Eliminación de interferencias

1. Eliminación de interferencias ¿Qué son las interferencias? Son el efecto que producen especies (interferentes) presentes en la matriz (toda la muestra menos el analito) de la muestra sobre la señal del analito, bien aumentándola(1) (error por exceso), bien disminuyéndola(2) (error por defecto) ¿Cómo se eliminan las interferencias? Existen dos enfoques generales: 1)Anularel efecto del interferente 2)Separar físicamente el interferente del analito (1) Determinación de Fe(III) en presencia de Cr(III) y Al(III) por ajuste de pH con tampón acetato por precipitación conjunta (2) Precipitación incompleta de Al(III) con NH3 en presencia de F- por formación de complejo estable

2. Anulación del efecto del interferente 1) Uso de enmascarantes (sustancias que reaccionan con el interferente para formar una especie que no interfiera). Ej.: Determinación de Cd2+ en presencia de Ni2+ por precipitación con S2-. Añadiendo CN- forma Ni(CN)42- y no precipita 2) Transformación del analito en otra especie que no se vea afectada por los interferentes (por ej. mediante reacción redox: Fe3+ Fe2+, cambio de ligando, etc.) 3)Cambiar la técnica empleada en la determinación del analito. Ej.: Determinación de Cl- en presencia de I- por precipitación con AgNO3. Solución: Utilizar electrodo selectivo de Cl-

3. Separación de interferente y analito 1)Precipitar o volatilizar bien el interferente, bien el analito (¡cuantitativamente!). Ej.: Los F- se eliminan en forma de HF calentando en medio ácido 2) Usando extración sol/liq, liq/liq, etc., según proceda 3) Sirviendose de las técnicas cromatográficas (Es el procedimiento más eficaz para la eliminación de interferencias)

4. Técnicas de separación Definición: Operación que consiste en dividir una mezcla, en al menos dos partes de composición distinta. Razones para usarlas: 1) Para evitar la influencia de una interferencia 2) Para preconcentrar el analito 3) Para separar varios analitos entre sí y facilitar su determinación (técnicas cromatográficas) A B C D E A B C D E F G H F G H

5. Técnicas de separación A B C D E A B C D E F G H F G H

6. Técnicas de separación

7. Principales técnicas de separación • Precipitación • Filtración • Destilación • Diálisis • Extracción con disolventes • Líquido-líquido y sólido-líquido • En fase sólida • Cromatografía • En capa fina y en papel • Cromatografía de líquidos • Cromatografía de gases • Extracción y cromatografía con fluidos supercríticos • Electroforesis capilar

8. Separaciones por precipitación

9. Separaciones por precipitación Tablas 32-1 y 32-2

10. Separaciones por filtración

11. Separaciones por filtración

12. Separaciones por destilación

13. Separaciones por destilación Tabla 32-4

14. Separaciones por diálisis

15. Extracción con disolventes Definición: proceso por el cual se transfiere uno o más solutos de una fase a otra, generalmente entre dos líquidos Fundamento:Diferencia de afinidad de una especie entre la muestra y el disolvente extractante Objetivos: 1) Separación de un analito de la matriz 2) Separación de varios analitos entre sí (empleando varios disolventes)  Mejor con cromatografía 3)Preconcentración (utilizando un pequeño volumen de dvte afín al analito) Tipos: 1) Extracción convencional 2) Extracción Soxhlet 3) Extracción en contracorriente (o de Craig)

16. Extracción con disolventes • Propiedades deseadas: • No tóxico • Ópticamente transparente • Más denso que el agua • Baja tendencia a formar emulsiones • Disolventes comunes: • Diclorometano CH2Cl2 • Cloroformo CHCl3 • Tetracloruro de carbono CCl4 • Benceno C6H6 • Eter isopropílico CH3CHOHCH3 • Eter dietílico CH3CH2OCH2CH3

17. Extracción con disolventes Conceptos - Coeficiente de distribución (o reparto): - Relación de distribución: - Eficiencia (o Rendimiento) de la extracción: - Concentración de A en f. aq. tras n extracciones: - Factor de separación: donde DA>DB

