Cromatografia: conceptes, GC i HPLC — fórmules i consells

1. Conceptes fonamentals

La cromatografia separa components entre una fase mòbil (FM) i una fase estacionària (FE).

• Temps de retenció (tr): Temps que triga l'analit a sortir.
• Temps mort (tm): Temps que triga a sortir la fase mòbil o un component que no interacciona gens amb la FE.
• Factor de retenció (k): k = (tr - tm) / tm (idealment entre 1 i 10).

🧮 Fórmules d'eficàcia i resolució

• Nombre de plats teòrics (N): Mesura l'eficàcia (com més gran, millor).

  N = 16 · (tr / wb)² (adimensional). (wb: amplada a la base del pic)

  • Alçada del plat (H): H = L / N (L longitud de la columna. Com més petita la H, millor).

• Resolució (Rs): Capacitat per separar dos pics (A i B).

  Rs = 2 · (trB - trA) / (wbA + wbB)

  • Rs ≥ 1.5: Separació total (línia de base neta).

2. Cromatografia de gasos (GC)

S'utilitza per a mostres volàtils. La fase mòbil (FM) és un gas inert (He, H₂, N₂).

Fase estacionària (FE): PDMS (pel·lícula de fase estacionària).

• Columnes: Les capil·lars són preferibles a les farcides (més N i millor Rs).

• Detectors (IMPORTANT):

  1. TCD (Detector de conductivitat tèrmica): Universal (detecta gairebé tot). Poc sensible (ppm).
  2. FID (Detector d'ionització per flama): Per a compostos orgànics. Molt sensible (ppb).
  3. ECD (Detector de captura electrònica): Per a halogenats (clor, brom) i pesticides. Extremadament sensible (ppt).

3. Cromatografia líquida (HPLC)

S'utilitza per a mostres que no es poden evaporar o que són termolàbils.

• Fase inversa (La que sovint surt a l'examen):

  • FE: Apolar (columna C18 o similar).
  • FM: Polar (aigua, metanol, acetonitril).

  • Ordre de elució:

    1. Primer: els més polars (volen anar amb l'aigua).
    2. Últim: els més apolars (es queden adsorbits al C18).

4. El truc de la polaritat ("DNI" de les molècules)

Per saber qui surt abans o quin dissolvent és millor, segueix aquest ordre de més polar a menys polar:

1. Aigua (H₂O).
2. Àcids carboxílics (grup -COOH).
3. Alcohols (grup -OH, ex.: metanol).
4. Carbonils (cetones/èsters, ex.: acetona).
5. Hidrocarburs aromàtics (benzè, naftalè).
6. Hidrocarburs alifàtics (hexà, ciclohexà).

Regla d'or: "Similars dissolen similars". El benzè (apolar) dissoldrà el naftalè (apolar). L'aigua (polar) dissoldrà el metanol (polar).

💡 Consell final per a l'examen

Si et demanen com millorar una separació on els pics estan molt junts (Rs < 1.5):

• En GC: Augmenta la longitud de la columna o disminueix la temperatura; també pot ajudar canviar la velocitat del gas transportador.
• En HPLC: Canvia la composició de la fase mòbil (per exemple, posa més aigua en fase inversa per retenir més els compostos apolars) o utilitza una columna amb millor eficiència.