Detectores en cromatografía de gases: tipos, principios y aplicaciones

Resumen

El documento describe los principales detectores utilizados en cromatografía de gases, divididos en universales y específicos. Explica el funcionamiento, la sensibilidad, los límites de detección y las ventajas o desventajas de cada uno, entre ellos el TCD, el espectrómetro de masas, el FID y el detector de captura electrónica.

Puntos clave

El detector de conductividad térmica (TCD) es universal, poco sensible y se basa en la conductividad térmica de la fase móvil medida en un filamento de wolframio.
El espectrómetro de masas (MS) es universal, de sensibilidad relativamente elevada e identifica compuestos con seguridad total.
El acoplamiento del MS con el cromatógrafo de gases requiere un sistema de transferencia que elimine la fase móvil, sencillo para gases y complicado para líquidos.
El detector de ionización en llama (FID) es específico para compuestos orgánicos, como los hidrocarburos, y consigue límites de detección muy bajos.
El detector de captura electrónica (DCE) ofrece los mejores límites de detección y utiliza una placa de 63Ni como emisor de radiación beta.
El DCE solo se aplica a compuestos con grupos electronegativos, como -NO₂ y halógenos, y evita interferencias de compuestos no electronegativos.

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Detectores en Cromatografía de Gases

Detectores Universales

1. Detector de Conductividad Térmica (TCD)

Universal, poco sensible, mecanismo sencillo y económico. Se basa en la medida de la **conductividad térmica** de la fase móvil. La conductividad térmica del gas utilizado es mucho más elevada que la de la mayoría de compuestos orgánicos.

La señal se mide en un **filamento de wolframio**. En el detector, habrá una señal constante, máxima para los gases nobles, que disminuirá considerablemente al pasar los analitos. Se requiere una concentración de analito bastante elevada para obtener una señal suficientemente modificada. Esto se debe a su **poca sensibilidad**, lo que implica un **límite de detección** relativamente alto (requiere alta concentración).

Esta poca sensibilidad lo hace bastante limitado, pero tiene la ventaja de ser **universal**: cualquier analito que conduzca dará señal.

2. Espectrómetro de Masas (MS)

Detector **universal**, aplicable a cualquier especie y con una **sensibilidad** relativamente elevada. Es globalmente el **mejor detector**, pues identifica compuestos con **seguridad total**.

El acoplamiento del espectrómetro de masas con el cromatógrafo de gases es relativamente sencillo, con la peculiaridad de que el primero trabaja a **presiones muy bajas (vacío)** y el segundo a la **presión atmosférica**. Por tanto, se requiere un **sistema de transferencia** que elimine la **fase móvil (FM)**.

Para GC, en el caso de gases, este proceso es relativamente sencillo; para líquidos, es bastante complicado. Es por eso que el hecho de que la GC no tenga una **fase móvil condensada** es una gran ventaja, pues la fase gaseosa es fácil de eliminar.

Detectores Específicos

A continuación, se presentan los **detectores específicos**, caracterizados por su **alta sensibilidad**, útiles si solo se desea detectar un tipo de analito:

3. Detector de Ionización en Llama (FID)

Válido para todo tipo de **compuestos orgánicos**. Consigue **límites de detección muy bajos** y es ideal si se buscan analitos como **hidrocarburos**. Se basa en la **pirólisis** de compuestos orgánicos en una llama que se consigue con **aire y H₂**.

Se necesita una entrada y salida para el gas, que pase a través de una **célula de flujo** en la que hay una llama. Cuando la fase móvil transporta analitos (**compuestos orgánicos**), al llegar a la llama, estos se pirolizan y generan una **corriente**. Se mide esa **corriente de iones**, que dará lugar a una **señal analítica**. Proporciona **límites de detección muy adecuados** para **compuestos orgánicos** que se pirolizan con facilidad. La única complicación es la **llama**.

4. Detector de Captura Electrónica (DCE)

Válido para todo tipo de compuestos con **grupos electronegativos**. Es el detector que proporciona los **mejores límites de detección**. Se basa en un dispositivo que es un **emisor de radiación beta**. Suele ser una placa de **⁶³Ni**, un **isótopo radiactivo**.

Cuando el gas incide sobre esa placa radiactiva, se **ioniza** y se genera una **corriente muy elevada**. Se mide la **intensidad de corriente electrónica**. El tipo de señal es similar al **TCD**.

El detector es **extremadamente sensible**, incluso para muy poca cantidad de analito.

Desventajas:

**Detector radiactivo** (implica consideraciones de seguridad)
Solo aplicable a compuestos con **grupos electronegativos (EN)** (-NO₂, halógenos), típico de **gases contaminantes de efecto invernadero**.

Ventaja:

**Evita interferencias** (de compuestos no electronegativos).

Preguntas frecuentes

¿Qué detector es el mejor en cromatografía de gases?

El espectrómetro de masas es globalmente el mejor detector, porque es universal y permite identificar compuestos con seguridad total. Para límites de detección más bajos en compuestos electronegativos, el detector de captura electrónica es el que ofrece los mejores resultados.

¿Para qué tipo de compuestos sirve el detector de ionización en llama?

El FID es válido para todo tipo de compuestos orgánicos y es ideal para analitos como los hidrocarburos. Funciona pirolizando los compuestos orgánicos en una llama de aire e H₂ y midiendo la corriente de iones generada.

¿Por qué el TCD es poco sensible?

Porque requiere una concentración de analito bastante elevada para modificar suficientemente la señal de conductividad térmica. Esto implica un límite de detección relativamente alto, aunque tiene la ventaja de ser universal.