18. Extracción convencional 1) Generalidades - Muestra sólida  Finamente dividida (favorece la extracción) - Muestra líquida  Muestra y extractante inmiscibles - Se extrae tres veces con dvte nuevo  > Rendimiento - El calentamiento suele favorecer la extracción (sól/líq) 2) Procedimiento: - Mezclar muestra y extractante y agitar vigorosamente - Separar el extractante de la muestra por filtración o centrifugación (muestra sólida)

19. Extracción convencional Procedimiento

20. Extracción convencional Variables a considerar

21. Extracción Soxhlet 1) Generalidades - Dvte limpio es ctemente recirculado Ahorro de dvte y mínima dilución - El equilibrio se alcanza multitud de veces  Se consigue el máximo rendimiento con volumen mínimo 2) Procedimiento: - Situar la muestra en el cartucho de celulosa y el extractante en el matraz - Calentar el matraz  Evaporación del dvte que condensa y llena el depósito donde está la muestra (Comienzo del 1er equilibrio) - Vaciado del depósito al alcanzarse el nivel de sifonado - Repetición del ciclo (con dvte limpio) Extractor Soxhlet

22. Extracción en contracorriente (o de Craig) 1) Generalidades - Permite separar analitos de similar coeficiente de distribución - Dvte nuevo es ctemente introducido en el sistema extractante 2) Procedimiento: - En un recipiente se sitúa la muestra y en los demás blancos - Se adiciona extractante al 1er recipiente y se extrae - El dvte del 1er recipiente se pasa al 2º, se adiciona dvte nuevo al 1º y se extrae en ambos - Continuación del proceso

23. Extracción en contracorriente (o de Craig)

24. Extracción en contracorriente (o de Craig)

25. Extracción en contracorriente (o de Craig)

26. Extracción en contracorriente (o de Craig)

27. Extracción en fase sólida Montaje Cartucho con sustancia adsorbente: Adsorbente Lana de vidrio

28. Extracción en fase sólida • Generalidades • La fase sólida contiene grupos activos ligados covalentemente. • Componentes de la muestra se unen por interacciones débiles. • Altamente selectivo. • Permite concentrar componentes minoritarios. • Forma de trabajo • Acondicionamiento de la columna con un disolvente apropiado. • Introducción de la disolución con la muestra. • Desorción selectiva con disolventes apropiados. • Se emplea vacío para acelerar el flujo.

29. Extracción en fase sólida

30. Extracción en fase sólida

31. Cromatografía Generalidades Fundamento: La separación de especies se basa en la distinta velocidad de migración a lo largo de una fase estacionaria, “empujadas” por una fase móvil Nota: La cromatografía es una extracción en contracorriente de Craig no compartimentada sino en continuo Los procesos de transferencia y equilibrio se producen en continuo

32. Tipos de cromatografía (según el modo de operación) En columna: Fase estacionaria empaquetada en una columna

33. Tipos de cromatografía (según el modo de operación) En columna: Fase estacionaria empaquetada en una columna

34. Tipos de cromatografía (según el modo de operación) En columna: Fase estacionaria empaquetada en una columna

35. Tipos de cromatografía (según el modo de operación) En capa fina:1) Sobre soporte inerte; 2) En papel

36. Tipos de cromatografía (según el fundamento de la partición) 1)De adsorción superficial: La f.e. es sólida - Separación basada en la  polaridad entre las f.m. y f.e. 2)De partición: La f.e. es líquida (sobre soporte sólido inerte) - Separación basada en la  solubilidad entre ambas fases o la  volatilidad si la f.m. es gaseosa 3)De intercambio iónico: La f.e. es un material polimérico modificado químicamente para adicionar grupos funcionales iónicos (ej.: H+) - Los analitos se intercambian con estos grupos funcionales - La separación se basa en la  afinidad entre iones y grupos funcionales 4)De exclusión por tamaño: La f.e. es un material poroso - Los analitos pequeños son retardados al introducirse en los poros mientras que los grandes no por no caber

