Principios de análisis instrumental

708 Capítulo 27 Cromatografía de gases ((( Detector de ionización por flama Flama de aire-H 2 Mechero -1-+--1>– conectado a tierra Pared interna del horno ~ Parte final __– de la columna Colector .------removible Aislante Tuerca de ._______ montaje del colector FIGURA 27.9 Un detector de ionización por flama característico. (Cortesía de Agilent Technologies.) de carbono que entra en el detector por unidad de tiempo, es más un detector sensible a la masa que un dispositivo sensible a la concentra– ción. Como tal, este detector tiene la ventaja de que los cambios en la tasa de flujo de la fase móvil afectan poco la respuesta del detector. Los grupos funcionales, como carbonilo, alcohol, halógeno y amina, originan pocos iones o prácticamente ninguno en la flama . Además, el detector es insensible a los gases no combustibles como H 2 0, C0 2 , S0 2 , CO, gases nobles y NOx. Estas propiedades hacen del detector de ionización por flama uno de los que más se utiliza para el análisis de la mayoría de compuestos orgánicos, sin olvidar los contaminados con agua y óxidos de nitrógeno y de azufre. El detector de ionización por flama manifiesta una elevada sensibilidad (-10 - 13 g/s), un gran intervalo de respuesta lineal (- 10 7 ) y un bajo ruido. Las desventajas de este detector son la destrucción de la muestra durante el paso de la combustión y la necesidad de gases adicionales y controladores. Detector de conductividad térmica Uno de los primeros detectores que se utilizaron en cromatogra– fía de gases es el detector de conductividad térmica (TCD, por sus siglas en inglés) que todavía tiene una gran aplicación. Este dispo– sitivo contiene una fuente que se calienta mediante electricidad y cuya temperatura a una potencia eléctrica constante depende de la conductividad térmica del gas circundante. El elemento calen– tado puede ser un hilo fino de platino, oro o tungsteno, o también un pequeño termistor. La resistencia eléctrica de este elemento depende de la conductividad térmica del gas. En la figura 27.10a se muestra una sección transversal de uno de los elementos sen– sibles a la temperatura de un detector de conductividad térmica. Por lo regular se usan detectores gemelos: uno de los pares se coloca más allá de la cámara de inyección de la muestra y el otro más allá de la columna. Los elementos del detector se denominan muestra y referencia en la figura 27.10b. Otra posibilidad es que la corriente de gas se puede dividir. Los detectores están incorpora– dos en dos ramas de un circuito puente que se configura de modo que se cancele la conductividad térmica del gas portador. Además, se reducen al mínimo los efectos de las variaciones de tempera– tura, presión y potencia eléctrica. También hay detectores de conductividad térmica modula– dos de un solo filamento. En este caso, los gases de referencia y analítico se hacen pasar de manera alternada sobre un minúsculo filamento contenido en unaceldadepocovolumen:tan solo (-5 flL). El dispositivo de conmutación de los gases opera con una frecuen– cia de 10Hz. Por consiguiente, la salida es una señal eléctrica de 1OHz cuya amplitud es proporcional a la diferencia en la con– ductividad térmica de los gases de referencia y analítico. Como el amplificador responde solo a una señal de 10Hz, el ruido térmico del sistema se elimina en gran medida. Las conductividades térmicas del helio y del hidrógeno son de alrededor de 6 a 10 veces mayores que las de la mayoría de los com– puestos orgánicos. Por tanto, incluso pequeñas cantidades de mate- Alambre o termistor Salida ll'll:lf=rm----- de gas Entrada deg~~-~~~~m· a) r Gas de ,.,..,.'\. 1 referencia ~ 1 1 b) Fuente de poder+ ll 1 t-- ------., [ _________________ R¡ FIGURA 27.10 Esquema de a) celda de un detector de conductividad térmica y b) configuración de las dos celdas de muestra (R 2 y R 3 ) y de las dos de referencia (R 1 y R 4 ) de un detector. (Adaptada de F. Rastrelloa, P. Placidi, A. Scorzonia, E. Cozzanib, M. Messinab, I. Elmib, S. Zampollib y G. C. Cardinali, Sensors ond Actuators A, 2012, 178, p. 49, DOI: 10.1016/j .sna .2012.02 .008.)