Libro de Ejercicios de Cromatográfia

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA

GASES Y LÍQUIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA

GASES Y LÍQUIDOS

ARACELI PEÑA ÁLVAREZ ERNESTINA CERVERA FLORES CARMEN LABASTIDA RUBIO

Agradecimientos

Se agradece al M. en C. Irán Ocaña Ríos y al M. en C. Jerónimo Cabrera Peralta por sus contribuciones a este manuscrito.

Primera edición: 2017 Fecha de edición: 12 de septiembre de 2017 D.R. © 2017 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, C.P. 04510, Ciudad de México. ISBN: 978-607-02-9774-8 “Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sin la autorización escrita del titular de los derechos patrimoniales”. Impreso y hecho en México

ÍNDICE INTRODUCCIÓN.......................................................................................

9

MÉTODOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO a) Normalización de áreas …………………………………… 11 b) Factores de respuesta ……………………………………… 11

c) Estándar externo …………………………………………..... 12

d) Estándar interno....……………………………………............ 12

e) Adiciones patrón ……………………………………………. 14

COLECCIÓN DE EJERCICIOS Problema 1................................................................................................................................. 15 Problema 2................................................................................................................................. 17 Problema 3................................................................................................................................. 19 Problema 4................................................................................................................................. 21 Problema 5................................................................................................................................. 23 Problema 6................................................................................................................................. 25 Problema 7................................................................................................................................. 28 Problema 8................................................................................................................................. 29 Problema 9................................................................................................................................. 32 Problema 10............................................................................................................................... 38 Problema 11............................................................................................................................... 41 Problema 12............................................................................................................................... 44 Problema 13............................................................................................................................... 47 Problema 14............................................................................................................................... 50 Problema 15............................................................................................................................... 53

8

Problema 16............................................................................................................................... 55 Problema 17............................................................................................................................... 57 Problema 18............................................................................................................................... 59 Problema 19a............................................................................................................................. 61 Problema 19b............................................................................................................................. 63 Problema 20............................................................................................................................... 65 Problema 21............................................................................................................................... 66 Problema 22............................................................................................................................... 69 Problema 23............................................................................................................................... 70 Problema 24............................................................................................................................... 71 Problema 25............................................................................................................................... 73 Problema 26............................................................................................................................... 75 Problema 27............................................................................................................................... 77 Problema 28............................................................................................................................... 79 Problema 29............................................................................................................................... 81 Problema 30............................................................................................................................... 83 RESPUESTAS.......................................................................................................... 85

∆tR

tR 1 tR 2 ∆tR = w b2 = 4 σ

Rs = 1

Resolución = 1

tM w b1

w b2

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INTRODUCCIÓN La Cromatografía es una técnica de separación que tiene un amplio espectro de aplicación en diferentes áreas de la química: farmacéutica, alimentaria, ambiental, petróleo y bioquímica, entre otras. Es una poderosa técnica analítica bien consolidada, que actualmente se encuentra en una gran cantidad de laboratorios. El acelerado desarrollo tecnológico de los últimos 20 años, en la instrumentación, el procesamiento de datos y la tecnología de columnas cromatográficas, ha resultado en que actualmente la Cromatografía de gases y la Cromatografía líquida de alta eficiencia sean técnicas más versátiles y amables con el usuario general. Sin embargo, sus virtudes son inútiles si en el procedimiento analítico los procesos de preparación de muestras y manejo de datos no son los apropiados. Es esencial comprender las bases teóricas de la Cromatografía y de la Química Analítica general para que la interpretación y manejo de los resultados cromatográficos generen información confiable. Hay un gran número de libros excelentes que narran la historia, explican la teoría, presentan los conceptos fundamentales y describen la instrumentación. También es posible encontrar tutoriales en Internet que presentan de forma muy clara y didáctica diversos aspectos de la técnica. Sin embargo, usualmente el manejo de los datos cromatográficos para realizar los análisis cualitativo y cuantitativo de las muestras se tratan de manera muy general. En nuestra experiencia, los estudiantes encuentran particularmente confuso y difícil integrar los procedimientos de manejo de los estándares y de las muestras en los cálculos de calibración y de obtención del resultado de la muestra. El material que presentamos en este texto tiene el objetivo de consolidar los conocimientos teóricos mediante la aplicación a una amplia gama de problemastipo. No pretende ser un conjunto exhaustivo de problemas, pero sí ofrece a los estudiantes la oportunidad de enfrentarse con una diversidad amplia de las diferentes maneras con las que en la práctica se realizan los análisis cuantitativos. Si no todos, al menos la gran mayoría de los problemas que presentamos se generaron a partir de casos reales que se han tratado en nuestro laboratorio. Esperamos que esta colección de problemas sea una herramienta útil para que los estudiantes descubran los principios básicos comunes a todas las técnicas, que si bien son simples, generalmente aparecen ocultos en los protocolos de análisis. También deseamos que les sea de utilidad a los profesores para ilustrar sus clases. ARACELI PEÑA ÁLVAREZ

MÉTODOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO Existen cinco métodos generales para realizar cálculos cuantitativos en un análisis cromatográfico. De acuerdo con las características del análisis, de la precisión y exactitud que se requiera, será el método que se utilizará para efectuar los cálculos. a) Normalización de áreas Es el cálculo del porcentaje de área del analito a cuantificar, la cual se asume es igual al por ciento en peso del analito presente. Si consideramos que X es el analito, % área X = [Ax / Σ (Ai)] X 100 donde Ax es el área de X y el denominador Σ Ai es la suma de las áreas de todos los picos cromatográficos. Para utilizar este método se deben tener ciertas consideraciones: • Todos los analitos deben eluir. • Todos los analitos deben ser detectados. • Todos los analitos deben tener la misma sensibilidad. b) Factores de respuesta Las áreas de los analitos no son directamente proporcionales a la composición porcentual, es decir, analitos diferentes tienen distintas respuestas del detector; por lo tanto, es necesario establecer los factores de respuesta. Estos factores, una vez determinados, pueden usarse para calcular la composición porcentual. Como el funcionamiento de los detectores se basa en principios diferentes, habrá que calcular distintos factores de respuesta para cada analito en los diversos detectores. El factor de respuesta del compuesto “Fx” se calcula dividiendo su área entre la respectiva concentración de cada pico cromatográfico: Fx = Ax /Cx

12

Donde: Fx = Factor de respuesta del analito x Ax = Área para el analito x Cx = Concentración del analito x c) Estándar externo En este método se inyectan disoluciones de diferente concentración del analito o compuesto a determinar puro (estándar). Se grafican los valores de área del pico cromatográfico en función de la concentración de la disolución inyectada. Se obtiene así una curva de calibración que debería ser lineal y pasar por el origen, si no hay muestra, no hay señal. Sin embargo, siempre se debe considerar el blanco de la muestra. Una vez obtenida la curva de calibración, el área del pico de la muestra es interpolada para calcular la concentración en la solución inyectada proveniente de la muestra inyectada. 400 350

Área de X

300 250 200 150 100 50 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Concentración de X

Figura 1. Curva de calibración estándar externo.

d) Estándar interno Este método también es nombrado calibración relativa. Se preparan disoluciones de concentración conocida del analito adicionadas con otro analito conocido llamado estándar interno y se separan en el cromatógrafo. Se miden las áreas de los analitos y se grafica la relación de las áreas en función de la relación de concentración.

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1.8

Área relativa de X

1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Concentración relativa de X

Figura 2. Curva de calibración estándar interno. Después de añadir a la muestra desconocida una cantidad exactamente conocida del estándar interno, esta mezcla se analiza por cromatografía. Se calculan las relaciones de área y, utilizando la curva de calibración, se interpolan las relaciones de concentración de la disolución desconocida con respecto al estándar. Como se conoce la cantidad del estándar interno añadido con un cálculo sencillo, se determina la cantidad de compuesto desconocido presente. Este método de calibración tiene la ventaja de que no es necesario medir exactamente las cantidades inyectadas, ni conocer la respuesta del detector y que ésta permanezca constante, ya que ningún cambio en la respuesta alterará la relación de áreas. La principal desventaja del método es la de encontrar un estándar o patrón interno que no interfiera con algún componente de la muestra. El estándar interno debe tener las características siguientes: • Separarse bien de los otros picos cromatográficos. • Similitud estructural con la sustancia que se determina. • Eluir muy cerca de los picos que interesan. • Concentración aproximada a la de la sustancia que se determina. • Preferentemente puro, estable, no tóxico y económico.

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e) Adiciones patrón Este método consiste en la adición de concentraciones conocidas de estándar a la muestra y, posteriormente, se grafican las áreas obtenidas contra la concentración adicionada y se extrapola al punto del eje x en que y = 0. Este valor negativo sobre el eje x (tomado como absoluto) corresponde a la concentración de analito en la muestra analizada.

6 5 4

Área

3 2 1 0 -2

-1

-1

0

1

2

3

4

5

6

-2

Concentración del analito añadido

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COLECCIÓN DE EJERCICIOS Problema 1 Se requiere analizar una mezcla de dos compuestos A y B en una relación 1:1, se inyectaron los vapores de la disolución en un sistema cromatográfico. El análisis se realizó isotérmicamente a tres temperaturas. Horno Inyector

Condiciones cromatográficas Isotérmico: 40, 50 y 60°C split/splitless: split 30:1; 200°C vol. inyección: 1 µL

Columna

Capilar de sílice fundida PEG 600 ATM (fase polar). 10 m x 0.25 mm x 0.2 µm

Detector

Flujo H2: 1 mL/min Ionización de llama: 200°C

Resultados experimentales:

Temperatura 40°C tm (min)

tr (min)

Área

W1/2 (min)

0.32

0.610 0.930

559.79 511.86

0.016 0.024

Temperatura 50°C tm (min)

tr (min)

Área

W1/2 (min)

0.32

0.530 0.740

559.70 515.09

0.012 0.016

Temperatura 60°C tm (min)

tr (min)

Área

W1/2 (min)

0.32

0.47 0.58

558.99 514.55

0.011 0.014

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a) Utilizando los resultados experimentales en cada temperatura de trabajo, calcula el factor de retención (k’), la eficiencia (N), la selectividad (α) y la resolución (Rs). Completa la siguiente tabla.

Temperatura del horno 40°C 50°C 60°C

Compuesto

k’

N

α

Rs

A B A B A B

b) Con base en los resultados de la tabla anterior responde: 1. ¿Cómo se modifican los parámetros cromatográficos al variar la temperatura?

2. ¿Qué significado tienen estos resultados en la separación cromatográfica?

3. ¿Qué temperatura de horno sería adecuada para realizar el análisis cromatográfico? Justifica tu respuesta.

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Problema 2 Se requiere determinar por cromatografía de gases el contenido de etanol en una muestra farmacéutica líquida que contiene una mezcla de sulfas. Para realizar el análisis, se prepararon las siguientes disoluciones.

Preparación de estándares: Estándar interno (EI): se transfiere una alícuota de 5.0 mL de acetonitrilo a un matraz aforado de 250 mL y se lleva a la marca del aforo con agua. Disolución patrón de etanol (DP): se transfiere una alícuota de 5.0 mL de etanol (99.8%) a un matraz aforado de 250 mL y se lleva a la marca del aforo con agua. Disolución estándar (DE): se transfiere una alícuota de 10 mL de la disolución patrón de etanol (DP) y 10 mL de la disolución de estándar interno (EI) y se llevan al aforo de 100 mL con agua. Muestra: Se transfiere una alícuota de 40 mL de la muestra a un matraz aforado de 100 mL, se adicionan 10 mL de la disolución de estándar interno (EI), se centrifuga (si hay residuos se filtra) y se lleva a la marca de aforo con agua. Los análisis de la disolución estándar y la muestra se realizaron por triplicado, inyectándose 1.0 µL en el cromatógrafo de gases.

Condiciones cromatográficas Horno Inyector

Columna

Isotérmico 60°C split/splitless: split 30:1; 150°C vol. Inyección: 1 µL Capilar de sílice fundida Carbowax (fase polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 150°C

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Resultados experimentales: Disolución estándar Área de EtOH 87,153 81,210 86,500

Área EI 86,290 78,844 84,804

Muestra farmacéutica Área de EtOH 20,418 24,512 19,820

Área EI 85,190 102,133 82,928

a) Calcula el contenido de etanol en la muestra, expresa el resultado en % v/v.

b) La concentración máxima permitida de alcohol en este tipo de fármacos es de 5% v/v, con base en el resultado obtenido. ¿Hay indicios de que el producto cumple la norma?

