva.
Consejos para Realizar un Análisis Eficiente en Cromatografía de Gases
Aunque los siguientes consejos no son de estricto cumplimiento, seguirlos ayuda a tener una mayor resolución y sensibilidad en los resultados:
- Control de temperatura: Pensar en ajustar la temperatura del horno según las características de los compuestos para mejorar la separación.
- Mantenimiento regular: Limpia o reemplaza las columnas periódicamente y asegúrate de que los inyectores y detectores estén en buen estado para evitar picos irreproducibles en los cromatogramas.
- Uso de estándares internos: Es común añadir un compuesto de referencia en la muestra para ayudar a mejorar la precisión y reproducibilidad de los resultados.
- Optimización del flujo del gas portador: Ajustar el flujo mejora la resolución y minimiza el tiempo de análisis.
