Tem a 2: Tratam iento de m uestras y técnicas de separación de

Tem a 2:Tratam iento de m uestras y
técnicas de separación de analitos.
ecosistem a
(¿contam inado?)
tom a y
preparación
Tratam iento de m uestras (algunas directrices)
m uestra
1) Tom a de una m uestra representativa:réplica en
m iniatura delsistem a real
2) Transform ación en la form a quím ica y física (sólido,
líquido,gas) y la concentración adecuadas al
m étodo analítico que se va a em plear
sólido, líquido o gas
técnica
analítica
UN EJEMPLO DE MOLÉCULAS SUSCEPTIBLES DE
SER SEPARADAS MEDIANTE CROMATOGRAFÍA
3) Sies posible,extracción delanalito de interés o de
especies interferentes en las m edidas analíticas
4) H om ogeneizado de la m uestra para elanálisis:
pulverizado de sólidos,hom ogeneizado de m ezclas y
disoluciones
5) M étodos “de cam po”:m edidas in-situ,teledetección.
Ejem plo de un análisis quím ico:
Cuantificación de cafeína y teobrom ina en chocolate
Paso 1:extracción de la m ateria grasa
Paso 2:extracción de los analitos
Paso 3:separación de los analitos
1
D etección por absorción
U ltravioleta a 254 nm
Paso 4:Calibrado delm étodo
y análisis de datos
M uestreo:algunas consideraciones
Recta de calibrado para cada analito
¿Q ué cantidad de m uestra es necesaria?
¿Q ué cantidad de m uestra es necesaria?
M edidas de 24N a en elhígado
m ezcla de dos especies A y B con
fracciones m olares p y q,respectivam ente
Sise cogen N partículas de la m uestra com o
analito para realizar una m edida se tiene:
Partículas A : N A = N ⋅ p
Partículas B: N B = N ⋅ q
desviación estándar en N A y N B : s =
N ⋅p⋅q
desviación relativa (% ) R A = s/N A x 100
R B= s/N B x 100
(porcentaje m ayor para las com ponentes m inoritarias)
Constante de m uestreo Z :m asa de analito talque R= 1%
M étodos de transform ación y extracción de gases
- disolución
- condensación
- atrapam iento
quím ico
líquido o
disolución
gas
- congelación
- adsorción sobre
superficies
x
valor
m edio
sólido
s (desviación estándar)
R = s/x %
desviación relativa
K
M asa de m uestra
M asa necesaria sise
requiere un valor de R:
M = Z/R2
M étodos de transform ación y extracción de líquidos
- evaporación
- ebullición
- volatilización de llam a
o electroquím ica
líquido o
disolución
- precipitación
- congelación
- adsorción en
poros y superficies
gas
sólido
extracción líquido-líquido
2
M étodos de transform ación y extracción de sólidos
- fusión
- disolución
- digestión
- extracción por
recirculación y
supercrítica
sólido
líquido o
disolución
- evaporación/desorción
- com bustión
- ablación (láser,eléctrica)
- bom bardeo (iones)
D igestión de sólidos:
disolución con ácidos,bases,agentes oxidantes
(H Cl,H N O 3,H 2SO 4,H 3PO 4,H F,N aO H ,...)
disolución ácida de m etales: M + nH + → M
n+
+ (n/2)H 2
problem a: se form an m uchas sustancias volátiles.
Se deben usar reactores cerrados y paredes gruesas
protonación de aniones de la m uestra:H 2CO 3 (→ CO 2),
H 2S,PH 3,H 3BO 3 ,...