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Problema 3 Se desea determinar el contenido de etanol en una bebida alcohólica. Para ello se realizó un análisis cromatográfico utilizando una curva de calibración relativa. Disoluciones preparadas: Estándar interno (EI): disolución de acetona al 10% en agua. Disolución patrón (DP): disolución de etanol al 10% en agua. Empleando estas disoluciones se preparó la siguiente curva de calibración. Preparación de la Curva de calibración relativa Punto de la Vol. Final DP EI curva (mL) (mL) (mL) 1 2 3 4 5

0.1 0.5 1.0 1.5 2.0

1 1 1 1 1

10 10 10 10 10

De cada concentración de la curva patrón se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo de gases por triplicado. Preparación de la muestra: Se tomaron 5.0 mL de licor, se adicionó 1.0 mL de la disolución de EI, se llevó al aforo de 10 mL con agua. De la muestra se inyectó 1.0 µL y el análisis se realizó por quintuplicado. Condiciones cromatográficas Horno Inyector

Columna

80°C durante 1.3 min, incrementando 20°C/min hasta 130°C durante 5 min split/splitless: split 30:1; 150°C vol. inyección: 1 µL Capilar de sílice fundida SP 1000 (fase polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 150°C

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Resultados experimentales: Curva de calibración relativa Punto de la curva 1 2 3 4 5

1

Áreas EtOH 2

3

30,545 109,170 228,380 321,700 481,390

25,864 123,050 247,660 371,000 481,950

30,743 139,240 255,520 387,370 433,470

1

Áreas EI 2

3

290,080 214,770 241,720 220,850 261,410

249,370 246,810 263,180 254,990 261,700

287,220 266,110 261,540 265,390 247,950

Muestra de licor Inyección 1 2 3 4 5

Área de EtOH 296,800 290,840 287,960 285,800 291,010

Área Acetona 187,150 185,900 185,880 183,680 187,180

a) Calcula la concentración de etanol en la muestra y expresa el contenido en % v/v.

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Problema 4 En una muestra de agua residual se identificó entre los contaminantes al diclorobenceno (C6H4Cl2). Para conocer la concentración de éste se realizó un análisis por cromatografía de gases, utilizando una curva de calibración relativa (estándar interno). Disoluciones preparadas: Estándar interno (EI): fenantreno 5.0 mg/mL en hexano. Disolución patrón (DP): diclorobenceno 1.0 mg/mL en hexano. Empleando estas disoluciones, se preparó la siguiente curva de calibración. Curva de calibración relativa Punto de la curva 1 2 3 4

DP (µL) 20 40 60 80

EI (µL) 10 10 10 10

Volumen final (mL) 10 10 10 10

Preparación de la muestra: Se tomaron 10 mL de agua residual, se adicionaron 10 mL de la solución de estándar interno (EI), se realizaron 3 extracciones con 10 mL de hexano, los extractos se colectaron y concentraron a un volumen final de 10 mL utilizando un rotaevaporador. Se inyectó por triplicado 1.0 µL de la muestra en el cromatógrafo de gases.

Horno Inyector

Columna

Condiciones cromatográficas 40°C durante 2 min, incrementando 10°C/min hasta 200°C durante 5 min split/splitless: split: 30:1; temp: 250°C vol. inyección: 1 µL Columna capilar de sílice fundida OV-1. (fase no polar) 25 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 250°C

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Resultados experimentales: Curva de calibración relativa Punto de la curva 1 2 3 4

Conc. C6H4Cl2

Área C6H4Cl2

Área EI

19,998 39,899 61,000 81,010

275,556 242,563 255,448 247,076

(mg/mL)

Muestra de agua residual Inyección 1 2 3

Área 65,430 65,400 65,430

Área EI 275,556 242,563 255,448

a) Calcula la concentración de diclorobenceno en cada punto de la curva patrón y completa la tabla de resultados de la curva de calibración relativa.

b) Calcula la concentración de C6H4Cl2 en la muestra y expresa el resultado en ppm.

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Problema 5 Se desea determinar si es factible utilizar la cromatografía de gases para el análisis rutinario de sacarosa en melaza en un ingenio azucarero. Preparación de disoluciones: Disolución estándar (DE): se utilizaron 600 mg de sacarosa y 650 mg de trihalosa como estándar interno (EI) para formar los respectivos derivados metilados en 3.0 mL de dimetilformamida. Preparación de la muestra: Se utilizaron 1.5 g de melaza y 650 mg de trihalosa (EI), se formaron los derivados metilados respectivos en 3.0 mL de dimetilformamida. El análisis de la disolución estándar y la muestra se realizó por triplicado, inyectándose 1.0 µL en el cromatógrafo de gases.

Horno

Inyector

Condiciones cromatográficas 80°C durante 1 min, incrementando 10°C/min hasta 300°C durante 10 min Cold on column; oven track on Volumen de inyección: 1 µL

Columna

Columna capilar de sílice fundida OV-1 (fase no polar). 10 m x 0.53 mm x 0.1 µm H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 330°C

Datos experimentales: Velocidad de papel del integrador: 0.5 cm/min Resultados experimentales: Tiempos de retención y w½de los compuestos analizados Compuesto

tr (min)

w1/2 (mm)

Sacarosa Trihalosa

11.47 12.022

0.5 0.5

tm (min) = 0.47 EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

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Disolución estándar Inyección 1 2 3

Área de sacarosa 188,585 191,080 185,811

Área EI 184,823 186,854 181,750

Muestra de melaza Inyección 1 2 3

Área de sacarosa 274,933 255,862 274,489

Área EI 228,946 206,273 228,532

a) Calcula la selectividad (α) de la columna cromatográfica así como la resolución (Rs) de los compuestos analizados.

b) Con los resultados del inciso a) de parámetros cromatográficos, analiza si las condiciones cromatográficas de análisis fueron adecuadas para realizar el análisis cuantitativo.

c) Calcula la concentración de sacarosa en la muestra y reporta el resultado en g de sacarosa por 100 g de melaza.

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Problema 6 Los lupinos son plantas con un alto contenido de alcaloides, compuestos que perjudican la salud. Los alcaloides encontrados comúnmente en este tipo de plantas son esparteína, lupanina, citisina, 3-OH-lupanina y 13-OH-lupanina. El colorín es una variedad de lupino y se desea conocer el contenido de estos alcaloides para determinar si puede ser utilizado como alimento para el ganado. Para realizar el análisis por cromatografía de gases se preparó la siguiente disolución estándar. Preparación de disoluciones: Disolución estándar (DE): se pesaron 0.757 mg de esparteína, 0.5 mg de citisina, 3.42 mg de lupanina, O.22 mg de 3-OH-lupanina, 0.215 mg de 13-OH-lupanina y 0.500 mg de cafeína, que se utilizó como estándar interno (EI), se disolvieron y se llevaron al aforo de 5.0 mL con metanol. El análisis se realizó por triplicado inyectando 1 µL de esta disolución en el cromatógrafo de gases. Preparación de la muestra problema: Un gramo de harina de colorín se extrajo con 10 mL de ácido tricloroacético al 5% a temperatura ambiente durante 1 min, se centrifugó y se separó el sobrenadante, esta operación se realizó dos veces más; los extractos se juntaron y se agregó 1.0 mL de NaOH para neutralizar. Se extrajeron nuevamente con 2 porciones de 10 mL de CH2Cl2 y lo extraído se evaporó a sequedad. El residuo con los alcaloides se disolvió en 4.0 mL de metanol y después de cerciorarse que el extracto no contenía cafeína (prueba colorimétrica) se adicionaron 0.500 mg de cafeína (EI). Finalmente se ajustó el volumen a 5.0 mL con metanol. Se inyectó 1.0 µL de esta disolución por triplicado en el cromatógrafo de gases. Condiciones cromatográficas Horno

150°C durante 0.5 min, incrementando 20°C/min hasta 200°C por 15 min, incrementando 5°C/min hasta 240°C durante 15 min split/splitless: splitless1 min.

Inyector

temp: 240°C

Volumen de inyección:1 µL Columna

Columna capilar de sílice fundida OV-1 (fase no polar). 10 m x 0.53 mm x 0.25 µm H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 330°C

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Resultados experimentales:

Unidades de área

4

1 3

2

5

10

15

20

5

6

25

30

Tiempo (min)

Cromatograma 1. Disolución estándar de alcaloides.

Número de pico 1 2 3 4 5 6

Disolución estándar de alcaloides Alcaloide tr(min) Áreas 1 2 Esparteína 6.20 690,515 584,481 Cafeína 6.80 244,120 207,082 Citosina 13.40 619,612 599,045 Lupanina 20.40 2,948,813 2,527,575 3-OH-lupanina 23.50 138,221 123,711 13-OH-lupanina 28.60 162,242 146,096

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3 587,884 209,090 569,910 2,516,182 121,251 142,558

Unidades de área

27

5 3

67

4 12

5

10

15 Tiempo (min)

20

25

Cromatograma 2. Muestra de colorín (L. exaltatus).

Tiempos de retención y áreas de la muestra de colorín Número de pico 1 2 3 4 5 6 7

tr (min) 6.20 6.80 17.50 18.60 20.31 21.00 23.47

Áreas 1

2

3

145,848 220,097 189,340 143,214 2,191,599 145,960 147,762

175,345 245,890 214,836 163,689 2,573,631 167,583 175,634

147,997 237,698 198,532 145,290 2,263,740 154,369 159,083

De acuerdo con los resultados experimentales responde: a) ¿Qué alcaloides están presentes en la muestra? b) ¿Qué factores de respuesta se obtienen para cada uno de los alcaloides identificados? c) ¿Qué concentración se obtiene de cada uno de los alcaloides presentes en el colorín en mg/g de muestra? d) ¿Cuál es el contenido total de alcaloides por 100 g de colorín? EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

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Problema 7 Se quiere cuantificar el contenido de o-Cloro-p-Bencilfenol (OCPB) y o-Bencilfenol (OB) en una muestra en medio acuoso alcalino. Para ello se realiza un análisis cromatográfico utilizando las siguientes disoluciones: Preparación de disoluciones: Disolución estándar (DE): se pesaron 30.4 mg de OCPB y 20.93 mg de OB se disolvieron con tolueno y se llevó al aforo a 10 mL con el mismo disolvente. Preparación de la muestra: Un mL de muestra se llevó a pH ácido (0-2), se extrajo con 3.0 mL de tolueno, se separó la fase orgánica y se realizaron 2 extracciones más, se juntaron los extractos y se llevaron al aforo de 10 mL con tolueno.

Horno

Condiciones cromatográficas 50°C durante 1 min, incrementando 10°C/min hasta 280°C split/splitless: splitless1 min.

Inyector

temp: 240°C Volumen de inyección:1 µL

Columna

Columna capilar de sílice fundida DB-5 (5% fenilmetil silicón, fase poco polar). 25 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 300°C

El análisis se realizó inyectando 1.0 µL de la disolución estándar y de la muestra por triplicado en el cromatógrafo de gases obteniéndose las siguientes áreas promedio: Resultados experimentales:



Áreas promedio de la disolución estándar y la muestra Disoluciones Área OB Área OCPB Estándar 1,650,008 771,567 Muestra 532,048 375,730 a) Calcula el contenido de o-Cloro-p-Bencilfenol (OCPB) y o-Bencilfenol (OB)

en la muestra y expresa el resultado en ppm. b) Enumera las posibles fuentes de error en este análisis. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

29

Problema 8 Se quiere determinar la distribución de alcoholes en mezcal y su concentración relativa por normalización de áreas. Preparación de la muestra: Se vierten 2.0 mL de mezcal en un vial de 8.0 mL al cual se le adicionan 0.5 g de ácido silícico; se agita vigorosamente en vórtex durante 2 min. Se deja separar las fases. La fase líquida es transferida a un matraz aforado de 5.0 mL mientras que a la fase sólida se le adicionan 1.5 mL de acetona. Se agita nuevamente durante 2 min. Y se deja separar las fases. La fase líquida se junta con la anterior en el matraz aforado de 5.0 mL. Se repite nuevamente la operación de lavado con acetona. La fase líquida se lleva al aforo con acetona y se inyecta 1.0 µL de esta disolución. Condiciones cromatográficas Horno

40°C durante 10 min, incrementando 10°C/min hasta 240°C durante 1 min. split/splitless: split 30:1.

