ANLISIS DE METANOL, ETANOL Y PROPANOL EN AGUARDIENTE POR CG.Jhon
David Cueltan Solarte, Cristian Arlenson Delacruz.Laboratorio de
Qumica analtica III, Departamento de Qumica, Facultad de Ciencias
Exactas y Naturales, Universidad de Nario.
INTRODUCCION.La cromatografa es un mtodo fsico de separacin para
la caracterizacin de mezclas complejas, la cual tiene aplicacin en
todas las ramas de la ciencia. Es un conjunto de tcnicas basadas en
el principio de retencin selectiva, cuyo objetivo es separar los
distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y
determinar las cantidades de dichos componentes. Diferencias
sutiles en el coeficiente de particin de los compuestos da como
resultado una retencin diferencial sobre la fase estacionaria y por
tanto una separacin efectiva en funcin de los tiempos de retencin
de cada componente de la mezcla. La cromatografa puede cumplir dos
funciones bsicas que no se excluyen mutuamente: Separar los
componentes de la mezcla, para obtenerlos ms puros y que puedan ser
usados posteriormente (etapa final de muchas sntesis). Medir la
proporcin de los componentes de la mezcla (finalidad analtica). En
este caso, las cantidades de material empleadas son pequeas. En la
prctica correspondiente a este informe se trabaj con cromatografa
de gases.La cromatografa de gases (GC) consiste en una corriente de
gas, que debe ser inerte, el Helio (He) o por economa nitrgeno como
fase mvil. La salida del gas a unas 150-180 atm requiere de una
serie de mano-reductores para controlar la presin, 2 o 3, en todos
casos suficientes para que la presin no supere las 4 o 5 atm al
llegar a la siguiente pieza, el inyector. Este es el encargado de
introducir la muestra en la columna. Hay que resear que el volumen
muerto del inyector debe ser el menor posible, con el fin de
compactar lo ms posible la muestra gaseosa y hacer que entre en la
columna lo ms junta posible, para as lograr una separacin mucho ms
exacta.La columna puede ser de vidrio, pero se confecciona ms
habitualmente de otros materiales (cobre, aluminio, acero
inoxidable) con un recubrimiento interno, el cual posee la fase
estacionaria necesaria para realizar la separacin de la mezcla; en
el caso de esta prctica se utiliz un recubrimiento de
metilpolisiloxano, el cual es una pelcula polimrica en la que el 5%
de los tomos de silicio se encuentran enlazados con un anillo
fenilo, obtenindose una fase no polar que separa por interacciones
de London. La columna se encuentra dentro de un horno, cuya funcin
consiste en mantener la temperatura deseada, que depende del
programa, a nosotros nos interesa utilizar una rampa de temperatura
teniendo en cuenta que el punto de ebullicin del metanos es de 64.7
C, etanol 78.37 C y propanol 97C.A la salida de la columna se
encuentra el detector, que es el encargado de mostrarnos la salida
de los componentes, normalmente en grficas en forma de picos
conformando el cromatograma. El detector usado fue un detector FID
(detector de ionizacin en llama) usado principalmente para
compuestos orgnicos, el cual mezcla la muestra con hidrgeno y aire
para luego quemar la composicin y producir iones que se separan por
una diferencia de potencial, detectando el nmero de tomos de
carbono por unidad de tiempo.
METODOLOGIA RESULTADOS Y DISCUSION.Primera parte. Se eligi el
material con el cual se trabaj. Para analizar los alcoholes se
utiliz el mtodo del patrn interno, el cual es adecuado para la
cuantificacin de analitos en cromatografa de gases ya que no
requiere que se introduzca masas exactas, sino que, utiliza las
reas de los picos y la concentracin conocida de un patrn interno.
Patrn interno: Para elegir el patrn interno se tiene en cuenta lo
siguiente, primero que debe ser de estructura y caractersticas
semejantes a lo que se desea cuantificar, debe ser resuelto de los
otros picos, debe eluir cercano al pico de inters, debe usarse una
concentracin similar al pico de inters, etc. De acuerdo a esto se
eligi butanol como patrn interno porque cumple con los requisitos
antes mencionados. Muestra de referencia: se eligieron tres
alcoholes para analizar: metanol, etanol y propanol.Muestra
problema: no hubo muestra problema (vase ms adelanta la causa por
la cual no se trabaj con una muestra problema):La columna: En el
laboratorio de cromatografa de la Universidad de Nario slo se
cuenta con una columna cromatogrfica para trabajos de docencia, que
es una de longitud de 30 metros y un dimetro de 0,25 mm y 0,25 m de
espesor, usada principalmente en cromatografa de reparto, la cual
posee una fase estacionaria lquida (polidimetilsiloxano al 95%)
soportada en un slido (slica fundida).Gas portador: este gas debe
ser inerte para que tenga un funcionamiento adecuado en el proceso
cromatogrfico. No debe tener propiedades de polaridad ni tampoco
debe reaccionar con ninguna de las sustancias con las que se
trabaje en este tipo de anlisis, su nica funcin es transportar la
muestra por la columna. En esta prctica se utiliz Helio. Disolvente
para las muestras de alcoholes: se requera un disolvente que tenga
un punto de ebullicin inferior al de los alcoholes porque en el
calentamiento de la columna el reactivo que posea un punto de
ebullicin mayor va a ser menos retenido por la misma. Aqu tambin
influye mucho las propiedades polares de los reactivos, por lo cual
si se elige un disolvente apolar va a ser menos retenidos que los
alcoholes polares, a causa de la baja polaridad de la fase
estacionaria. Inicialmente se eligi hexano; En la tabla 1 se
observan las propiedades polares y los puntos de ebullicin de los
cuatro alcoholes con los que se trabaj y del primer disolvente
elegido. Tabla 1: polaridad y punto de fusin de los alcoholes y
hexanoReactivoPunto de ebullicin (C)Momento dipolar (D)
hexano690
metanol651,70
etanol781,69
propanol971,68
butanol117,71,66
Nota. Ms adelante se observa que se cambi de disolvente y la
causa de dicho cambio.
