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Fundamentos de Química Analítica

Duglas Skoog

Chapter 32

Cromatografía de gases - all with Video Answers

Educators


Chapter Questions

13:46

Problem 1

¿En qué difiere la cromatografía gas-líquido de la cromatografía gas-sólido?

Jennifer Stoner
Jennifer Stoner
Numerade Educator

Problem 2

¿Por qué la cromatografía gas-sólido no se utiliza tanto como la cromatografía gas-líquido?

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Problem 3

¿Qué tipo de mezclas son separadas por cromatografía gas-sólido?

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19:32

Problem 4

¿Qué tipos de medidores de flujo son utilizados en CG?

Gordon  Ayadju
Gordon Ayadju
Numerade Educator

Problem 5

Describa un cromatograma y explique qué tipo de información contiene.

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Problem 6

¿Qué significa programar la temperatura en la cromatografia de gases?

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Problem 7

Describa las diferencias físicas entre las columnas capilares y las empacadas. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de cada una?

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Problem 8

¿Qué variables se deben controlar si se desea obtener datos cualitativos satisfactorios de los cromatogramas?

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Problem 9

¿Qué variables se deben controlar si se desea obtener datos cuantitativos satisfactorios de los cromatogramas?

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Problem 10

Describa el principio en que se basa cada uno de los siguientes detectores de CG: a) conductividad térmica, b) ionización por flama, $c$ ) captura de electrones, $d$ ) termoiónico y $e$ ) fotoionización.

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Problem 11

¿Cuáles son las principales ventajas y limitaciones de cada uno de los detectores enlistados en el problema 32.10?

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Problem 12

¿Qué son los métodos acoplados de cromatografía de gases? Describa brevemente tres métodos acoplados.

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Problem 13

¿Qué son las columnas tubulares abiertas megaboro? ¿Por qué se utilizan?

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Problem 14

¿En qué difieren las siguientes columnas capilares? a) columnas PLOT b) columnas wCOT $c$ ) columnas SCOT

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Problem 15

¿Por qué las fases estacionarias de la cromatografía de gases suelen ser enlazadas o entrecruzadas? ¿Qué significan estos términos?

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Problem 16

¿Qué propiedades debe tener la fase estacionaria líquida para la cromatografía de gases?

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Problem 17

¿Cuáles son las ventajas de las columnas capilares de sílice fundida comparadas con las columnas de vidrio o de metal?

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Problem 18

¿Cuál es el efecto del grosor de la película de la fase estacionaria en los cromatogramas de gas?

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Problem 19

Enumere las variables que conducen a a) un ensanchamiento de las bandas $\mathrm{y} b$ ) una separación de las bandas en la cromatografía de gas-líquido.

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Problem 20

Un método para la determinación cuantitativa de la concentración de los componentes de una mezcla analizada por cromatografía de gases es el método de la normalización de áreas. En este método es necesaria la elución completa de todos los componentes de la mezcla. El área de cada pico es entonces medida y corregida para las diferencias en la respuesta del detector para los diferentes eluidos. Esta corrección se logra al dividir el área por un factor de corrección determinado empíricamente. La concentración del analito se encuentra a partir de la proporción de esta área corregida con el área total corregida de todos los picos. Para un cromatograma que contiene tres picos, las áreas relativas encontradas fueron de $16.4,45.2$ y 30.2 en orden creciente del tiempo de retención. Calcule el por ciento de cada compuesto si las respuestas relativas del detector fueron $0.60,0.78$ y 0.88 , respectivamente.

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Problem 21

Las áreas de los picos y las respuestas relativas del detector son utilizadas para determinar la concentración de cinco especies en una muestra. Debe utilizarse el método de la normalización del área descrito en el problema 32.20. Las áreas relativas para los cinco picos cromatográficos están en la tabla que se muestra a continuación. También se muestran las respuestas relativas del detector. Calcule el porcentaje de cada componente en la mezcla.
$$
\begin{array}{ccc}
\text { Compuesto } & \begin{array}{c}
\text { Área del pico } \\
\text { relativa }
\end{array} & \begin{array}{c}
\text { Respuesta del } \\
\text { detector relativa }
\end{array} \\
\hline \text { A } & 32.5 & 0.70 \\
\text { B } & 20.7 & 0.72 \\
\text { C } & 60.1 & 0.75 \\
\text { D } & 30.2 & 0.73 \\
\text { E } & 18.3 & 0.78
\end{array}
$$

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Problem 22

Para los datos del ejemplo anterior, compare el método de los estándares externos con el método del estándar interno. Grafique la altura del pico del analito contra el por ciento del analito y determine la especie desconocida sin utilizar los resultados del estándar interno. ¿Sus resultados son más precisos utilizando el método del estándar interno? De ser así, explique por qué motivos.