Inyector

temp: 240°C

Volumen de inyección:1 µL

Columna

Columna capilar de sílice fundida Carbowax (fase polar). 30 m x 0.32 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 250°C

Información experimental: En el cromatograma obtenido del análisis del mezcal se indican las señales que corresponden a la acetona y al acetato de etilo.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

30

Resultados experimentales: 4

Acetona

1

Acetato de etilo

Unidades de área

8

13

3

2

5

6

1011 14 15

7

5

10

15 Tiempo (min)

9

12

20

25

Cromatograma 1. Extracto de mezcal. Áreas obtenidas de los compuestos analizados en el extracto de mezcal Pico

Compuesto

1

Acetona Acetato de etilo Nonanol Alcohol bencílico Etanol Alcohol Amílico Feniletanol Butanol Alcohol Isoamilico Hexanol Propanol Isobutanol Metanol No identificado No identificado No identificado No identificado

2

7 9 11 12

1 3,568,263 300,364 154,264 37,519

3,417,384 0 12,231 0

474,225 45,866 106,710 168,896

365,134 11,563 5,235 36,539

9,752

Área 2 3,958,428 293,722 163,405 38,971 3,539,710 0 13,084 0 494,192 48,451 109,274 174,293 350,714 12,019 5,982 37,391 10,384

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

3 3,725,892 270,821 146,662 34,766 3,274,528 0 11,726 0 446,721 44,430 99,385 157,479 334,699 10,693 4,857 35,632 9,137

30

31

a) Indica el orden de elución de los compuestos presentes en el extracto de mezcal. Señala qué criterio seguiste y por qué es apropiado.

b) Determina por normalización de áreas la concentración relativa de los alcoholes identificados.

c) Indica el alcohol que se encuentra presente en menor proporción en el mezcal.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

32

Problema 9 Se requiere identificar el contenido de algunos ácidos grasos en muestras de jabón quemado (JQ) y Nigie (JN) y cuantificar el contenido del ácido graso de 16 átomos de carbono en las muestras. Para realizar el análisis se preparó una disolución estándar y la muestra con el siguiente procedimiento: Preparación de disoluciones: Disolución patrón (DP): se pesaron 10.91 mg de los ésteres metílicos (EM) EM15, EM16:0, EM18:0 y EM18:1 y se disolvieron en 100 mL de hexano. Estándar Interno (EI): se utilizó como estándar interno el éster metílico del ácido undecanoico (hendecanoico, EM 11), se pesaron 11.62 mg y se disolvieron en 100 mL de hexano. Disolución Estándar (DE): se tomó 1.0 mL de solución patrón (DP) y 1.0 mL de estándar interno (EI), y se llevó a la marca de aforo de 5.0 mL con hexano. Se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo. Preparación de muestras de jabón: Se pesaron 31 mg del jabón quemado (JQ) y 32.43 mg de jabón Nigie (JN) por separado y se colocaron en viales de reacción. Se saponificaron con 2.0 mL de disolución de KOH/MeOH al 10%(p/v) a 80°C durante 1 h, se dejó enfriar. Se realizó la esterificación con 2.0 mL HCl/MeOH al 15%(v/v) y 100 µL BF3/MeOHa 80°C durante 1 h, se dejó enfriar. Se añadieron 2.0 mL de H2O y se extrajeron los ésteres metílicos con 2 mL hexano, la fase orgánica se separó, se realizó una segunda extracción con 2.0 mL de hexano. Los extractos se juntaron y se adicionaron 2.0 mL de NaHCO3 al 3% para neutralizar, seguidos de 2.0 mL H2O para lavar, la fase acuosa se descartó y la fase orgánica se filtró a través de Na2SO4 anhidro. Finalmente, se llevó a la marca de aforo de 10 mL con hexano. De cada disolución se tomó 1.0 mL y 1.0 mL de estándar interno (EI), se llevaron al aforo de 5.0 mL con hexano y se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo de cada disolución.

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33

Condiciones cromatográficas Horno

40°C durante 1 min, incrementando 10°C/min hasta 300°C durante 10 min. split/splitless: 1 min.

Inyector

temp: 250°C

Volumen de inyección:1 µL

Columna

Columna capilar de sílice fundida DB-5 (5% fenilmetil silicón, fase poco polar). 25 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 300°C

Resultados experimentales:

3

Unidades de área

1

2

5

Tiempo (min)

10

45

15

Cromatograma 1. Disolución estándar de ésteres metílicos.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

34

Datos de la disolución estándar de ésteres metílicos Número de pico 1 2 3 4 5

Éster metílico EM11 EM15 EM16:0 EM18:1 EM18:0

7.593 10.903 11.640 12.816 13.003

4

8

3

Unidades de área

Área

tr (min)

87,175 7,138 102,860 8,385 7,718

11 12

5

1 2

7 10 9

6

5 Tiempo (min)

10



15

Cromatograma 2. Muestra de jabón quemado (JQ).

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

35

Tiempos de retención y áreas de la muestra de jabón quemado (JQ) Éster metílico Identificado

tr (min)

Área

4.611 6.645 7.593 8.491 10.018 10.140 10.901 11.462 11.649 12.148 12.332 12.755 12.832 12.870 13.012

34,691 29,685 126,345 241,523 8,514 135,534 20,505 34,546 329,981 17,110 19,882 38,975 450,020 105,309 227,444

3

9

13 14

4

Unidades de área

7

6

8 12 1

11

2

10

5

5

Tiempo (min) 10



15

Cromatograma 3. Muestra de jabón Nigie (JN).

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

36

Muestra de jabón Nigie (JN) Éster metílico Identificado

tr (min)

Área

4.687 6.645 7.596 8.489 10.012 10.139 10.909 11.465 11.653 12.149 12.334 12.758 12.836 12.872 13.014

29,976 20,140 177,953 126,800 8,280 85,172 124,869 58,895 290,152 16,570 19,281 64,004 510,067 115,233 227,025

a) Completa las tablas de resultados experimentales de cada jabón. b) ¿Qué ácidos grasos como ésteres metílicos contienen las muestras? c) Calcula la concentración de EM16:0 en la solución final, reporta los resultados en mg/mL. Disolución estándar Área

Conc. mg/mL

EM11 (EI) EM16:0 Frr__________________________

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37

Muestra de jabón quemado (JQ) JQ EM11 (EI) EM16:0

Área

Conc. final mg/mL

Muestra de jabón Nigie (JN) JN EM11 (EI) EM16:0

Área

Conc. final mg/mL

d) Calcula la concentración de EM16:0 en % en peso en cada jabón EM16:0 ____% en peso en JQ EM16:0 ____% en peso en JN

e) Menciona cuál de las dos muestras contiene más ácido graso de 16 átomos de carbono (EM16:0):

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

38

Problema 10 Se requiere identificar y cuantificar por cromatografía de gases el contenido de triglicéridos (TG) en una muestra de grasa de un producto alimenticio. Se preparó y analizó una disolución estándar que contenía 7 triglicéridos disueltos en hexano, la concentración de cada triglicérido se enlista en la siguiente tabla. Disolución estándar de triglicéridos analizados Triglicérido (TG)

Concentración mg/ mL

TG-C8

Tricaprilina

0.033

TG-C10

Tricaprina

0.020

TG-C12

Trilaurina

0.023

TG-C14

Trimiristina

0.020

TG-C16

Tripalmitina

0.020

TG-C18

Triestearina

0.020

TG-C18:1

Trioleína

0.024

De la disolución estándar se inyectó 1 μL en el cromatógrafo. Preparación de muestra: Se pesó 1.5 g del producto alimenticio, se disolvió en 10 mL de hexano y de esta disolución se inyectó 1.0 µL al cromatógrafo.

Horno Inyector

Columna

Condiciones cromatográficas 60°C durante 1 min, incrementando 15°C/min hasta 150°C, incrementando a 8°C hasta 350°C durante 10 min Cold on column; oven track on Volumen de inyección:1 µL Columna capilar de sílice fundida OV-1 (fase no polar). 10 m x 0.53 mm x 0.1 µm H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 380°C

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39

Resultados experimentales: 1

2

3

4 5

6

9

Unidades de área

8

7 5

Tiempo (min)

15

20

Cromatograma 1. Disolución estándar de triglicéridos (TG) analizada.

Tiempos de retención y áreas de la disolución estándar de triglicéridos Número de pico 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Triglicérido -TG-C8 TG-C10 TG-C12 TG-C14 TG-C16 -TG-C18 TG-C18:1

tr(min) 6.958 10.183 11.728 13.078 14.267 15.330 15.653 16.500 16.658

Área 118,509 137,315 101,252 126,558 94,368 107,682 7,469 97,061 98,597

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

40

1

Unidades de área

34

2 5

Tiempo (min)

15

Cromatograma 2. Muestra de grasa de un producto alimenticio. Tiempos de retención y áreas de la muestra de grasa Número Triglicérido tr (min) Área W 1/2 de pico identificado (min) 1 2 3 4

15.356 15.676 16.535 16.706

171,984 12,004 145,681 148,440

0.037 0.016 0.059 0.075

a) ¿Qué triglicéridos están presentes en el producto alimenticio?

b) Calcula la resolución y el número de platos de los compuestos encontrados en la muestra. c) ¿Cuál es la concentración de cada uno de ellos?

d) Reporta los resultados en mg/g de muestra.

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41

Problema 11 Se requiere saber si una muestra de champú contiene los conservadores metil-parabeno y propil-parabeno y cuantificarlos si se encuentran presentes. Para este análisis se prepararon las siguientes disoluciones. Preparación de disoluciones: Estándar interno (EI): se pesaron 50 mg de butil-parabeno, se disolvieron en 50 mL de una mezcla de éter isopropílico/acetato de etilo (2:1). Disolución estándar (DE): se pesaron 100 mg de metil-parabeno y 50 mg de propilparabeno, se disolvieron en 50 mL de metanol. De esta solución se tomó 1.0 mL y se adicionaron 2.0 mL de disolución de EI, se llevó al aforo a 10 mL con una mezcla de éter isopropílico/acetato de etilo (2:1). Se inyectó 1 µL al cromatógrafo. Preparación de muestra: Se pesaron 2.0719 g de champú, se adicionaron 2.0 mL de metanol y 2.0 mL de disolución EI se centrifugaron. Se realizaron 3 extracciones con 2.0 mL de la mezcla de éter isopropílico/acetato de etilo (2:1) cada una. Los extractos se juntaron y se llevó al aforo de 10 mL con la misma mezcla de disolventes. De esta disolución se inyectó 1.0 µL al cromatógrafo. Condiciones cromatográficas Horno

Inyector

Columna Detector

120°C durante 1 min, incrementando 10°C/min hasta 200°C, enseguida incrementando a 20°C/min hasta 310°C durante 10 min. split/splitless: split 30:1.

temp: 290°C vol. inyección: 1 µL Columna capilar de sílice fundida DB-5 (5% fenilmetil silicón, fase poco polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min Ionización de llama: 310°C

a) ¿Qué conservadores están presentes en la muestra? b) Cuantifica el contenido de conservadores en el champú, reporta el resultado en % en peso. EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

42

Resultados experimentales:

3

Unidades de área

1

2

5

Tiempo (min)

10

Cromatograma 1. Disolución estándar de conservadores en champú.

Disolución estándar de conservadores de champú Número de pico 1 2 3

Conservador

tr (min)

Área

Metil-parabeno Propil-parabeno Butil-parabeno

5.701 7.434 8.583

62,783 36,926 73,883

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43

19

Unidades de área

17

6

13

1 8 3 2 4

5

7 10 5

18

12

9 11

14 15

16

Tiempo (min)

10

Cromatograma 2. Muestra de champú analizada. Tiempos de retención y áreas de la muestra analizada Número de pico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

tr (min) 4.910 5.223 5.309 5.361 5.594 5.689 5.830 5.898 5.982 6.149 6.366 6.927 7.006 7.061 7.642 7.968 8.364 8.500 8.867

Área 32,592 4,770 2,935 6,404 11,737 33,205 10,998 22,537 12,481 5,164 11,288 12,101 34,473 3,231 4,527 5,386 5,485 73,079 14,762

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

44

Problema 12 Se desea cuantificar por cromatografía de gases el contenido de ácido laúrico (C12) y oleico (C18:1) en una solución de jabón, utilizando el ácido mirístico (C14) como estándar interno. Para el análisis se prepararon las siguientes disoluciones. Preparación de disoluciones: Estándar interno (EI): se pesaron 20 mg de ácido mirístico (C14) y se disolvió en 5.0 mL de acetato de etilo. Disolución estándar (DE): se pesaron 3.0 mg de C12 y 5.34 mg de C18:1 en un matraz aforado de 5.0 mL se disolvieron con acetato de etilo y se adicionó 1.0 mL de la disolución de EI llevándose a un volumen final de 5.0 mL. De esta disolución se inyectó 1.0 µL al cromatógrafo. Preparación de la muestra: Se tomó 1.0 mL de la disolución de jabón, se adicionó 1.0 mL de la solución de EI y 2 gotas de HCl concentrado. Se realizaron dos extracciones con 2.0 mL de butanol cada una, los extractos obtenidos se mezclaron y se llevaron a un volumen final de 5.0 mL. Se inyectó 1.0 µL de esta disolución en el cromatógrafo.

Condiciones cromatográficas Horno

80°C durante 1 min incrementando 20°C/min hasta 280°C durante 10 min split/splitless: split 30:1.

