GPC (cromatografía de permeación en gel)
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GPC
La cromatografía de permeación en gel (GPC) es un método extremadamente poderoso para determinar la distribución completa del peso molecular (MWD) y los pesos moleculares promedio. La cromatografía por permeación de gel (GPC) es una técnica analítica que separa macromoléculas disueltas por tamaño con base en su elución desde columnas llenas de un gel poroso. La cromatografía de exclusión o filtración en gel es una clase de cromatografía sólido-líquido que permite la separación de moléculas en función de su tamaño. El peso molecular de los polímeros se determina mediante GPC. La GPC (cromatografía de permeación en gel) es un método de cromatografía que mide el peso molecular y la distribución del peso molecular (Mz, Mw y Mn) comparando un polímero de muestra a patrones de poliestireno conocidos. El procedimiento utilizado es similar a la normativa ASTM D5296-05. Mz (peso molecular promedio Z) es el valor que indica la cola de alto peso molecular del polímero. Mw (peso molecular promedio en peso) indica el peso molecular promedio del 20 polímero. Mn (peso molecular promedio en número) indica el bajo peso molecular del polímero. Los tecnicos que trabajan con polímeros pueden controlar la fuerza, la resistencia y el desempeño del polímero. Esquema de Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC) = determinación de la masa molar sobre la base de la separación por tamaño molecular :
Prueba de cromatografía de permeación en gel
Es esencialmente un proceso para la separación de moléculas de polímero de acuerdo con su tamaño. La separación ocurre cuando una solución de polímero diluido se inyecta en una corriente de solvente, que luego pasa a través de una columna llena de partículas de gel poroso, con la porosidad típicamente en el rango 50-106 Å. GPC también se conoce como filtración en gel, cromatografía de exclusión en gel, cromatografía de exclusión por tamaño y cromatografía de tamiz molecular. El principio de GPC es simple: considere una columna estacionaria llena de partículas sólidas finamente divididas, todas con el mismo tamaño de poro. Las moléculas de polímero más pequeñas que pueden entrar en los poros (túneles) de las partículas de gel tendrán trayectorias efectivas más largas que las más grandes. moléculas y, por lo tanto, se "retrasarán" en su paso (elución) a través de la columna. Por otro lado, moléculas de polímero más grandes con un tamaño de bobina mayor que el diámetro de poro, no podrá ingresar a los poros y, por lo tanto, se barrerá con el frente del solvente para aparecer en la salida de la columna GPC y alcanzar el detector por delante de las moléculas más pequeñas. requerido para eluir una especie de polímero particular desde el punto de inyección al detector se conoce como su volumen de elución.
El peso molecular se puede calcular a partir de los datos de GPC solo después de la calibración del sistema GPC en términos de volumen de elución o tiempo de retención con estándares de polímeros de pesos moleculares conocidos (ver a continuación). El tipo más común de relleno de columna utilizado para el análisis de polímeros sintéticos consiste de geles de poliestireno, llamados partículas de estragel (de ahí el término permeación de gel). Estas son perlas de poliestireno altamente porosas y altamente reticuladas. Para GPC en sistemas acuosos, los empaques comunes son dextrano reticulado (Sephadex) y poliacrilamida (Biogel) Las perlas de vidrio poroso se pueden usar con disolventes acuosos y orgánicos.
Después de pasar a través de la (s) columna (s), la corriente de disolvente (eluyente) que lleva las moléculas de polímero separadas por tamaño pasa a través de un detector, que responde a la concentración en peso de polímero en el eluyente. El detector más utilizado es un refractómetro diferencial, que mide la diferencia en el índice de refracción entre la solución eluida y el disolvente puro. Esta diferencia es proporcional a la cantidad de polímero en solución.Los espectrofotómetros también se utilizan como detectores alternativos o auxiliares. El volumen de elución (también llamado volumen de retención) es el volumen de disolvente que ha pasado a través de la columna GPC desde el momento de la inyección de la muestra.
Se monitorea convenientemente mediante un pequeño sifón, que acciona un marcador cada vez que se llena con eluyente y descarga su contenido. Los datos brutos de GPC están disponibles como un rastro de respuesta del detector proporcional a la cantidad de polímero en solución y el correspondiente volúmenes de elución Un registro típico de GPC (cromatograma de permeación de gel).
Puede producir una gráfica del MWD, ya que la ordenada correspondiente a la respuesta del detector puede transformarse en una fracción en peso del polímero total, mientras que el eje de volumen de elución puede transformarse en una escala de peso molecular logarítmico mediante una calibración adecuada (explicada a continuación). una línea de base dibujada a través de la traza del registrador, las alturas del cromatograma se miden para incrementos iguales pequeños del volumen de elución. La fracción de peso correspondiente a un volumen de elución particular se toma como la altura de la ordenada dividida por la suma de las alturas de todas las ordenadas bajo la traza Este proceso normaliza el cromatograma.
Consideremos ahora cómo el eje de volumen de elución de un cromatograma puede traducirse a una escala de peso molecular. Esto requiere la calibración de la columna GPC particular usando muestras de polímero monodispersas. El principal problema encontrado en esta tarea es que las muestras monodispersas o de distribución muy estrecha de la mayoría de los polímeros no están generalmente disponibles. Sin embargo, tales muestras están disponibles para unos pocos polímeros específicos. Para el poliestireno, por ejemplo, las muestras polimerizadas aniónicamente de MWD estrechos con un índice de polidispersidad inferior a 1,15 están disponibles comercialmente en una amplia gama de pesos moleculares (103 a 106). Usando tales muestras estrechas de MWD, una calibración de poliestireno molecular.