DETECTORES

Detectores

Durante el desarrollo de la cromatografía de gases se han investigado y utilizado docenas de detectores. En cromatografía de gases, un detector ideal tiene las siguientes características:

1. Adecuada sensibilidad. Lo que constituye una adecuada sensibilidad no se puede evaluar de forma cuantitativa. Por ejemplo, las sensibilidades de los detectores que se van a describir difieren por un factor de 107. Aunque todos se utilizan extensamente y son adecuados en ciertos casos; sin embargo, en algunas aplicaciones los menos sensibles no resultan convenientes. En general, las sensibilidades de los detectores actuales se encuentran en el intervalo de 10-8 a 10-15 g de analito/s.

2. Buena estabilidad y reproducibilidad.

3. Una respuesta lineal para los analitos que se extienda a varios órdenes de magnitud.

4. Un intervalo de temperaturas de trabajo comprendido desde la temperatura ambiente hasta al menos 400ºC.

5. Un tiempo de respuesta corto que lo haga independiente del caudal.

6. Alta fiabilidad y manejo sencillo. Hasta el punto de estar a prueba de la impericia de operadores inexpertos.

7. Respuesta semejante para todos los analitos, o por el contrario, una respuesta selectiva y altamente predecible para una o más clases de analitos.

8. No destructivo de la muestra. De hecho, no hay detector que reúna todas esas características, y tampoco parece probable que pueda llegar a diseñarse nunca.

Detector de ionización de llama (FID)

En cromatografía de gases, el detector de ionización de llama (FID) es uno de los detectores más extensamente utilizado y, por lo general, uno de los más aplicables. En un quemador, el efluente de la columna se mezcla con hidrógeno y con aire para luego encenderse eléctricamente. Entre el extremo del quemador y un electrodo colector situado por encima de la llama, se aplica una diferencia de potencial de unos pocos cientos de voltios, y para la medición de la corriente que resulta (de unos 10-12A) se utiliza un amplificador operacional de alta impedancia.

Este detector tiene la ventaja de que los cambios en el caudal de la fase móvil tienen poco efecto sobre la respuesta del detector.

Grupos funcionales, tales como carbonilo, alcohol, halógeno y amina, originan en la llama pocos iones o prácticamente ninguno. Además, el detector es insensible a los gases no combustibles como H2O, CO2, SO2, y NOx. Esas propiedades hacen del detector de ionización de llama uno de los detectores generales más utilizado para el análisis de la mayoría de compuestos orgánicos, incluyendo aquellos que están contaminados con agua y con óxidos de nitrógeno y de azufre. Por lo general, es resistente y fácil de utilizar. Una desventaja del detector de ionización de llama es que se trata de un detector destructivo de la muestra.

Detector de conductividad térmica (TCD)

Uno de los primeros detectores que se utilizaron en cromatografía de gases, y

uno de los que todavía tiene una gran aplicación, se basa en los cambios en la

conductividad térmica de la corriente de gas ocasionados por la presencia de las

moléculas de analito. Este dispositivo se denomina a veces un catarómetro. El sensor de

un catarómetro consiste en un elemento calentado eléctricamente cuya temperatura, a

una potencia eléctrica constante, depende de la conductividad térmica del gas

circundante. El elemento calentado puede ser un hilo fino de platino, oro o tungsteno, o

también, un termistor semiconductor. La resistencia del hilo o del termistor da una

medida de la conductividad térmica del gas.

Para la configuración de los componentes del detector se emplean dos pares de

elementos, uno de los pares se coloca en el flujo del efluente de la columna, y el otro en

la corriente de gas previo a la cámara de inyección de la muestra. Alternativamente, la

corriente de gas se puede dividir en dos corrientes una de las cuales atraviesa el inyector

y la otra no. En cualquier caso, el efecto de la conductividad térmica del gas portador se

compensa, y se minimizan los efectos de la variación de caudal, presión y potencia

eléctrica. Las resistencias de los pares de detectores gemelos se comparan entre sí,

incorporándolos en un circuito sencillo de puente de Wheatstone.

Las conductividades térmicas del helio y del hidrógeno son aproximadamente de

seis a diez veces mayores que las de la mayoría de los compuestos orgánicos, de modo

que, incluso en presencia de pequeñas cantidades de materia orgánica, tiene lugar una

disminución relativamente grande de la conductividad térmica del efluente de la

columna y, en consecuencia, el detector experimenta un marcado aumento en la temperatura.

Las conductividades de los otros gases portadores son más parecidas a las de los

constituyentes orgánicos y por esta razón con un detector de conductividad térmica debe

usarse hidrógeno o helio como gas portador.

Las ventajas del detector de conductividad térmica son su simplicidad, su amplio

rango dinámico lineal (aproximadamente 105), su respuesta universal tanto a especies

orgánicas como a inorgánicas, y su carácter no destructivo, lo que permite recoger los

solutos tras la detección. Una limitación del catarómetro es su sensibilidad relativamente

baja (aproximadamente 10-8 g de soluto/mL de gas portador). Otros detectores

son de 104 a 107 veces más sensibles. Debería subrayarse que la baja sensibilidad de los

detectores de conductividad térmica, hace imposible con frecuencia su utilización con

columnas capilares, debido al pequeño tamaño de muestra con el que estas columnas

operan

Detector termoiónico de llama (FTD)

El detector termoiónico (FTD) es un detector selectivo de los compuestos

orgánicos que contienen fósforo y nitrógeno. Su respuesta a un átomo de fósforo es

aproximadamente 10 veces mayor que a un átomo de nitrógeno, y de 104 a 106 veces

superior que a un átomo de carbono. En comparación con el detector de ionización de

llama, el detector termoiónico es unas 500 veces más sensible para los compuestos que

contienen fósforo y unas 50 veces más sensible a las especies nitrogenadas. Estas

propiedades hacen de la detección termoiónica un sistema

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