Inyector

temp: 280°C vol. inyección: 1 µL

Columna

Columna capilar de sílice Polietilen glicol (fase polar). 10 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2:1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 280°C

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45

Resultados experimentales:

5 7

1

Unidades de área

10

2

3

4 6

8

5

9

Tiempo (min)



10

Cromatograma 1. Disolución estándar de ácidos grasos.

Tiempos de retención y áreas de la disolución estándar de ácidos grasos Número de pico Ácido graso 1 -2 -3 -4 -5 C12 6 -7 C14 (EI) 8 -9 -10 C18:1

tr (min) 1.48 2.81 2.92 3.21 3.34 3.53 3.75 4.28 5.77 8.74

Área 6.91 1.20 7.38 1.58 167.04 1.64 151.93 2.13 2.63 303.20

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

46

Unidades de área

7

6

9 5

2 1

3 4

8

12

10 11

14 13

5

Tiempo (min)

15 16



10

Cromatograma 2. Muestra de jabón analizado. Tiempos de retención y áreas de la muestra de jabón Número de pico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

tr (min) 1.73 2.25 2.50 2.92 3.16 3.34 3.76 4.03 4.13 4.28 4.38 5.76 6.09 8.28 8.73 9.69

Área 5.52 10.65 4.87 4.16 17.39 34.01 82.74 10.79 25.36 16.58 2.11 28.64 1.91 25.27 53.27 3.47

a) Calcula el contenido de cada ácido graso presente en el jabón, expresa el resultado en % en peso. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

47

Problema 13 Se realizó por cromatografía de gases un análisis para cuantificar los ácidos grasos como ésteres metílicos EM16, EM18 y EM18:1 en una muestra de grasa de avestruz, utilizando el éster metílico de 15 átomos de carbono (EM15) como estándar interno. Calcula el contenido de ácidos grasos (como ésteres metílicos) en la muestra y reporta los resultados en mg/g de grasa. Para realizar el análisis se prepararon las siguientes disoluciones. Preparación de disoluciones: Disolución patrón (DP): se pesaron en un matraz volumétrico 2.0 mg de EM16, 1.03 mg de EM18 y 3.06 mg de EM 18:1 y se disolvieron con 10 mL de hexano. Estándar interno (EI): se pesaron 5.0 mg de EM15 en un matraz volumétrico de 10 mL, se disolvió y se llevó al aforo con hexano. Disolución estándar (DE): se tomó 1.0 mL de la disolución patrón más 1.0 mL de la disolución de EI, se llevó a un volumen final de 5.0 mL con hexano. Se inyectó 1.0 µL de esta disolución en el cromatógrafo. Preparación de la muestra: Se pesaron 15 mg de grasa de avestruz, se saponificaron con 2.0 mL de solución de KOH en MeOH al 10% (p/v) y se calentó a 80°C durante 1 h, se dejó enfriar. Se realizó la esterificación con 2.0 mL de HCl en MeOH al 15% (v/v) y 100 µL de BF3a 80°C durante 1 h, se dejó enfriar. Posteriormente, se extrajeron los ésteres con 2.0 mL de H2O y 2.0 mL de hexano, la fase orgánica se separó, se realizó una segunda extracción con otros 2.0 mL de hexano. Los extractos se juntaron y se adicionaron 2.0 mL de NaHCO3 al 3% para neutralizar, seguidos de 2.0 mL de H2O para lavar, la fase acuosa se descartó y la fase orgánica se secó filtrándola con Na2SO4 anhidro. Finalmente, se llevó al aforo de 10 mL con hexano. De esta disolución se tomó 1.0 mL y se transfirieron a un matraz volumétrico de 5.0 mL, se añadió 1.0 mL de la disolución de EI y se llevó al aforo con hexano. De esta disolución se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo de gases.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

48

Condiciones cromatográficas 160°C durante 1 min, incrementando Horno 5°C/min hasta 250°C durante 3 min. split/splitless: split 30:1.

Inyector

Columna Detector

Temp: 200°C vol. inyección: 1 µL Columna Capilar de sílice Carbowax (fase polar). 30 m x 0.32 mm x 0.25 µm Flujo H2, 1 mL/min Ionización de llama: 280°C

5

67

Unidades de área

2

1

34

5

Tiempo (min)

8

10

15

Cromatograma 1. Disolución estándar de ésteres metílicos.

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49

Tiempos de retención y áreas de la disolución estándar de ésteres metílicos Número de pico Ésteres metílicos 1 E 14 2 E 15 3 -4 -5 E 16 6 E 18:1 7 E 18 8 --

tr (min) 10.142 10.940 11.120 11.358 11.691 12.890 13.052 13.637

Área 42,947 2,609,276 16,679 7,727 1,621,271 2,632,936 983,778 7,010

Unidades de área

2 4

3

6

5 7

1 5

Tiempo (min)

10

8

15

Cromatograma 2. Muestra de grasa de avestruz analizada. Tiempos de retención y áreas de la muestra de grasa de avestruz No. de pico 1 2 3 4 5 6 7 8

tr (min) 10.140 10.916 11.467 11.648 12.759 12.829 13.005 13.785

Área 6,557 2,949,266 65,714 2,370,241 77,274 2,907,016 308,768 1,910

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

50

Problema 14 Se Identificaron y cuantificaron por cromatografía de gases los ácidos grasos presentes en mantequilla. Identifica los ácidos grasos presentes en una muestra y calcula la concentración en mg/g del ácido graso que se encuentra en mayor y en menor proporción. Para el análisis se prepararon las siguientes disoluciones. Preparación de disoluciones: Estándar interno (EI): disolución del éster metilundecanoato (E11) en una concentración de 10 mg/mL en hexano. Disolución patrón (DP): se utilizó una mezcla estándar que contiene los siguientes ésteres metílicos: miristoleato (EM14.1), palmitato (EM16:0), palmitoleato (EM16:1), estearato (EM18:0), oleato (EM18:1), linoleato (EM18:2) y linolenato (EM18:3) en concentración de 10 mg/mL en hexano. Disolución estándar (DE): se tomó 1.0 mL de la disolución patrón (DP) y 1.0 mL de estándar interno, se llevaron a un volumen final de 5 mL con hexano. Se inyectó 1.0 μL de esta disolución en el cromatógrafo. Preparación de muestra: Se obtuvieron los ésteres metílicos a partir de 15 mg de muestra de mantequilla. El tratamiento de la muestra incluyó las etapas de saponificación, neutralización, derivación con BF3/MeOH y finalmente extracciones con hexano. Se adiciona 1.0 mL de EI y el volumen final fue de 5 mL. De esta solución se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo. Condiciones cromatográficas Horno Inyector

Columna

160°C durante 1 min incrementando 5°C/min hasta 250°C durante 3 min. split/splitless: split 30:1.

temp: 200°C vol. inyección: 1 µL

Columna capilar de sílice Carbowax (fase polar). 30 m x 0.32 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 200°C

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51

Resultados experimentales:

34 2 Unidades de área

1

5

6 7 8

Tiempo (min)

5

10

Cromatograma 1. Disolución estándar de ésteres metílicos analizados.

Tiempos de retención y áreas de la disolución estándar de ésteres metílicos Número de pico

Estermetílico

tr (min)

Área

1 2 3 4 5 6 7 8

E 11 (EI) E 14:1 E 16:0 E 16:1 E 18:0 E 18:1 E 18:2 E 18:3

4.309 6.381 7.302 7.448 8.599 8.749 9.111 9.681

12,182 13,356 14,617 15,272 14,098 15,376 14,586 11,721

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

52

10 11

Unidades de área

8 4

6

1

3

5

2

5

12

7

13 9

Tiempo (min)

10

14

20

Cromatograma 2. Muestra de mantequilla analizada. Tiempos de retención y áreas de la muestra de mantequilla analizada Número de pico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

tr (min)

1.192 1.565 2.103 4.300 4.945 6.020 6.161 7.292 8.584 8.735 9.095 9.665 15.001 20.023

Área 1,958 1,527 3,438 12,237 2,435 2,881 1,517 8,640 4,237 16,688 8,317 1,932 1,868 2,013

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53

Problema 15 Se requiere determinar el % de etanol en dos muestras de gel antibacterial para manos, para lo cual se realizó un análisis cromatográfico tomando una porción del vapor sobrenadante de la muestra (HS, por sus siglas en inglés), bajo las siguientes condiciones. Preparación de disoluciones: Disolución patrón (DP): se tomaron 0.7 mL de etanol y se llevaron a 10 mL con H2O. Estándar interno (EI): se utilizó una disolución de propanol de 60 mg/mL en H2O. Disolución estándar (DE): se tomó 1.0 mL de disolución patrón y 1.0 mL de estándar interno, se llevaron a un volumen final de 10 mL con H2O y se trató de la misma manera que la muestra. Preparación de muestra: Se pesó la muestra (tabla) y adicionó 1.0 mL de estándar interno, se llevaron al aforo de 10 mL con H2O, la disolución se introdujo en un vial que se selló herméticamente y se dejó equilibrar a 68°C durante 2 min, pasado este tiempo con una jeringa se tomaron 200 µL del vapor sobrenadante y se inyectaron en el cromatógrafo, cada muestra se analizó por triplicado. Condiciones cromatográficas Horno

80°C durante 1.3 min, incrementando 20°C/min hasta 130°C durante 5 min split/splitless: split 30:1.

Inyector

Columna

temp: 200°C vol. inyección: 1 µL Columna capilar de sílice SP 1000 (fase polar). 30 m x 0.32 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 200°C

Información experimental Características químicas del etanol estándar: Pureza: 99.8% Densidad: 0.78 g/mL EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

54

Resultados experimentales: Peso de gel antibacterial analizado Muestra 1 1a 1b 1c

Peso (mg) 135.72 123.26 150.28

Muestra 2 2a 2b 2c

Peso (mg) 116.75 156.35 204.00

Áreas de la disolución estándar Disolución Estándar

Área EtOH 1,105.81

Área EI 1,606.98

Áreas de las muestras de gel antibacterial analizado Disolución M1a M1b M1c M2a M2b M2c

Área EtOH 738.26 1,085.65 519.11 529.35 1,119.06 488.67

Área EI 680.62 1,067.70 441.33 583.11 905.54 320.83

a) Calcula el % en peso de etanol en cada muestra.

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55

Problema 16 Se desea identificar y cuantificar alcanfor (C10H160) y naftaleno (C10H8) de un producto que se utiliza para la manufactura de plásticos. Para ello se prepararon una disolución estándar y una disolución problema las cuales se inyectaron en un sistema acoplado: Cromatógrafo de Gases-Espectrómetro de Masas (CG-EM). Preparación de disoluciones: Disolución estándar: se pesaron 23 mg de naftaleno y 23 mg de alcanfor se disolvieron en isoctano y se llevaron al aforo de 10 mL. Se inyectó 1.0 µL. Preparación de la muestra: Se pesaron 200 mg de la muestra y se disolvieron en isooctano llevándolo a un aforo de 10 mL, de esta disolución se inyectó 1.0 µL. El análisis de la disolución estándar y la muestra se realizó por triplicado. Condiciones cromatográficas y espectrómetro de masas

Horno

80°C durante 1.3 min, incrementando 20°C/min hasta 130°C durante 5 min split/splitless: split 30:1.

Inyector

Columna

Espectrómetro de masas

temp: 250°C vol. inyección: 1 µL Capilar de sílice fundida 5% difenilo -95% polidimetilsiloxano (fase poco polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo He: 1 mL/min Impacto electrónico. Línea de transferencia: 280°C. Energía de ionización (EI): 70 EV. Barrido total de iones (SCAN).

Resultados experimentales: Áreas promedio y tiempos de retención de la disolución estándar No. de pico Compuesto tr (min) Área promedio 1

Naftaleno

8.778

41,962,757

2

Alcanfor

9.453

56,887,110

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

56

Tiempos de retención y áreas promedio de la muestra Número de pico 1 2 3 4 5

tr (min) 3.452 5.362 8.739 9.012 9.412

Área promedio 2,354 1,937 15,492,843 1,235 56,389,894

Espectros de masas obtenidos: a) Identifica los compuestos presentes en la muestra analizada. ¿Se encuentran presentes el naftaleno y alcanfor? 128

100

50

51

0

64

39 20

30

(m a in lib) Naphtalene

40

50

60

102

77 70

80

90

100

110

120

130

140

95

100

41

81

O

50 27

108

69

55

39

83 152 67

29

53 43

0

20

30

40

51 50

60

93 91

77

65 70

80

90

137

124 100

110

120

130

140

150

160

(m a in lib) Camphor

b) ¿Qué concentración de naftaleno y alcanfor hay en la muestra? Expresa la concentración en mg/g de muestra. c) En los espectros de masa identifica el ion molecular y el pico base de cada compuesto. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

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Problema 17 Se sabe que los terpenos son compuestos que contribuyen al aroma y al sabor, por lo que se quiere caracterizar la composición de ellos en una bebida de frutas. Preparación de disoluciones: Para ello se preparó una disolución estándar en diclorometano, con los siguientes terpenos: linalol, isoborneol, borneol, 4-terpineol, α-terpineol, eugenol, nerolidol, α-bisabolol y farnesol, todos a una concentración de 50 ppb. De esta disolución se inyectó 1 µL en el cromatógrafo. Preparación de la muestra: La muestra se preparó extrayendo estos compuestos con diclorometano. Para ello se tomó una alícuota de 50 mL de la bebida y se diluyó con 50 mL de agua extrayéndose 3 veces con 10 mL de diclorometano, se juntaron los extractos y se concentraron utilizando un aparato de Kuderna-Danish y se llevó a un volumen final de 1.0 mL. De esta disolución se inyectó 1.0 µL en el cromatógrafo de gases.