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Problem 23

Desafío: El cinamaldehído es el componente responsable del sabor de la canela. También es un potente compuesto antimicrobiano presente en su aceite esencial (véase M. Friedman, N. Kozukue, y L. A. Harden, J. Agric. Food Chem., 2000, 48, 5702, DOI: 10.1021/ jf000585g). En la figura se observa la respuesta CG de una mezcla artificial que contiene seis componentes del aceite esencial y benzoato de metilo como estándar interno.
Graph can't copy
Cromatograma (Tomado de M. Friedman, N. Kozukue, y L.A. Harden, J. Agric. Food Chem., 2000, 48, 5702. Copyright 2000 American Chemical Society.)
a) La siguiente figura es una ampliación ideal de la región cercana al pico del cinamaldehído.
Graph can't copy
Determine el tiempo de retención para el cinamaldehído.
b) A partir de la figura en la parte $a$ ), determine el número de platos teóricos para la columna.
c) La columna de sílice fundida era de 0.25 mm 30 cm con una película de $0.25 \mu \mathrm{~m}$. Determine la altura equivalente a un plato teórico a partir de los datos en los incisos $a$ ) y $b$ ).
d) Se obtuvieron datos cuantitativos utilizando el benzoato de metilo como estándar interno. Se obtuvieron los siguientes resultados para las curvas de calibración del cinamaldehído, el eugenol y el timol. Los valores debajo de cada componente representan el área del pico del componente dividida entre el área del pico del estándar interno.
$$
\begin{array}{cccc}
\hline \begin{array}{c}
\text { Concentración, } \\
\text { mg muestra/ } \\
\mathbf{2 0 0} \mu \mathrm{L}
\end{array} & \text { Cinamaldehído } & \text { Eugenol } & \text { Timol } \\
\hline 0.50 & & 0.4 & \\
0.65 & & & 1.8 \\
0.75 & 1.0 & 0.8 & \\
1.10 & & 1.2 & \\
1.25 & 2.0 & & \\
1.30 & & & 3.0 \\
1.50 & 3.1 & 1.5 & \\
1.90 & 4.0 & 2.0 & 4.6 \\
2.50 & & & 5.8
\end{array}
$$
Determine las ecuaciones de la curva de calibración para cada componente. Incluya los valores de $R^2$.
e) A partir de los datos en la parte $d$ ), determine cuál de los componentes tiene la mayor sensibilidad en la curva de calibración y cuál tiene la menor.
f) Una muestra que contiene los tres aceites esenciales en la parte $d$ ) dio las áreas de los picos relativas al área del estándar interno: cinamaldehído, 2.6; eugenol, $0.9 ; \mathrm{y}$ timol, 3.8. Determine las concentraciones de cada aceite en la muestra y las desviaciones estándar de las concentraciones.
g) Se realizó un estudio de la descomposición del cinamaldehído en aceite de canela. El aceite fue calentado durante varios tiempos a diferentes temperaturas. Se obtuvieron los siguientes datos:
$$
\begin{array}{ccc}
\hline \text { Temp, }{ }^{\circ} \mathbf{C} & \text { Tiempo, min } & \text { \% de cinamaldehído } \\
\hline 25, \text { inicial } & & 90.9 \\
40 & 20 & 87.7 \\
& 40 & 88.2 \\
& 60 & 87.9 \\
60 & 20 & 72.2 \\
& 40 & 63.1 \\
& 60 & 69.1 \\
100 & 20 & 66.1 \\
& 40 & 57.6 \\
& 60 & 63.1 \\
140 & 20 & 64.4 \\
& 40 & 53.7 \\
& 60 & 57.1 \\
180 & 20 & 62.3 \\
& 40 & 63.1 \\
& 60 & 52.2 \\
200 & 20 & 63.1 \\
& 40 & 645 \\
& 60 & 63.3 \\
210 & 20 & 74.9 \\
& 40 & 73.4 \\
& 60 & 77.4 \\
\hline
\end{array}
$$
Utilice anova para determinar si hay un efecto de la temperatura sobre la descomposición del cinamaldehído. De la misma manera, determine si hay un efecto del tiempo de calentamiento.
b) Con los datos cel inciso g ), asuma que la descomposición empieza a $60^{\circ} \mathrm{C}$. Pruebe la hipótesis que plantea que no hay efecto de la temperatura ni del tiempo.

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