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Cromatografía y extracción con fluidos supercríticos

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Cromatografía y extracción con fluidos supercríticos. Se han desarrollado técnicas nuevas y prometedoras basadas en el empleo de fluidos supercríticos, los cuales se utilizan en el análisis de muestras Ambientales Biomédicas De alimentos . Existen 2 métodos

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cromatograf a y extracci n con fluidos supercr ticos

Cromatografía y extracción con fluidos supercríticos

Se han desarrollado técnicas nuevas y prometedoras basadas en el empleo de fluidos supercríticos, los cuales se utilizan en el análisis de muestras

Ambientales

Biomédicas

De alimentos

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Existen 2 métodos
  • Cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)
  • Extracción con fluidos supercríticos (SFE)

En la ultima década se han comercializado equipos instrumentales para ambas técnicas y su empleo ha crecido rápidamente.

propiedades de los fluidos supercr ticos
Propiedades de los fluidos supercríticos

La Tc de una sust. es la temp. por encima de la cual no puede existir en fase liquida independientemente de la presión.

La presión de vapor de una sust. A su temp. Critica es su presión critica.

Una sust. a t y p por encima de su t y p critica (punto critico) se denominan FLUIDOS SUPERCRITICOS

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Una propiedad importante esta relacionada con sus densidades elevadas (.2 a .5 g/cm3), es su notable capacidad para disolver moléculas grandes no volátiles.

Una segunda propiedad notable es que los analitos disueltos en ellos pueden ser fácilmente recuperados por el procedimiento simple de permitir que las disoluciones se equilibren con la atmósfera a temperaturas relativamente bajas.

ventajas fsc
Ventajas (FSC)
  • Baratos
  • Inocuos
  • No son sustancias toxicas (se puede evaporar libremente en la atmósfera sin efectos ambientales dañinos).
  • Las difusividades de los solutos son de orden de magnitud más alta que en los líquidos y que las viscosidades son un orden de magnitud más bajas que la de disolventes líquidos.
cromatograf a de fluidos supercr ticos
Cromatografía de fluidos supercríticos

La SFC es una modalidad hibrida entre la cromatografía de gases y la de líquidos que combina alguna de las mejores características de cada una de ellas.

Esta es importante porque permite la separación y determinación de un grupo de compuestos que no son manipulados convenientemente ni por la cromatografía de gases ni por la de líquidos.

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Estos compuestos son:
  • Los compuestos no volátiles o térmicamente lábiles para los que la cromatografía de gases es inaplicable.
  • Los compuestos que tienen grupos funcionales que no son detectables por las técnicas espectroscópicas o electroquímicas empleadas en cromatografía de líquidos.
instrumentaci n y variables de operaci n
Instrumentación y variables de operación.

Las presiones y temperaturas necesarias para originar los FS se ajustan bien dentro de los límites de trabajo de un equipo de HPLC.

Un restrictos típico para una columna tubular abierta de 50 a 100 μm consiste en un capilar de 2 a10 cm. De longitud y 5 a 10 μm de diámetro el cual esta directamente unido al extremo final de la columna.

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Un instrumento comercial de SFC esta equipado habitualmente con uno o más microprocesadores que permiten el control de las variables instrumentales tales como: la presión de bombeo, la temperatura del horno y el funcionamiento del detector.
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Diagrama esquemático del equipo instrumental de cromatografía de fluidos supercríticos.

efectos de la presi n
Efectos de la presión

Las variaciones de presión en SFC tienen un efecto muy marcado sobre el factor de retención o de capacidad K´ este es una consecuencia del incremento de la densidad de la fase móvil a medida que aumenta la presión.

La mayoría de los perfiles de presión utilizados en SFC son: presión constante (isobárico) para un periodo de tiempo dado seguidos de un aumento lineal o asintótico de la presión hasta alcanzar el valor de la presión final.

fases estacionarias
Fases estacionarias.

En SFC se emplean tanto columnas abiertas como columnas rellenas, aunque las primeras son más empleadas.

Las columnas abiertas son similares a las columnas de sílice fundida con recubrimientos internos de varios tipos de siloxanos enlazados y de enlaces cruzados.

fases m viles
Fases móviles

La fase móvil utilizada es el CO2 es el disolvente excelente para un conjunto de moléculas orgánicas no polares.