Condiciones cromatográficas Horno

40°C durante 1 min incrementando 10°C/min hasta 300°C durante 10 min. split/splitless: splitless 1 min.

Inyector

Columna

temp: 250°C vol. inyección: 1 µL Columna capilar de sílice fundida DB-5 (5% fenilmetil silicón, fase poco polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 300°C

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

58

Resultados experimentales:

Compuesto linalol isoborneol borneol 4-terpineol α-terpineol eugenol nerolidol α-bisabolol farnesol

Compuesto

Disolución estándar tr (min) w1/2 (min) 12.740 14.400 14.660 15.001 15.380 19.970 24.351 27.830 28.631

0.042 0.032 0.040 0.039 0.042 0.044 0.037 0.035 0.044

Bebida de frutas tr (min) w1/2 (min)

1

12.742

0.044

2 3 4 5 6

14.659 14.999 15.381 24.349 27.828

0.040 0.041 0.041 0.035 0.037

Áreas 233,667 54,216 303,773 287,734 153,212 62,294 142,301 160,668 35,424

Área 118,818 157,569 155,170 72,668 73,970 83,503

a) ¿Qué terpenos identificas en la bebida?

b) Calcula la concentración de los 3 compuestos más retenidos en la bebida (ésta se presenta comercialmente en un volumen de 355 mL).

c) Calcula la resolución para los 3 compuestos menos retenidos.

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59

Problema 18 Una industria de frituras desea saber qué contaminante(s) están presentes en la tinta utilizada en la elaboración de la envoltura, porque se sospecha que son los causantes de generar un olor y sabor desagradable al producto. Se sabe que entre los disolventes utilizados en estas tintas se encuentran: etanol, xileno y acetato de etilo. Preparación de disoluciones: Para el análisis se preparó una disolución estándar con los tres disolventes utilizando como estándar interno acetona. De esta disolución se inyectó 1.0 µL al cromatógrafo. Preparación de la muestra: Se tomó 100 mg de tinta, se agregó 1.5 mL de acetona y se llevó al aforo de 5.0 mL con pentano. Se inyectó 1.0 µL y el análisis se realizó por triplicado. Condiciones cromatográficas Horno Inyector

85°C Isotérmico split/splitless: split 200:1

temp: 150°C vol. inyección: 1 µL

Columna

Columna capilar de sílice fundida Carbowax (fase polar). 30 m x 0.32 mm x 0.25 µm. Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 150°C

Resultados experimentales:

Disolvente Etanol Acetato de etilo Acetona Xileno

Disolución estándar Conc. (%) tr (min) 25 5.785 10 9.153 30 14.182 35 17.569

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

Áreas 85,242 41,433 97,562 12,761

60

Muestra de tinta analizada Número de pico 1 2 3 4 5 6

tr (min)

Áreas

5.932 7.625 14.184 14.357 17.571 19.931

24,683 35,271 12,347 1,034 18,792 1,450

a) Indica cuál es el disolvente presente en la muestra.

b) ¿Cuál es la concentración de éste? Expresa el resultado en %.

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61

Problema 19 a El Cromatograma 1 se obtuvo al analizar una muestra de plaguicida con una columna OV-17, clasificada como moderadamente polar (50% fenilpolisiloxano), cuyas dimensiones son 10 m x 0.25 mm x 0.25 µm.

CROMATOGRAMA 1

RESPUESTA DEL DETECTOR 10000

E

9000 8000

C

D

7000 6000 5000 4000 3000 2000

A

1000

B

0

0

20

40

60

80

100 120 140

160 180 200 220

240 260 280

300 320 340 360 TIEMPO (seg)

a) Identifica en el cromatograma la información requerida, calcula los parámetros cromatográficos y completa las siguientes tablas con los resultados obtenidos (expresa todas las unidades de tiempo en minutos). Datos experimentales:

Velocidad del papel: 1 cm/min Pico cromatográfico A B C D E

tm (min)

tr (min)

t’r (min)

w½ (min)

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

k’

62

Par de picos B-C D-E Pico D

Rs

N

α

H (mm)

b) Con los resultados obtenidos de parámetros cromatográficos responde las siguientes preguntas: 1. ¿La resolución (Rs) entre los picos D y E es aceptable? ¿Por qué?

2. ¿La selectividad (α) para los picos D y E es aceptable? ¿Por qué?

3. Suponiendo que los compuestos de interés sean D y E. ¿Qué puedes decir acerca de los valores de k’ para estos picos?

4. En general, tomando en cuenta la eficiencia de la columna, indica si el análisis de D y E debe realizarse con esta columna. Justifique su respuesta.

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63

Problema 19 b La misma muestra de plaguicidas se analizó nuevamente en el mismo cromatógrafo, pero se cambió la columna por una SE-54, clasificada como ligeramente polar (5% fenil polisiloxano), cuyas dimensiones son 15 m x 0.25 mm x 0.25 µm, se obtuvo el Cromatograma 2: RESPUESTA DEL DETECTOR 10000

CROMATOGRAMA 2

9000

C

8000

D

E

7000 6000 5000 4000 3000

A

2000

B

1000 0

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100 105 110 115 120 TIEMPO (seg)

Identifica en el cromatograma la información requerida, calcula los parámetros cromatográficos y completa las tablas (expresa todas las unidades de tiempo en minutos). Pico cromatográfico

tm (min)

tr (min)

t’r (min)

w½(min)

A B C D E Par de picos cromatográficos D-E Pico cromatográfico E

Rs

N

α

H (mm)

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

k’

64

b) Con los resultados obtenidos de parámetros cromatográficos responde las

siguientes preguntas 1. ¿La resolución (Rs) entre los picos D y E es aceptable? ¿Por qué?

2. ¿La selectividad (α) y el factor de capacidad (k’) para los picos D y E son aceptables? ¿Por qué?

3. En el caso de que la selectividad (α) y el factor de capacidad (k’) sean óptimos para la separación, ¿qué factor modificarías para que el valor de resolución (Rs) sea aceptable?

4. Suponiendo que los compuestos de interés sean D y E, ¿qué puede decir acerca de los valores de k’ para estos picos?

5. ¿Considera que el análisis de E debe realizarse con esta columna? Justifique su respuesta.

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Problema 20 Se requiere cuantificar el acetaldehído presente en una muestra de queso, para ello se realiza un análisis cromatográfico por adiciones patrón. Se extrae 1.0 g de queso con diclorometano y se afora a 5.0 mL. Se toman 5 alícuotas de 0.5 mL cada una y se transfieren a matraces volumétricos de 1.0 mL. Se les adiciona diferentes volúmenes de una solución de 10 ppb de acetaldehído para tener respectivamente 0, 1, 2, 3 y 4 ppb de acetaldehído. Se forma un derivado, aforándose a 1.0 mL. Se inyecta por triplicado 1.0 μl de cada solución al cromatógrafo. Condiciones cromatográficas Horno

40°C durante 1 min incrementando 10°C/min hasta 300°C durante 10 min. split/splitless: splitless 1 min.

Inyector

Columna

temp: 250°C vol. inyección: 1 mL Columna capilar de sílice fundida DB-5 (5% fenilmetil silicón, fase poco polar). 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm Flujo H2: 1 mL/min

Detector

Ionización de llama: 300°C

Datos: Matraz 1 2 3 4 5

Volumen (μl)

Conc(ppb) 0 1 2 3 4

Área 19,998 39,899 61,000 81,010 101,000

a) ¿Qué volumen de la solución de 10 ppb de acetaldehído se adiciona a las muestras? b) ¿Qué concentración de acetaldehído hay en el queso?

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66

Problema 21 Los filtros UV son compuestos químicos orgánicos que absorben la radiación ultravioleta y se utilizan como ingredientes en productos de cuidado personal (cosméticos, cremas, lociones, lápices labiales, aerosoles, tintes de cabello y champús, entre otros). Al ser usados diariamente por millones de personas, son liberados al ambiente y por su carácter lipofílico tienden a bioacumularse en organismos como los peces, por lo cual existe una necesidad de monitorear estos compuestos, ya que son disruptores endócrinos. Se hizo un muestreo de peces en un río contaminado con cuatro de estos compuestos, se quiere determinar su concentración en el músculo fresco utilizando cromatografía con las siguientes condiciones.

Columna

Condiciones cromatogáficas SymmetryShield C18 Longitud: 150 mm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. 40°C

Fase móvil

Flujo: 1 mL min-1 A: Agua acidificada con 1% de H3PO4 0.1 M B: Etanol

Gradiente

Detector UV-VIS Volumen de inyección

Tiempo 0 13 23 35 36 39

%A 40 40 0 0 40 40

%B 60 60 100 100 60 60

λ = 312 nm Bucle (Loop): 20 µL

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67

19.879

0.07 14.129 0.06

0.05

28.210

AU

0.04

31.620 0.03

8.944

0.02

0.01

0.00

OXI Minutes

5.00

10.00

IAMC 15.00

OC 20.00

2-EHMC AVO 25.00

30.00

35.00

Compuestos: Oxibenzona (OXI), Estándar Interno (EI)= isoamil p-metoxicinamato, octocrileno (OC), 2-etilhexil metoxicinamato (2-EHMC), avobenzona (AVO) Para cuantificar se realizaron curvas de calibración, usando como estándar interno isoamil p-metoxicinamato (IAMC) a una concentración de 200 ng/mL, los resultados obtenidos se presentan a continuación. Área Concentración Áreas Concentración Nivel Nivel EI (ng/mL) OXI OC 2-EHMC AVO (ng/mL) IAMC 1 100 4706 38773 5369 5496 1 200 34768 2 200 7085 64276 8829 8900 2 200 33673 3 400 14973 140823 20768 19858 3 200 34704 4 600 20968 214851 26804 28046 4 200 34654 5 800 28103 313078 37583 40045 5 200 35801 6 1000 36795 362708 47325 51351 6 200 33882 Se analizaron 3 muestras de músculo de pescado. Para el análisis de cada muestra el músculo fresco se liofilizó, perdiendo un 80% de agua y dando un peso seco de 2 g. Se pesó 1 g del músculo liofilizado y se realizó una extracción Soxhlet con 100 mL de una mezcla hexano-acetona (9:1) durante 2.5 horas. El extracto se evaporó a sequedad y se redisolvió en 0.5 mL de etanol; posteriormente, se limpió con cromatografía de permeación en gel (GPC) y se aforó a un volumen de 2 mL con etanol. Por último, fue inyectado en un cromatógrafo de líquidos, dando los siguientes resultados: EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

68

Muestra A B C

OXI 10,522 5,073 24,211

IAMC 33,791 34,592 34,004

Áreas OC 88,523 235,621 324,378

2-EHMC 30,521 10,223 40,945

AVO 13,356 7,806 43,109

Determinar la concentración de los analitos en el músculo fresco (ng/g).

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69

Problema 22 El siguiente cromatograma se obtuvo de la inyección de 20 µL de una disolución estándar de metil, etil, propil y butilparabeno con las siguientes condiciones cromatográficas: columna Inertsil ODS 2 (150 mm x 4.6 mm x 5 µm); Fase móvil: MeOH-H2O 70:30; Detección UV: 260 nm; flujo 1.0 mL/min. tR1 = 2.7 min

tR2 = 3.09 min tR3 = 3.77 min tR4 = 4.85 min

ta = 1.68 min (calc.)