Segunda parte Evaluacin del instrumento. Se configur el
instrumento para que la columna trabaje a una temperatura de 30CSe
tom una muestra de etanol y se inyectaron en el cromatgrafo cinco
porciones de 1L, las cuales se programaron con el Split del equipo
para que a la columna entre slo 0,1 L de muestra. Las cinco
inyecciones se programaron con los siguientes flujos volumtricos
respectivos: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 y 1,6 mL/min. El equipo hizo la
lectura y se obtuvieron cinco espectros diferentes, cada uno con un
pico correspondiente al etanol. Los resultados de tiempo de
retencin y ancho de banda se muestran en la tabla 2. Ya teniendo
los flujos y sus resultados se realiz una curva de Van Dimpter (ver
figura 1), en la cual se observa que el mnimo de la curva
corresponde aproximadamente a 1mL/min, este representa el mejor
flujo al cual responde el equipo en las condiciones que ya se han
mencionado, a pesar de esto en el laboratorio no se trabaj con este
flujo, ya que mediante la observacin visual de los espectros
arrojados por el equipo se mir que el mejor pico (aproximado a una
curva gaussiana) corresponda al flujo de 1,6 mL/min, por lo cual se
continu la prctica trabajando con este flujo volumtrico.
Figura 1: Curva de Van Dimpter para los resultados obtenidos en
esta prctica de laboratorio
Tabla 2: resultados de los espectros de etanol para los seis
flujosFlujo volumtrico (mL/min)Tiempos de retencin (min)Ancho de
banda (min)Nmero de platos tericosAltura del plato terico (m)
0,82,0930,4211920,10,00252
11,7850,238234,70,00078
1,21,5260,1834498,90,00087
1,41,4660,2123392,20,0013
1,61,2570,1823408,10,0013
Nota: los resultados mostrados en la tabla 2 fueron calculados a
partir del tiempo de retencin de cada alcohol pero sin corregir, es
decir no se tom en cuenta el tiempo muerto de la fase mvil debido a
que el da de la prctica de laboratorio no existi un registro de ese
dato.En la tabla 2, se observa que el mayor valor obtenido para el
nmero de platos tericos es aproximadamente 38235, un nmero
inaceptable para una columna cromatogrfica de 30 metros, la cual
ingres a la Universidad de Nario por primera vez con un nmero de
platos tericos de 134250; Esto significa que la columna ya est muy
desgastada tras su uso en el tiempo que lleva en la UDENAR. Se sabe
que el nmero de platos tericos que posee una columna representa que
tan eficiente es, si la columna supera el 75% se dice que es
eficiente pero en nuestro caso solo se obtuvo 28.48% de platos
tericos lo que ratifica la afirmacin anterior. A causa de esto se
espera que los resultados correspondientes a la tercera parte de la
prctica sean inadecuados; por este motivo no se debi continuar con
la experimentacin. Pero el siguiente anlisis es slo para verificar
que a raz de la columna se arrojaran malos resultadosTercera
parte.1. Se eligi hexano como disolvente de los cuatro
alcoholes.Primero se program el instrumento con una rampa de
temperatura de 30 a 100C debido a que los reactivos analizados
tenan puntos de ebullicin menores a 100, excepto el alcohol butlico
(ver tabla 1), que en la separacin debera ser el primer alcohol en
salir de la columna.En esta parte se esperaba que ocurra una
separacin de los cuatro alcoholes presentes en una disolucin de
referencia. Debido a que el hexano es apolar y tiene el segundo
punto de ebullicin ms alto debera eluirse fcilmente de tal manera
que sea el primero en salir, en segundo lugar el butanol, que es el
alcohol menos polar y la fase estacionaria polar lo va a retener
menos que a los dems alcoholes, y probablemente su mayor punto de
ebullicin sea causa de que l comience a condensarse y por lo tanto
fluya con ms facilidad, el alcohol proplico debera salir de
tercero, en un cuarto lugar el etanol y de ultimo el alcohol
metlico, este orden a causa del incremento en el momento dipolar y
el descenso en el punto de ebullicin.Tras realizar el procedimiento
y esperar que la muestra fluya por la columna, en el espectro que
arroj el instrumento no se observ una separacin.
2. Se eligi agua de calidad HPLC como disolvente de los cuatro
alcoholes Tras realizar el mismo procedimiento no se obtuvo la
separacin de las cuatro molculas.
Cuarta parte.Anlisis de la muestra problema, aguardiente
comprado en el billar adyacente a la UDENAR.Esta parte de la
prctica no se hizo debido a que la columna cromatogrfica no era
adecuada para continuar.CONCLUSION1. No se obtuvieron resultados
para analizar debido a que se cancel la prctica de laboratorio por
falta de una columna cromatogrfica que funcione adecuadamente.