La Tc del CO2 es 31º y su Pc 72.9 atm. Lo cual permite jugar con una banda amplia de temperaturas y presiones sin superar las condiciones de operación de un equipo de HPLC moderno.

detectores
Detectores

EL detector de ionización de llama es de respuesta universal a compuestos orgánicos, de elevada sensibilidad y exento de problemas en general.

Los espectrómetros de masas también se pueden adaptar como detectores mas fácilmente para SFC que para HPLC.

comparaci n de la cromatograf a de fluidos supercr ticos con otros tipos de cromatograf as
Comparación de la cromatografía de fluidos supercríticos con otros tipos de cromatografías.

Al igual que en la cromatografía de gases, la cromatografía de fluidos supercríticos es intrínsecamente más rápida que la cromatografía de líquidos debido que la viscosidad más baja hace posible obtener velocidades de flujos más elevados.

Las velocidades de difusión en la SFC son intermedias entre la de los gases y los líquidos.

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En la cromatografía de gases, la fase móvil sirve para el desplazamiento de zona.

En la cromatografía de líquidos, la fase móvil sirve no solo para el transporte de los solutos, sino que también interacciona con ellos modificando los factores de selectividad.

Eficacia de una columna, la elusión con una fase móvil (HPLC) CO2 supercrítico.

aplicaciones
APLICACIONES

La Cromatografía de fluidos supercríticos se ha aplicado a la separación de un conjunto de productos entre ellos:

* Fármacos * Tensoactivos

* Alimentos * Polimeros

* Pesticidas * Explosivos

* Herbicidas * Propelentes

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La fase móvil utilizada fue CO2 a 140°C y un detector de ionizacion de llama

Compara el campo de aplicación de la cromatografias

extraccion con fluidos supercriticos
EXTRACCION CON FLUIDOS SUPERCRITICOS

Un metodo analitico de separacion idealmente, deberia ser rapido sencillo y barato; deberia producir recuperaciones cuantitativas de los analitos sin perdidas o degradaciones y pocos o nulos productos de desecho.

A mediados de los 80´ se empezaron a utilizar los fluidos para la separacion de analitos de la matriz de muchas muestras para la industria debido a que este tipo de reactivos evita muchos problemas.

ventajas de la extraccion sfe
VENTAJAS DE LA EXTRACCION SFE
  • La velocidad de transferencia de masa entre la matriz la muestra y el fluido de extracción (de 10 a 60 min.)
  • El poder disolvente de un SFE
  • Las recuperaciones de los analitos son sencillas
  • Algunos fluidos son baratos inertes y no tóxicos se les puede eliminar fácilmente dejándolos a temperatura ambiente
instrumentacion
INSTRUMENTACION

Es relativamente sencilla se compone de: una fuente o deposito de fluidos, una bomba de desplazamiento, una válvula para controlar el flujo y una válvula de salida.

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El sistema SFE puede actuar de dos modos 1.- Extracción dinámica: el SFE fresco llega continua mente a la muestra y la sustancia extraída fluye continuamente hacia el recipiente y tiene lugar la despresurización.

2.- Extracción estática: la válvula entre la cubeta de extracción y el restrictor esta cerrada y la cubeta de extracción esta presurizada en condiciones estáticas.

eleccion del fs
ELECCION DEL FS

La sustancia mas usada es el CO2 o el CO2 con un modificador orgánico.

La elección se determina a partir de la polaridad y la solubilidad de los analitos.

El C02 es excelente para especies no polares como alcanos y terpenos; y relativamente bueno para hidrocarburos aromáticos, aldehídos, esteres, alcoholes y grasas.

extracciones independientes y en linea
EXTRACCIONES INDEPENDIENTES Y EN LINEA

En linea.- El efluente del restrictor, después de la despresurización es transferido directamente a un sistema cromatografico, su ventaja es mayor sensibilidad debido a que no hay dilución de los analitos.

Independiente.-Los analitos se recogen por inmersión del restrictor en unos pocos milímetros del disolvente dejando que el ESF se evapore en el aire, los analitos son identificados por medios opticos.