0

w 1

2

3

4

5

6

Resultados experimentales tr (min)

Área

Wb

2.706 3.090 3.766 4.851

(μV*min) 1675277 1509911 1661197 1679078

(min) 0.087 0.095 0.112 0.136

% Área

Del cromatograma calcula: a) α para etil y propilparabeno b) N para el etilparabeno c) R para etil y propilparabeno d) k´ para etilparabeno EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

7

70

Problema 23 Se desea cuantificar el contenido de vitamina E de una crema humectante enriquecida con vitaminas A y E. Para ello se prepara una disolución estándar de la vitamina A y E a 10 µg/mL en acetona. Se inyecta 10 µL y se obtienen los siguientes resultados: Área de 153587 para la vitamina E y Área de 143587 para la vitamina A. to = 1.2 min; tr (Vit. A) = 5.8 min; w1/2= 0.2 min;tr (Vit. E) = 7.2 min; w1/2 = 0.3 min Muestra: Se preparó una disolución (por triplicado) pesando 100 mg de crema, realizando todo el procedimiento de extracción y el volumen final fue de 100 mL en acetona. De esta solución se inyectó 10 µL, obteniéndose un área de 35186 para la vitamina E. 1. Calcular: factor de retención, selectividad, resolución y eficiencia para las vitaminas A y E.

2. ¿Cuál es la concentración (% en peso) de la vitamina E en la crema?

3. ¿Qué cromatografía se utilizó?

4. ¿Qué condiciones cromatográficas se utilizaron (columna, detector, fase móvil, etc.)? Explica ampliamente.

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71

Problema 24 Se requiere determinar la concentración de Piroxicam e Ibuprofeno (antiinflamatorios) en tabletas. Para ello se realizó un análisis por HPLC,bajo las siguientes condiciones cromatográficas. OH O

O

N H N CH3 S O O

HO

N

Ibuprofeno Piroxicam

Condiciones cromatográficas Columna

Hypersil (fase inversa) Longitud: 150 mm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. Ambiente Flujo: 1 mL min-1

Fase móvil

A: 0.1% ácido fórmico

Gradiente Detector UV-VIS Volumen de inyección

B: Acetonitrilo 55-100%B en 5 min λ = 220 nm Bucle (Loop): 10 µL

Las tabletas tienen un peso promedio de 600 mg y 250 mg de cada principio activo por tableta. Para la determinación se preparó una disolución estándar de 1.0 mg/mL (0.1% ácido fórmico: acetonitrilo) de cada uno de los principios activos, se tomó una alícuota de 1 mL y se aforó a 2.0 mL. De esta disolución se inyectaron 10 µl al cromatógrafo. Para la muestra se pesaron 100 mg de muestra y se extrajeron totalmente los principios activos llevándose a un volumen final de 100 ml, de aquí se tomó una alícuota de 1.0 mL y se aforó a 2.0 mL. De esta disolución se inyectaron 10 µL al cromatógrafo. EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

72

Estándar Estándar Estándar Muestra*

Área Piroxicam

Área Ibuprofeno

673446 673333 692999 328878

346638 347894 346663 168394

*área promedio n=3

¿Cuál es el contenido de Piroxicam e Ibuprofeno por tableta? De acuerdo con lo especificado en la farmacopea, la tableta debe contener de cada principio activo 250 mg ± 5%, ¿se aceptan o se rechazan las tabletas?

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73

Problema 25 Se desea cuantificar, en panqués, el posible contenido de tetrahidrocannabinol (THC), sustancia psicoactiva de la marihuana. La técnica propuesta es CLAE con un detector UV-Visible. Cuatro panqués fueron molidos y mezclados homogéneamente, se pesaron tres fracciones de 5 g cada una en matraces Erlenmeyer de 100 mL. Se extrajeron adicionando 20 mL de ter-butilmetil éter a cada matraz y colocándolos en un baño ultrasónico durante 20 min, al término de los cuales, los extractos fueron filtrados y pasados a través de columnas empacadas con sílica gel. Posteriormente, se concentraron en un rotaevaporador hasta un volumen final de 5 mL. De esta solución se inyectaron 10 µL de cada muestra al cromatógrafo de líquidos bajo las condiciones abajo descritas. Condiciones cromatográficas Columna C-18 (Fase inversa) Longitud: 4.6 cm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. Ambiente Flujo: 1.2 mL min-1 Fase móvil acetonitrilo-agua, 70/30; análisis isocrático Detector UV-VIS λ = 280 nm Volumen de inyección Bucle (Loop): 10 µL Para cada muestra se obtuvo un cromatograma con un pico al tiempo de retención del THC con las áreas que se muestran en la tabla. Muestra Área tr (min) 1 163.20067 2.412 2 161.5121 2.403 3 161.7500 2.408 Para la cuantificación se realizó por triplicado una curva de calibración con un estándar de alta pureza del THC. Los datos se muestran en la tabla. Curva de calibración THC µg/mL

Área promedio

tr (min)

1 5 10 30 60

11.8267 71.1157 140.2586 470.2890 940.4270

2.407 2.410 2.401 2.406 2.411

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

74

Calcular la concentración (masa/volumen) de THC en los extractos (5 mL) inyectados al cromatógrafo de líquidos y calcular la concentración en los panqués expresada en ppm (masa/masa).

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75

Problema 26 Se analizó agua de un río para determinar si existe contaminación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), debido a que hubo un derrame de petróleo crudo. Para ello se realizó la preparación de la muestra con base en extracción líquido-líquido con diclorometano. Para la extracción se tomó una alícuota de 25 mL de agua. El residuo se redisolvió con 200 µL de acetonitrilo-agua 50:50. Determinar qué concentración de contaminantes se tiene en la muestra de agua de río, en la cual se identificaron antraceno y fluoranteno. Se preparó una disolución estándar con los 16 HAPs considerados contaminantes prioritarios de acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés), a una concentración de 10 ng/µl en acetonitrilo. Se realizaron las diluciones necesarias para llegar a una concentración de 500 ng/L y se inyectó el estándar a un cromatógrafo de líquidos bajo las condiciones indicadas en la tabla. Condiciones cromatográficas Columna C-18 (Fase inversa) Longitud: 25 cm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. Ambiente Flujo: 1.5 mL min-1 Fase móvil acetonitrilo-agua 50/50 Gradiente acetonitrilo-agua 50/50 durante 3 min incrementar acetonitrilo hasta 100% en 10 min y mantenerlo durante 20 min. Detector UV-VIS λ = 250 nm Volumen de inyección Bucle (Loop): 20 µL

Estándar Estándar Estándar Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

Antraceno* 473,424 473,311 492,977 328,856 300,098 328,099

Fluoranteno* 246,638 247,894 246,663 88,394 89,119 87,932

*unidades de área

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

Voltage (m/V)

76

25

20

10

1. Naphtalene 2. Acenaphthylene 3. Acenaphthene 4. Fluorene 5. Phenanthrene 6. Anthracene 7. Fluoranthene 8. Pyrene

9

5

9. Benzo (a) anthracene 10. Chrysene 11. Benzo (b) fluoranthene 12. Benzo (k) fluoranthene 13. Benzo (a) pyrene 11 14. Dibenzo (a,h) anthracene 15. Benzo (g,h,l) pyrelene 12 13 16. Indeno (1,2,3-cd) pyrene

15 16

78 10

6

1

4 2

5

15

3

14

0

0

5

10

15

20 Time (min.)

Cromatograma de la disolución estándar de 16 HAPs. Concentración 500 ng/L, en acetonitrilo:agua (50:50). Calcular la concentración de los contaminantes antraceno y fluoranteno en el río.

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77

Problema 27 El sulfato de abacavir es un fármaco utilizado en el tratamiento contra el VIH, causante del sida. Se administra por vía oral y posee una elevada biodisponibilidad (aproximadamente el 83%). Su estructura se presenta a continuación:

HN

N N

H2N

N

N

.H2SO4

HO 2

La configuración absoluta del fármaco es (1S, 4R), pero durante su síntesis se produce una impureza que es el enantiómero de configuración opuesta (1R, 4S), y debe ser controlado a no más de un 0.3% en el fármaco final, ya que los estereoisómeros de un fármaco pueden tener diferentes efectos farmacocinéticos, farmacológicos y toxicológicos. Para determinar la cantidad de la impureza en un lote de sulfato de abacavir, se utilizó cromatografía de líquidos en fase normal con las siguientes condiciones: Condiciones cromatográficas Columna ChiralPAK AD-H Longitud: 250 mm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. 25°C Flujo: 1.0 mL min-1 Fase móvil Hexano-ETOH-MeOH (70:15:15); análisis isocrático Detector UV-VIS λ = 220 nm Volumen de inyección Bucle (Loop): 20 µL La muestra se preparó disolviendo 125 mg en un matraz volumétrico de 10 mL, de esta solución se tomó una alícuota de 1 mL, la cual se llevó a un volumen de 25 mL.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

78

mAU

46700.35

2

1868.01

1

0

5

10

15

20

25

Tiempo de retención (min) Cromatograma del análisis por HPLC del sulfato de abacavir. Pico 1. Enantiómero (1R, 4S); Pico 2. Sulfato de abacavir (1S, 4R). Determinar el porcentaje de impureza.

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Problema 28 El alendronato de sodio trihidratado se usa para tratar y prevenir la osteoporosis (afección en la que los huesos se vuelven delgados y débiles), actúa previniendo la degradación de los huesos y aumentando su densidad (grosor). Su estructura es la siguiente:

O HO HO P H 2N

O

ONa P OH OH •3H2O

Se desea determinar el contenido del principio activo en tabletas por cromatografía de líquidos. Cada tableta contiene 92 mg de trihidrato de alendronato monosódico, equivalente a 70 mg del ácido libre y el peso promedio por tableta es de 300 mg. Condiciones cromatográficas Columna AllsepAnion Longitud: 150 mm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 7 µm Temp. 32°C Flujo: 1.2 mL min-1 Fase móvil Ácido fórmico 0.2% en agua, ajustado a pH 3.5 con NaOH 1N. Isocrático Detector IR (Índice de Refracción)

Polaridad: positiva Temp. unidad óptica: 40°C

Volumen de inyección

Bucle (Loop): 100 µL

La solución estándar se preparó disolviendo el equivalente a 50 mg de ácido libre en 25 mL de ácido fórmico 0.2% en aguay se analizó por HPLC. Se tomaron tres muestras de tabletas molidas y homogenizadas. Cada muestra se disolvió con 25 mL ácido fórmico 0.2% en agua, se centrifugó y filtró la disolución, la cual se analizó por HPLC. Calcula la concentración del principio activo en las tabletas.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

80

RID1 A, RID A, Refractive Index Signal (RID TEST RIDC0011.D) nRIU 35000 30000 25000 20000 15000 10000

Alendronato

5000 0

0

2

4

6



8

min

Cromatograma del análisis por HPLC de trihidrato de alendronato de sodio en tabletas. Inyección muestra 1 2 3

Peso muestra (mg) 200 150 300

Muestra área 232000 172846 347093

Inyección estándar 1 2 3

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Estándar área 246,638 247,894 246,663

81

Problema 29 El topiramato es un fármaco antiepiléptico y estabilizador del estado de ánimo, usado principalmente para tratar epilepsia, migraña, Trastorno Límite de la Personalidad (TLP) y, en ciertas ocasiones, para el tratamiento de episodios maníacos. Este fármaco es un monosacárido sustituido con sulfamato, su estructura se muestra en la siguiente figura: o

NH

2

s

o

o

o

o

o o

o

Topiramato Cuando se almacena en condiciones ambientales es muy estable en estado sólido; sin embargo, con elevadas temperaturas y humedad, se degrada produciendo los aniones inorgánicos sulfato (SO4-2) y sulfamato (NH2SO3-), por lo cual al monitorear estos iones se puede confirmar su degradación. En un lote de este fármaco se estudiaron estos productos de degradación usando cromatografía iónica con las condiciones mostradas en la tabla. Condiciones cromatográficas Columna Dionex AS11 Longitud: 250 mm Diámetro interno: 4 mm Tamaño de partícula: 13 µm Temp. 25°C Flujo: 1.5 mL min-1 Fase móvil NaOH 30 mM Isocrático Supresor ASRS 300, 4 mm Intensidad de corriente: 112 mA Detector Conductividad Temperatura de celda: 35°C Volumen de inyección Bucle (Loop): 25 µL

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

82

20.0

TOP0617 #9



STD

CD_1

µS

to

fa ul

:S

15.0

o

at

am

3 30

3.

lf

u :S

33

10.0

0 2.

