Características de las columnas cromatográficas en CGL

En cromatografía gas-líquido (CGL) la columna es un elemento esencial, pues en ella tienen lugar los procesos físico-químicos en los que se fundamenta la separación. Se utilizan dos tipos de columnas:

  • Columnas empaquetadas, empacadas o de relleno
  • Columnas tubulares abiertas o capilares

Las columnas de relleno fueron las primeras en ser utilizadas, pero su uso ha disminuido notablemente debido al gran desarrollo y a la mayor rapidez y eficacia de de las columnas capilares.

Columnas de relleno

Las columnas de relleno actuales se fabrican con tubos de vidrio o de algún metal, como cobre, acero inoxidable o aluminio. Tienen un diámetro de 2 a 5 mm y una longitud que varía entre 0’5 y 5 m, aproximadamente, y van enrolladas en forma helicoidal, con diámetros comprendidos entre los 10 y los 30 cm, que permiten su emplazamiento en el interior del horno, que permite el control de la temperatura de trabajo.

Los tubos se rellenan con un material sólido, que actúa como soporte sólido inerte de la fase estacionaria líquida (en la cromatografía de gas-sólido actuaría como adsorbente). El material empleado como soporte sólido debe ser homogéneo y estar formado por partículas pequeñas, que sean resistentes y proporcionen una elevada área superficial. Es muy frecuente el uso de tierra de diatomeas, que es un material sedimentario rico formado por esqueletos silíceos fosilizados de dichas algas unicelulares y que posee una estructura porosa que proporciona una gran superficie de contacto con la fase estacionaria (o con la fase móvil en cromatografía gas-sólido).

diatomea

Cuando estudiamos la ecuación de van Deemter vimos que el tamaño de las partículas del relleno guardaba relación con la efectividad de la columna, ya que al disminuir el diámetro de partícula se minimiza el efecto de la difusión en remolino, por lo que la altura de plato también disminuye. Sin embargo, la diferencia de presión del gas portador varía inversamente con el cuadrado del diámetro de la partícula. Por lo tanto, existe un límite inferior en el tamaño de las partículas empleadas, en torno a 0’1 mm, para poder mantener una tasa de flujo aceptable.

Columnas capilares

Las columnas tubulares abiertas o capilares empleadas en CGL son tubos de gran longitud y diámetro muy pequeño en cuya superficie interna se fija la fase estacionaria líquida, y que se enrollan helicoidalmente en el interior del horno termostatizado.

columnas-capilares

En cromatografía CGL se emplean básicamente dos tipos de columnas capilares:

  • Columnas tubulares abiertas de pared revestida (WCOT, wall-coated open tubular columns). En un principio se fabricaban con acero inoxidable, aluminio, cobre, plástico o vidrio y, posteriormente, se emplearon las columnas tubulares abiertas con pared revestida de sílice fundida (FSWT). La pared interior está recubierta de una fase estacionaria líquida. Las columnas de menor diámetro ofrecen una mayor resolución, pero su uso requiere sistemas de inyección con división y un sistema de detección más sensible.
  • Columnas tubulares abiertas revestidas con soporte (SCOT, support-coated open tubular columns). La superficie interna de la columna está recubierta de una capa delgada (unos 30 μm) de material de soporte (como la tierra de diatomeas) sobre la que se fija la fase estacionaria.

Las columnas capilares ofrecen mayor resolución, rapidez y sensibilidad que las columnas empaquetadas. En general, la efectividad de una columna SCOT es menor que la de una columna WCOT.

Los soportes, rellenos y columnas de sílice forman grupos silanol (–SiOH) en su superficie mediante hidrólisis debida a la humedad. Estos grupos tienen gran afinidad por las moléculas orgánicas polares y tienden a retenerlas por adsorción, degradando la calidad de la separación. Para evitar este problema los grupos silanol pueden desactivarse si se tratan con dimetilclorosilano (DMCS) antes de proceder a su revestimiento con la fase estacionaria:

silanol

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