Métodos analíticos de separación. Seminario 11.

QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL. PROBLEMAS 11, primera parte.
MÉTODOS ANALÍTICOS DE SEPARACIÓN. CROMATOGRAFÍA GASEOSA
1- Una columna cromatográfica de 91,5 cm de longitud, operada a 53ºC, está rellena con 7,5 g de Chromosorb P como
soporte inerte y 2,5 g de divinilftalato como fase estacionaria (densidad: 0,9712 g/ml a 53ºC). La temperatura ambiente es
20ºC y la velocidad de carta 2,5 cm/min.
Compuesto
F0 (ml/min)
t’R (cm)
P0 (torr)
Pi (torr)
Benceno
48,0
52,0
758
1222
Ciclohexeno
51,7
42,1
752
1239
Ciclohexano
52,6
31,0
752
1244
Calcular para cada componente:
a) El volumen de retención ajustado.
b) El volumen de retención neto ajustado.
c) El volumen de retención específico a 0ºC.
d) El coeficiente de partición.
2- En el problema anterior el ancho de base de cada pico fue de 9,1 cm para benceno, 7,4 cm para ciclohexeno y 5,4 cm para
ciclohexano. Calcular el número de platos efectivo y la altura de plato para la columna.
3- Una columna cromatográfica de 45,7 m de longitud es operada en condiciones tales que el hexanoato de metilo presenta
un factor de capacidad de 0,18 y el octanoato de metilo de 0,12.
a) Determinar en qué grado se resuelven los picos de cada compuesto cuando el número de platos teóricos es de
40000.
b) Calcular cuántos platos teóricos se requieren para tener una resolución Rs=1,5.
c) ¿Qué altura equivalente de platos se obtiene?
d) ¿Qué resolución se obtiene si la longitud de la columna se duplica?
4- Con un cromatógrafo gas‐líquido con una columna de relleno de 40 cm se obtuvieron los siguientes datos:
Compuesto
Tiempo de retención (min)
Aire
Ancho de base de pico, w (min)
1,9
-
Metilciclohexano
10,0
0,76
Metilciclohexeno
10,9
0,82
Tolueno
13,4
1,06
Calcular:
a) El número de platos promedio a partir de los datos.
b) La altura promedio de plato para la columna.
c) La resolución para:
i. El metilciclohexeno y el metilciclohexano.
ii. El metilciclohexeno y el tolueno.
d) Discuta el orden de elución de los compuestos si la columna tiene como fase estacionaria esqualano
(hidrocarburos alifáticos lineales).
Respuestas.
2- Número efectivo de platos para cada componente: N ef(benceno)=523, Nef(ciclohexeno)=518, Nef(ciclohexano)=528.
Altura efectiva de plato para cada componente: Hef(ben)=0,175cm/plato, Hef(ciclohexe)=0,177cm/plato, H ef(ciclohexa)=0,174cm/plato.
3- a) Resolución: Rs=2,54. b) N=14400. c) H=3,30x10-3m/plato. d) Rs=3,5.
4- a) Número medio de platos=2719. b) Altura media de plato=0.015cm/plato. c) i. Rs=1,14, ii. Rs=2,66, iii. Rs=3,74.
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QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL. PROBLEMAS 11, segunda parte
MÉTODOS ANALÍTICOS DE SEPARACIÓN. CROMATOGRAFÍA GASEOSA
1- Suponga que los tiempos de retención sin ajustar de un cromatograma son: para aire 0,5 min, para n-octano 14,3 min,
para un desconocido 15,7 min y para n-nonano 18,5 min. Calcule el índice de Kovats para el compuesto desconocido. ¿Podría
calcular el índice de Kovats si no dispone de n-nonano pero si n-decano, cuyo tiempo de retención es 23,4 min?
2- Los tiempos de retención ajustados para los alcoholes etílico, n-propílico y n-butílico empleando una columna de relleno
recubierto de aceite de silicona son 0,69, 1,51 y 3,57 respectivamente. Predecir los tiempos de retención para los dos
miembros siguientes de la serie homóloga.
3- En la siguiente tabla se muestran las áreas relativas de pico obtenidas para los picos de cinco esteroides separados por
cromatografía gaseosa así como también las respuestas relativas del detector a los cinco compuestos. Calcular el porcentaje
de cada compuesto en la mezcla.
Compuesto
Área relativa de pico
Respuesta relativa del detector
Dehidroepiandrosterona
27,6
0,70
Estradiol
32,4
0,72
Estrona
47,1
0,75
Testosterona
40,6
0,73
Estriol
27,3
0,78
4- Los factores de respuesta para el p-xileno y el tolueno (relativos al benceno, al cual se le asigna el valor unitario) fueron
0,57 y 0,792, respectivamente. Calcular el porcentaje de cada componente en dos muestras de los tres solventes, cuyos
cromatogramas arrojaron las siguientes alturas de pico en mm:
Muestra
benceno
p-xileno
tolueno
1
98
87
86
2
85
35
42
Las mediciones se efectuaron en base a las alturas de los picos.
5- Explicar qué efecto causaría cada una de las siguientes variaciones en la altura de plato de una columna:
a) Incremento de la cantidad relativa de fase estacionaria respecto del relleno de la columna.
b) Disminución de la velocidad de inyección de la muestra.
c) Incremento de la temperatura de la cámara de inyección.
d) Incremento de la velocidad de flujo.
e) Reducción del tamaño de partícula del relleno.
f) Disminución de la temperatura de la columna.
Respuestas.
1- Índice de Kovats para el componente i: I(i)=836,37.
2- t’R(5C-OH)=7,94min, t’R(6C-OH)=18min.
3-%Dehidro.=14,99, %Estradiol=18,10, %Estrona=27,40, %Testos.=23,00, %Estriol=16,52.
4- Muestra 1: %Benceno=45,43, %p-Xileno=22,99, %Tolueno=31,58.
Muestra 2: %Benceno=61,50, %p-Xileno=14,43, %Tolueno=24,07.
5- Resolver utilizando la ecuación de van Deemter y la dependencia de los términos de la misma con las variables que se plantean en el
ejercicio.
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