5.0

-3.0 0.00

min 1.25

2.50

3.75



5.00

6.25

8.00

Cromatograma de la solución estándar. Pico 1. Sulfamato; Pico 2. Sulfato. La muestra se preparó disolviendo 200 mg del principio activo en 10 mL agua desionizada-acetonitrilo (80:20). Para que cumpla con la especificación los valores de los iones deben ser menores al 0.05% m/m en el principio activo. Área promedio de la muestra: sulfamato= 112.4590 y sulfato= 300.4567. Los estándares se prepararon disolviendo 10 mg de ácido sulfámico y 18 mg de sulfato de potasio en 100 mL de agua desionizada-acetonitrilo (80:20). Se realizaron diluciones para tener las concentraciones de sulfamato y de sulfato para calcular la curva de calibración, analizándose bajo las mismas condiciones que la muestra. Determinar si cumple con la especificación. Curva de calibración Concentración

Sulfamato

Sulfato

µg/mL 1 5 10 20 30

Área*

Área*

11.8267 59.1157 110.2586 236.2890 354.4270

31.8267 159.1157 319.2586 636.2890 954.4270

*área promedio n=3 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

83

Problema 30 Los mono y disacáridos en leches de fórmula son indicadores de su estabilidad, sobre todo cuando se tienen almacenadas por largos periodos de tiempo, es por esto que se necesita evaluar su concentración para observar si hay diferencias con las condiciones y el tiempo de almacenamiento. Por ejemplo, la degradación de lactosa forma lactulosa, la cual no está de manera natural en la leche. Esta evaluación se realizó por cromatografía de líquidos con las condiciones indicadas en la tabla.

Condiciones cromatográficas Columna Tracercarbohydrates Longitud: 250 mm Diámetro interno: 4.6 mm Tamaño de partícula: 5 µm Temp. 25°C Flujo: 1.8 mL min-1 Fase móvil Acetonitrilo-Agua (75:25) Isocrático Detector IR Polaridad: positiva Temp. de la unidad óptica: 35°C Volumen de inyección Bucle (Loop): 20 µL

Preparación de la muestra: 600 mg de leche en fórmula se disolvieron en 10 mL de etanol-agua (50:50). La suspensión se colocó en un baño de agua a 60°C y se agitó hasta su completa disolución. Se adicionaron 250 mL de las soluciones de Carrez I y II, así como 5 mL de acetonitrilo (usados para precipitar proteínas). Se le adicionaron 15 mL de una solución etanol-agua (50:50) y se dejó precipitar durante 2 horas. La solución se filtró y se limpió con EFS en un cartucho C18 Sep-Pak Plus. El extracto se filtró con una membrana de 0.45 µm y se inyectó en el sistema HPLC.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

84 µRIU

14 000

A 1

2

3

4

6 5

0 0

5

10

15

20

min

µRIU

14 000

B

0 0

5

10

15

20

min

Cromatograma del análisis de azúcares por HPLC. A. Estándar de sacáridos con fructosa, glucosa y galactosa (3 mg mL-1), sucrosa (2 mg mL-1), lactulosa y lactosa (1 mg/mL-1). B. Muestra de una leche infantil en fórmula. 1. Fructosa, 2. Glucosa, 3. Galactosa, 4. Sucrosa, 5. Lactulosa, 6. Lactosa. 1. Identificar qué azucares están en la leche fórmula. 2. Determinar si la leche fórmula se encuentra en condiciones para su consumo (expresa la concentración en mg/mL y en %). Azúcar

Estándar* 1200 989 790 900 600 710

Muestra* 1100 Nd Nd 870 155 720

Nd = No detectada *Áreas promedio, n=3 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

85

RESPUESTAS Problema 1 a) Utilizando los resultados experimentales de cada temperatura de trabajo calcula el factor de retención (k’), la eficiencia (N), la selectividad (α) y la resolución (Rs). Completa la siguiente tabla.

tr (min)

Temp (°C)

(tr/W1/2 )2

wb1+wb2 (min)

tr2-tr1 (min)

N

R

k´

α

1453.52 1501.56

0.068

0.32

8052.48 8318.66

9.41

0.906 1.906

2.10

10806.85 11850.41

8.94

0.656 1.313

2.00

40

A B

0.61 0.93

W1/2 (tr/W1/2 ) (min) 0.016 38.13 0.024 38.75

50

A B

0.53 0.74

0.012 0.016

44.17 46.25

1950.69 2139.06

0.047

0.21

60

A B

0.47 0.58

0.011 0.014

42.73 41.43

1825.62 1716.33

0.043

0.11

10113.93 9508.45

5.12

0.469 0.813

1.73

b) Compara los resultados de la tabla anterior de parámetros cromatográficos en cada temperatura y responde:

1. ¿Cómo se modifican los parámetros cromatográficos al variar la temperatura? Al aumentar la temperatura, los parámetros de capacidad, selectividad y resolución disminuyen, mientras que el número de platos teóricos aumenta.

2. ¿Qué significado tienen estos resultados en la separación cromatográfica? Que, al aumentar la temperatura, la separación entre los picos disminuye.

3. ¿En qué temperatura de horno sería adecuada para realizar el análisis cromatográfico? Justifica tu respuesta. De estas 3 la mejor es a 60°C, R es mayor a 1.5 y el tiempo de análisis es menor.

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

86

Problema 2 a) Calcula el contenido de etanol en la muestra, expresa el resultado en % v/v. EI DP

2% v/v 1.99% v/v EtOH

DE

0.2% v/v EI 0.19% v/v EtOH

Disolución estándar Área EtOH Área EI A rel C rel Frr 87153 86290 1.01 0.998 1.012 81210 78844 1.03001 0.998 1.032 86500 84804 1.02 0.998 1.022

Frr prom 1.022

Muestra farmacéutica Área EtOH Área EI A rel Con % %v/v final 20418 85190 0.240 0.047 0.117 24512 102133 0.240 0.047 0.117 19820 82928 0.239 0.047 0.117 R = 0.117% v/v EtOH b) La concentración máxima permitida de alcohol en este tipo de fármacos es de 5% v/v, con base en el resultado obtenido. ¿Se debe aceptar o rechazar el producto? Se debe aceptar. Problema 3 a) Calcula la concentración de etanol en la muestra y expresa el contenido en % v/v. DP (mL) 0.1 0.5 1 1.5 2

EI (mL) 1 1 1 1 1

Vol. mL 10 10 10 10 10

Curva calibración relativa Conc Arel 1 Arel 2 (% EtOH) 0.1 0.105 0.103 0.5 0.508 0.498 1 0.944 0.941 1.5 1.456 1.454 2 1.842 1.842

Arel 3

Arel prom.

0.107 0.523 0.976 1.459 1.748

0.105 0.510 0.954 1.457 1.810

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87

Curva de calibración 2.0 1.8 1.6 1.4

Arel

1.2 1.0 0.8

y = 0.9068x + 0.0422 R2 = 0.9968

0.6 0.4 0.2 0.0

0

0.05

1

1.5

2

% Et OH

Muestra Iny

A EtOH

A Acet

Arel

Con %

1 2 3 4 5

296800 290840 287960 285800 291010

187150 1.586 1.702 185900 1.564 1.679 185880 1.549 1.662 183680 1.556 1.669 187180 1.555 1.668 R = 3.35% v/v EtOH

% v/v final 3.405 3.358 3.324 3.339 3.336

Prom.

3.352

Problema 4 a) Calcula la concentración de diclorobenceno en cada punto de la curva patrón y completa la tabla de resultados de la curva de calibración relativa. Pto. 1 2 3 4

Conc. 0.002 0.004 0.006 0.008

Área 19998 39899 61000 81010

Área EI 275556 242563 255448 247076

Arel 0.073 0.164 0.239 0.328

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

88

Curva de calibración 0.35 0.3

Arel

0.25 0.2 0.15

y = 42.011x - 0.0091 R2 = 0.9985

0.1 0.05 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

C C6H4Cl2 (mg/mL)

b) Calcula la concentración de C6H4Cl2 en la muestra y expresa el resultado en ppm.

Iny 1 2 3

Área 65430 65400 65430

Arel 0.237 0.270 0.256

Área EI 275556 242563 255448

Conc (mg/mL) 0.0059 0.0066 0.0063

Conc ppm 5.868 6.634 6.313

R = 6.27 ppm

Problema 5 a) Calcula la selectividad (α) de la columna cromatográfica así como la resolución (Rs) de los compuestos analizados.

Tr Sacarosa 11.47 Trihalosa 12.022

W1/2

R

α

0.5 0.5

2.75

1.05

b) Con los resultados del inciso a) de parámetros cromatográficos, analiza si las condiciones cromatográficas de análisis fueron adecuadas para realizar el análisis cuantitativo. Sí son adecuadas ya que presenta valores adecuados en todos los parámetros calculados que nos indican una buena separación. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

89

c) Calcula la concentración de sacarosa en la muestra y reporta el resultado en g de sacarosa por 100 g de melaza. Disolución estándar

Iny 1 2 3

Conc (mg/mL) sacarosa = 200 Conc (mg/ml) trihalosa = 216.6 Área Arel Crel Frr Área EI Sac 184,823 188,585 1.020 0.923 1.105 186,854 191,080 1.023 0.923 1.108 181,750 185,811 1.022 0.923 1.108

Frr prom. 1.107

Muestra

Iny

Área sac

Área EI

A rel

1 2 3

274933 255862 274489

228946 206273 228532

1.201 1.240 1.201

Conc

Conc

Con

(mg/ml) 235.031 242.770 235.076

(mg/g mel) 470.062 485.539 470.153

(g/100 g mel) 47.006 48.554 47.015

R = 47.52 g sacarosa / 100 g melaza

Problema 6 a) ¿Qué alcaloides están presentes en la muestra? Esparteína, lupanina y 3-OH lupanina

b) ¿Qué factores de respuesta se obtienen para cada uno de los alcaloides identificados? Alcaloide

Arel Prom

Crel mg/ mL

Frr

Esparteína Lupanina 3-OH lupanina

2.816 12.1 0.576

1.514 6.84 0.44

1.860 1.769 1.309

EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

90

c) ¿Qué concentración se obtiene de cada uno de los alcaloides presentes en el colorín en mg/g de muestra? Alcaloide

Arel 1

Arel 2

Arel 3

A prom

Conc (mg/mL)

Conc (mg/100g)

Esparteína Lupanina 3-OH lupanina

0.663 9.957 0.671

0.713 10.467 0.714

0.623 9.524 0.669

0.666 9.983 0.685

0.0358 0.5643 0.0523

17.907 282.152 26.164

d) ¿Cuál es el contenido total de alcaloides por 100 g de colorín? 326.2 mg alcaloides / 100 g colorín

Problema 7 a) Calcula el contenido de o-Cloro-p-Bencilfenol (OCPB) y o-Bencilfenol (OB) en la muestra y expresa el resultado en ppm.

Disolución Estándar

OB OCPB

Área 1,650,008 771,567

Muestra

OB OCPB

532,048 375,730

Conc (ppm) 2093 3040 674.89 1480.38

Fr 788.34 253.80

R = 6748 ppm de OB y 14800 ppm OCPB b) Enumera las posibles fuentes de error en este análisis. Debido a que el factor de respuesta considera una relación lineal entre concentración y área, un error común es cuantificar con áreas muy distintas a las utilizadas en el cálculo del factor de respuesta sin antes comprobar la linealidad en el intervalo de trabajo.

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Problema 8 a) Indica el orden de elución de los compuestos presentes en el extracto de mezcal. Los alcoholes más volátiles son los primeros en eluir. Debido a que la estructura química de éstos es similar, su interacción con la fase estacionaria debe de ser parecida; por lo tanto, el orden de elución depende principalmente del punto de ebullición de los mismos. El orden sería: metanol à etanol à propanol àisobutanol à alcohol isoamílico. Para los cuatro alcoholes más retenidos, la interacción con la fase estacionaria empieza a cobrar mayor importancia, por lo que un orden posible sería: hexanol à alcohol bencílico à alcohol isoamílicoànonanol. b) Determina, por normalización de áreas, la concentración relativa de los alcoholes identificados. Compuesto

A1

A2

A3

Cr1

Cr2

Cr3

Cr %

1

Acetona

3568263

3,958,428

3,725,892

2 13

Acetato de etilo Nonanol

300364 154264

293722 163405

270821 146662

2.998 0.729

3.088 0.736

3.004 0.712

3.030 0.726

15 4

Alcohol bencílico Etanol

37519 3417384

38971 3539710

34766 3274528

66.413 0.000

66.893 0.000

67.080 0.000

66.795 0.000

14

Alcohol Amílico Feniletanol

0 12231

0 13084

0 11726

0.238

0.247

0.240

0.242

-

Butanol

0

0

0

0.000

0.000

0.000

0.000

8

474225

494192

446721

10

Alcohol Isoamílico Hexanol

9.216

9.339

9.151

9.235

45866

48451

44430

5

Propanol

106710

0.891

0.916

0.910

0.906

109274

99385

6

Isobutanol

2.074

2.065

2.036

2.058

168896

174293

157479

3.282

3.294

3.226

3.267

3

Metanol

365134

350714

334699

7.096

6.628

6.856

6.860

7

No identificado

11563

12019

10693

9

No identificado

5235

5982

4857

11

No identificado

36539

37391

35632

No identificado

9752

10384

9137

12

Total

5,145,682

5,291,592

4,881,536

c) Indica el alcohol que se encuentra presente en menor proporción en el mezcal. El Feniletanol es el alcohol presente en menor concentración en el mezcal.