37. Características de los cromatogramas Definición: Un cromatograma es el gupo de señales obtenidas por un detector tras la separación cromatográfica

38. Características de los cromatogramas Posición del pico Información cualitativa Área del pico  Información cuantitativa Forma del pico: - Interesa alto (> sensibilidad) y estrecho (> selectividad) - Depende de tres efectos: a) Múltiples caminos: Diferencia de caminos seguidos por cada molécula en la f.e. b) Difusión en ambas fases c) Transferencia de masa entre f.m. y f.e. Fig 5.4

39. Características de los cromatogramas Efecto de los múltiples caminos

40. Eficacia de la separación cromatográfica Ecuación de van Deemter: H=altura de plato Múltiples caminos Transferencia de masa Difusión

41. Resolución de picos cromatográficos Separación deficiente Separación ideal Separación buena

42. Cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC) Esquema de un instrumento

43. Válvula de inyección (HPLC)

44. Cromatografía de gases: montaje

45. Cromatografía de gases

46. Cromatografía de gases: inyector For optimum column efficiency, the sample should not be too large, and should be introduced onto the column as a "plug" of vapour - slow injection of large samples causes band broadening and loss of resolution. The most common injection method is where a microsyringe is used to inject sample through a rubber septum into a flash vapouriser port at the head of the column. The temperature of the sample port is usually about 50°C higher than the boiling point of the least volatile component of the sample. For packed columns, sample size ranges from tenths of a microliter up to 20 microliters. Capillary columns, on the other hand, need much less sample, typically around 10-3mL. For capillary GC, split/splitless injection is used. Have a look at this diagram of a split/splitless injector; The injector can be used in one of two modes; split or splitless. The injector contains a heated chamber containing a glass liner into which the sample is injected through the septum. The carrier gas enters the chamber and can leave by three routes (when the injector is in split mode). The sample vapourises to form a mixture of carrier gas, vapourised solvent and vapourised solutes. A proportion of this mixture passes onto the column, but most exits through the split outlet. The septum purge outlet prevents septum bleed components from entering the column.

47. Cromatografía de gases: columnas capilares

48. Cromatografía de gases: detectores The effluent from the column is mixed with hydrogen and air, and ignited. Organic compounds burning in the flame produce ions and electrons which can conduct electricity through the flame. A large electrical potential is applied at the burner tip, and a collector electrode is located above the flame. The current resulting from the pyrolysis of any organic compounds is measured. FIDs are mass sensitive rather than concentration sensitive; this gives the advantage that changes in mobile phase flow rate do not affect the detector's response. The FID is a useful general detector for the analysis of organic compounds; it has high sensitivity, a large linear response range, and low noise. It is also robust and easy to use, but unfortunately, it destroys the sample.

49. Detector Type Support gases Selectivity Detectability Dynamic range Flame ionization (FID) Mass flow Hydrogen and air Most organic cpds. 100 pg 107 Thermal conductivity (TCD) Concentration Reference Universal 1 ng 107 Electron capture (ECD) Concentration Make-up Halides, nitrates, nitriles, peroxides, anhydrides, organometallics 50 fg 105 Nitrogen-phosphorus Mass flow Hydrogen and air Nitrogen, phosphorus 10 pg 106 Flame photometric (FPD) Mass flow Hydrogen and air possibly oxygen Sulphur, phosphorus, tin, boron, arsenic, germanium, selenium, chromium 100 pg 103 Photo-ionization (PID) Concentration Make-up Aliphatics, aromatics, ketones, esters, aldehydes, amines, heterocyclics, organosulphurs, some organometallics 2 pg 107 Hall electrolytic conductivity Mass flow Hydrogen, oxygen Halide, nitrogen, nitrosamine, sulphur Cromatografía de gases: detectores

50. Comparación de HPLC y GC Eficacia de la separación cromatográfica