Cromatografía de gases (GC): Principios y comparación con HPLC

Buenas! Es este blog hemos hablado mucho de cromatografía líquida pero muy poco de cromatografía de gases. Los principios fisicoquímicos de separación son los mismos pero la instrumentación e interacciones son ligeramente diferentes. Empezamos...

¿Qué es la cromatografía de gases?

Como ya hemos explicado en muchos post anteriormente, la cromatografía es una técnica de separación basada en la diferente afinidad de un compuesto por dos fases, una estacionaria y otra móvil que circula por su superficie. La principal diferencia de la cromatografía de gases radica en que la fase móvil es un gas, frente a la cromatografía de líquidos que la fase móvil es un líquido (muy obvio).

Debido a que es un gas, las interacciones con el analito son mínimas, de hecho se intenta que sean nulas, y que únicamente sea soluble porque los gases tienden a mezclarse. Por tanto. esta fase móvil no interaccionante se va a denominar "gas portador" ya que únicamente transporta la muestra sin interaccionar con ella. Esta es una de las grandes diferencias con la cromatografía de líquidos y que permite que los picos sean mucho más estrechos (aunque esto ya lo explicaré otro dia con más detalle, lo podéis sugerir en los comentarios). Los gases portadores más empleados son el N₂ y el He, aunque en casos  especiales se puede emplear H₂, aunque hay que tener cuidado con la mala costumbre que tiene de explotar al estar en contacto con el aire (como a la salida de la columna), a presión y a temperaturas altas (más de 200ºC), por eso no se usa tanto.

Otra de las principales diferencias está en el tipo de columnas. En cromatografía de gases se suelen usar columnas capilares muy largas (entre 20 y 50 metros). Si comparamos este tipo de columnas con las utilizadas en los cromatografos de líquidos más modernos (UPLC) se ve que la tendencia es totalmente opuesta, el empleo de columnas rellenas y de longitudes mínimas (de aproximadamente 5 cm). Esta gran diferencia se basa en las propiedades físicas de los gases, principalmente en su viscosidad y su difusividad, que permiten que el flujo de los gases a través de espacios pequeños sea más fácil y que las moléculas les cueste menos moverse.

¿Qué diferencias principales hay en la instrumentación?

Supongo que esta pregunta que en principio puede parecer bastante trivial, ya que la manera de trabajar con un líquido o un gas son relativamente obvias, hay otros muchos aspectos que no lo son tanto y vamos a ver los más importantes.

El primero es que para impulsar un líquido a través de un espacio muy pequeño (como el que queda entre las partículas del relleno de la columna) hace falta una presión enorme, por lo que la bomba es una de las partes más importante. Por contra, los gases suelen venderse comercialmente a presión, haciendo que la bomba sea poco útil, ya que esta presión es más que suficiente para hacer que el gas circule.

La segunda es la manera de introducir la muestra. En líquidos vimos que esto se hace a través de válvulas de presión que permiten introducir líquidos a presión ambiental en sistemas a alta presión debido a la mínima compresibilidad de los líquidos. Como en los gases no es así, las inyecciones se realizan en un pequeño volumen a alta temperatura, para que si se introduce un liquido volátil se produzca una evaporación instantánea (evaporación flash) y que los gases que se puedan inyectar calientes no condensen. Además muchos inyectores pueden realizar diluciones mediante los sistemas split, que separan parte de la inyección e inyectan el resto, pudiéndose realizar inyecciones reproducibles con relaciones 1:1000 (uno se inyecta 1000 se desechan).

La última radica en la manera de realizar los gradientes. En cromatografía líquida se realizan incrementando la proporción de modificador orgánico, no siendo posible esto en gases porque el gas ni siquiera interacciona con el analito. Este gradiente se realiza con la temperatura de la columna, estimándose que la retención se reduce a la mitad cada 30ºC, así que con una diferencia de temperatura progresiva (rampa) entre dos temperaturas muy diferentes (habitualmente casi 200ºC) pueden separarse compuestos muy diversos.


Este post ya está quedando bastante largo, por lo que hoy lo vamos a dejar aquí. Si queréis alguna aclaración, duda, ampliar contenido o cualquier otra cosa lo podéis hacer en los comentarios de abajo, en Facebook o en Instagram (ambos @callofchemistry).

Nos vemos la semana que viene!!