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Problema 9 a) Completa las tablas de resultados experimentales de cada jabón. Pico 1 2 3 4 5

EM EM11 EM15 EM16:0 EM18:1 EM18:0

tr 7.593 10.930. 11.640 12.816 13.003

Jabón Quemado EM tr (min) Área 4.611 34,691 6.645 29,685 EM11 7.593 126345 8.491 241,523 10.018 8,514 10.140 135,534 EM15 10.901 20,505 11.462 34,546 EM16:0 11.649 329981 12.148 17,110 12.332 19,882 12.755 38,975 EM18:1 12.832 450,020 12.870 105,309 EM18 13.012 227,444

Área 87175 7138 102860 8385 7718

Arel X 0.08 1.18 0.10 0.09 EM

EM11

EM15 EM16:0

EM18:1 EM18

Crel X 0.94 0.94 0.94 0.94 Jabón Nigie tr (min) 4.687 6.645 7.596 8.489 10.012 10.139 10.909 11.465 11.653 12.149 12.334 12.758 12.836 12.872 13.014

Fr X 0.09 1.26 0.10 0.09 Área 29,976 20,140 177953 126,800 8,280 85,172 124,869 58,895 290152 16,570 19,281 64,004 510,067 115,233 227,025

b) ¿Qué ácidos grasos contienen las muestras? Ambas muestras contienen todos los ácidos grasos como ésteres metílicos usados en la disolución estándar. c) Calcula la concentración de EM16:0 en las soluciones finales, reporta los resultados en mg/mL. Disolución estándar Área Conc. Mg/mL 87175 0.023 EM11 (EI) 102860 0.022 EM16:0 Frr: 1.26 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

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Muestra de jabón quemado (JQ) JQ

Área

EM11 (EI) EM16:0

126345 329981

Conc. Final mg/mL 0.023 0.048

Muestra de jabón Nigie (JN) JN

Área

EM11 (EI) EM16:0

177953 290152

Conc. Final mg/mL 0.023 0.030

d) Calcula la concentración de EM16:0 en % en peso en cada jabón EM16:0 = 7.79% en peso en JQ EM16:0 = 4.86% en peso en JN e) Menciona cuál de las dos muestras contiene más ácido graso de 16 átomos de carbono (EM16:0). El jabón quemado contiene mayor cantidad de EM16.

Problema 10 a) ¿Qué triglicéridos están presentes en el producto alimenticio? Se encuentran presentes tripalmitina, triestearina y trioleína. b) Calcula el número de platos teóricos y la resolución de los compuestos encontrados en la muestra. Triglicérido N R TG-C16 954234 14.5 TG-C18 435125 1.5 TG-C18:1 274873

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c) ¿Cuál es la concentración de cada uno de ellos? Disolución estándar Conc Triglicérido Área (mg/mL) TG-C16 107682 0.02 TG-C18 97061 0.02 TG-C18:1 98597 0.024

Triglicérido TG-C16 TG-C18 TG-C18:1

Muestra Conc Área (mg/mL) 171984 0.0319 145681 0.0300 148440 0.0361

Fr 5384100 4853050 4108208

Conc (mg/g) 0.213 0.200 0.241

d) Reporta los resultados en mg/g de muestra. Triglicérido TG-C16 TG-C18 TG-C18:1

mg/g alimento 0.213 0.200 0.241

Problema 11 a) ¿Qué conservadores están presentes en la muestra? Sólo está presente el metil-parabeno. b) Cuantifica el contenido de conservadores en el champú, reporta el resultado en % en peso. El contenido de metil-parabeno es de 0.051%. Problema 12 a) Calcula el contenido de cada ácido graso presente en el jabón, expresa el resultado en % de peso. Ácido C12 C18:1

% peso 1.121 1.722

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Problema 13 a) Calcula el contenido de ésteres metílicos en la muestra y reporta los resultados en mg/g de grasa.

Compuesto EM16 EM 18:1 EM18

Concentración (mg/g) 172.457 199.270 19.067

Problema 14 a) Identifica que ácidos grasos están presentes en la mantequilla. CCOOH16:0, CCOOH18:0, CCOOH18:1, CCOOH18:2 y CCOOH18:3 b) Calcula la concentración en mg/g del ácido graso que se encuentra en mayor proporción en la muestra. Corresponde al ácido CCOOH18:1 en una concentración de 720.30 mg/g de muestra de mantequilla. c) Calcula la concentración en mg/g del ácido graso que se encuentra en menor proporción en la muestra. Es el ácido CCOOH18:3 el cual se encuentra con una concentración de 109.39 mg/g de muestra de mantequilla. Problema 15 a) Calcula el % en peso de etanol en cada muestra. %peso Muestra 63.299 1a 65.325 1b 62.024 1c 61.567 2a 62.603 2b 59.166 2c EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS

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Problema 16 a) Identifica los compuestos presentes en la muestra analizada, ¿se encuentran presentes el naftaleno y alcanfor? Sí, se encuentran ambos, naftaleno y alcanfor. b) ¿Qué concentración de naftaleno y alcanfor hay en la muestra? Expresa la concentración en mg/g de muestra. El naftaleno se encuentra con una concentración de 42.45 mg/g y el alcanfor con 113.99 mg/g. c) En los espectros de masas identifica el ion molecular y el pico base de cada compuesto. Para el naftaleno, el ion molecular (IM) y su pico base (PB) corresponden a la misma señal en 128 m/z; mientras que para el alcanfor su ión molecular (IM) es 152 m/z y su pico base (PB) es 95 m/z.

Problema 17 a) ¿Qué terpenos identificas en la bebida? Linalol, borneol, 4-terpineol, α-terpineol, nerolidol y α-bisabolol. b) Calcula la concentración de los 3 compuestos más retenidos en la bebida (la bebida se presenta comercialmente en un volumen de 355 mL). Compuesto α-terpineol nerolidol α-bisabolol

ng terpeno/Lata 168.340 184.529 184.500

c) Calcula para los 3 compuestos menos retenidos la resolución(R). Linalol- borneol; R=26.88 Borneol-4-terpineo; R=4.9l

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Problema 18 a) Indica cuál es el disolvente presente en la muestra. El disolvente presente en la muestra es Xileno. b) ¿Cuál es la concentración de éste? Expresa el resultado en % Su concentración es del 20.363% Problema 19 a) Identifica en el cromatograma la información requerida, calcula los parámetros cromatográficos y completa las siguientes tablas con los resultados obtenidos (expresa todas las unidades de tiempo en minutos). Pico

tm (min)

tr (min)

tr’ (min)

Wb (min)

W1/2 (min)

k’

A B C D E

0.786 0.786 0.786 0.786 0.786

0.786 3.167 3.905 5.071 5.333

0.000 2.381 3.119 4.286 4.548

0.283 0.283 0.283 0.283 0.283

0.167 0.167 0.167 0.167 0.167

0.000 3.030 3.969 5.454 5.788

Par de picos B-C D-E

Rs 2.605 0.924

α 1.310 1.061

Pico D

N 5126.055

H(mm) 1.951

b) Con los resultados obtenidos de parámetros cromatográficos responde las siguientes preguntas: 1. ¿La resolución (Rs) entre los picos D y E es aceptable? ¿Por qué? No, es muy baja. Se traslapan los picos. 2. ¿La selectividad (α) para los picos D y E es aceptable? ¿Por qué? No, es muy cercana a la unidad.

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3. Suponiendo que los compuestos de interés sean D y E, ¿qué puedes decir acerca de los valores de K’ para estos picos? Son valores muy parecidos, lo que puede significar una difícil separación. 4. En general (tomando en cuenta la eficiencia de la columna), indica si el análisis de D y E debe realizarse con esta columna. Justifica tu respuesta. No sería recomendable, debido a la baja eficiencia de esta columna. Problema 19 b a) Identifica en el cromatograma la información requerida, calcula los parámetros cromatográficos y completa las tablas (expresa todas las unidades de tiempo en minutos). Pico

tm (min)

tr (min)

tr’ (min)

Wb (min)

W1/2 (min)

K’

A B C D E

0.734 0.734 0.734 0.734 0.734

0.734 0.948 1.708 1.776 1.828

0.000 0.214 0.974 1.042 1.094

0.067 0.083 0.033 0.033 0.033

0.039 0.049 0.020 0.020 0.020

0 0.177 1.326 1.418 1.489

Par de picos D-E

Rs 1.563

α 1.049

Pico D

N 48124.95

H (mm) 0.312

b) Con los resultados obtenidos de parámetros cromatográficos responde las siguientes preguntas: 1. ¿La resolución (Rs) entre los picos D y E es aceptable? ¿Por qué? Sí, es mayor a 1.5, lo que significa que se logró una separación a línea base. 2. ¿La selectividad (α) y el factor de capacidad (K’) para los picos D y E son aceptables? ¿Por qué? Sí, los valores obtenidos para estos parámetros cromatográficos sugieren que la separación de los compuestos es aceptable. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

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3. En el caso de que la selectividad (α) y el factor de capacidad (K’) no sean óptimos para la separación, ¿qué factor modificarías para que el valor de resolución (Rs) sea aceptable? Se modificaría el número de platos teóricos (N). 4. Suponiendo que los compuestos de interés sean D y E, ¿qué puede decir acerca de los valores de K’ para estos picos? Que son muy cercanos, pero aun así se obtiene una resolución aceptable. 5. ¿Considera que el análisis de E debe realizarse con esta columna? Justifica tu respuesta. Sí, pues se logra una mayor eficiencia y separación que con la primera columna.

Problema 20 a) ¿Qué volumen de la solución de 10 ppb de acetaldehído se adiciona a las muestras? 0, 100, 200, 300 y 400 µL. b) ¿Qué concentración de acetaldehído hay en el queso? 9.826 ng acetaldehído/g queso.

Problema 21 Determinar la concentración de los analitos en el músculo fresco (ng g-1).

Muestra A B C

Concentración en el extracto (ng/g) de músculo fresco OXI OC 2-EHMC AVO 116.701 102.531 265.270 113.598 52.509 256.468 84.877 67.777 272.812 356.651 354.589 349.331

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Problema 22

tr (min) 2.706 3.090 3.766 4.851

Resultados experimentales Área Wb (μV*min) (min) 1675277 0.087 1509911 0.095 1661197 0.112 1679078 0.136

% Área 25.67 23.13 25.45 25.73

Del cromatograma calcula: a) α para etil y propilparabeno = 1.47 b) N para el etil parabeno = 16,924.1 c) R para etil y propilparabeno = 6.53 d) k´ para etil parabeno = 0.839

Problema 23 1. Parámetros: k’A= 3.83; k’B= 5 α = 1.3 R = 3.29 NA = 4659.14 NE = 3191.04 2. 0.229% de Vitamina E. 3. Cromatografía de líquidos de alta eficiencia (HPLC, por sus siglas en inglés). Problema 24 1. Piroxicam/Ibuprofeno= 290.4 mg / 294.2 mg/tableta 2. Se rechazan. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA. FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM

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Problema 25 1. 9.6817 µg/mL de THC 2: 9.6817 µg THC/g panqué

Problema 26 Concentración de antraceno = 0.3323 ng/L Concentración de fluoranteno = 0.1794 ng/L

Problema 27 Impureza = 3.99%

Problema 28 Concentración = 70.12 mg/tableta

Problema 29 Concentración mg/mL Sulfamato Sulfato

Concentración % m/m 0.048 0.047

Debido a que sulfamato y sulfato se encuentran por debajo de 0.05% en el principio activo, la muestra cumple con la especificación.

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Problema 30 1. Fructosa, sucrosa, lactulosa y lactosa.

2. Azúcar

Concentración % m/m

Fructosa Sucrosa Lactulosa Lactosa

13.865 9.747 1.302 5.113

Debido a que se determinaron azúcares que indican la descomposición de la leche, es probable que la muestra no se encuentre en buenas condiciones para su consumo.

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EJERCICIOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO PARA CROMATOGRAFÍA. GASES Y LÍQUIDOS es una obra editada por la Facultad de Química. Se terminó de reproducir el 6 de noviembre de 2017 en los talleres de la misma, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, C.P. 04510, Ciudad de México. Se tiraron 400 ejemplares, en papel bond de 90 grs. Se utilizaron en la composición la familia de la fuente Arial 12 pts, Times New Roman 12 pts y Symbol 1. Tipo de impresión: offset. La publicación de esta obra fue posible gracias al apoyo de la Coordinación de Comunicación, a través de los Departamentos Editorial y de Información. El cuidado de la edición estuvo a cargo de Lic. Brenda Álvarez Carreño Diseño de portada: DG Norma Castillo Velázquez. Publicación autorizada por el Comité Editorial de la Facultad de Química. Noviembre de 2017