form ación de haluros m etálicos volátiles:H gCl2,SnCl4,
gas
A lgunos disolventes típicos en A nálisis Q uím ico
(una tabla m as com pleta en S.Lago et al.J.Phys.Chem .101,6763,(1997))
Extracción de analitos con disolventes
Isooctano (99ºC)
Fam ilias de analitos y su polaridad
Polaridad Interm edia débil
Éteres
Cetonas
Ésteres
A m inas terciarias
N itritos
Polaridad Interm edia fuerte
A lcoholes
Á cidos carboxílicos
Fenoles
A m inas prim arias y secundarias
N itrilos
Polaridad Fuerte
Polihidroxialcoholes
A m inoalcoholes
H idroxácidos
Á cidos polipróticos
Polifenoles
Tolueno (101ºC)
Benceno (80ºC)
Polaridad decreciente
N o Polares
H idrocarburos saturados
y arom áticos
M ercaptanos y sulfuros
D isolvente (pto. Ebullición norm al)
Hexano (69ºC)
(tabla 24.2 libro de H arris)
Diclorometano (39ºC)
Acetato de Etilo (77ºC)
Cloroformo (61ºC)
Etanol (78ºC)
Acetona (56ºC)
Dimetilsulfóxido (189ºC)
Metanol (64ºC)
Agua (100ºC)
inm iscibles
Extracción en fase sólida
D isolución de
la m uestra
M étodos de separación y extracción de analitos
Extracción:Pasar un soluto de una m atriz a otra
disolvente 2
disolvente 3
Extracción Líquido-líquido
V
M uestra:
disolvente 1
con analitos
Fase 1
V
Fase 1
V
Fase 2
(V A = V B)
m atriz
sólida
Coeficiente de reparto
de un analito entre dos
m atrices (o fases)
disolvente 1
m iscibles
[C]2
K = [C]
1
K=0.5
K=5
disolvente 2 disolvente 3
3
Extracción líquido-líquido
Extracción
líquido-líquido
en m odo continuo
(analito no volátil)
D isolventes inm iscibles
Coeficiente de reparto y
Eficiencia de extracción
condensador
(refrigerado)
Fase orgánica
Fase acuosa
D isolventes orgánicos
CCl4,CH Cl3
tolueno,hexano,
benceno
m uestra
[C]2 = (1-q) n /V 2
m uestra
[C]1 = q n /V 1
disolvente
extractor
m enos denso
disolvente
extractor
m ás denso
calor
Separación crom atográfica clásica en colum na
Crom atografía de gases
Los analitos A y B fluyen con velocidades distintas
a través delm aterialde la colum na (fase estacionaria)
Por su distinta interacción con elm ism o
D isolvente con
S olutos A y B
(fase m óvil)
M uestra con
analitos
A ,B,C ,D
detector
D
horno
señal
A
Relleno de la colum na
(fase estacionaria)
H orno con colum na
de separación
crom atográfica
B
B
A
C
tiem po
Los analitos A ,B,C,D ,etc fluyen con velocidades distintas
Em erge sólo disolvente
B
em erge
A
em erge
a través de la colum na por su distinta interacción con la m ism a
M ayor interacción = m ayor tiem po de retención
U n ejem plo:
Separación de hidrocarburos saturados (alcanos) lineales por
Crom atografía de gases con Tem peratura program ada
Colum nas crom atográficas m odernas
Tem peratura
Program ada
50º-250º en 8 m in.
Colum na abierta
(crom atografía de gases)
Fase estacionaria
(sólida o líquida)
grosor 0.1 - 5 µm
diám etro interno
colum na 0.1 - 0.5 m m
Colum na em paquetada
(crom atografía de líquidos)
Fase estacionaria
(sólido poroso)
diám etro interno
colum na 1 - 5 m m
4
Com posición del“Chapapote” delPrestige
Vertido del
Prestige
Fuelpesado (residuo de la destilación delpetróleo crudo)
U tilización
- com bustión industrial(centrales térm icas,hornos,cem enteras) y
- com bustible de barcos con m otores diesellentos,de gran potencia
H idrocarburos
Saturados
Com posición
(fuente:Laboratorio Le-Cedre (Francia) http://www.le-cedre.fr/fr/prestige)
Técnica U tilizada:Crom atografía de gases con
detección por Espectrom etría de m asas
Resultados
H idrocarburos saturados 25 %
H idrocarburos arom aticos 50 %
Resinas 10 % A sfaltenos 25 %
H idrocarburos
A rom áticos
5