La disponibilidad y el bajo precio del helio durante décadas lo han convertido en el gas portador predilecto para la mayoría de las aplicaciones de cromatografía de gases (GC). Sin embargo, la reciente volatilidad del mercado y del suministro ha obligado a los usuarios de GC a considerar otros gases como alternativa. El hidrógeno, el nitrógeno y el argón son posibles opciones como gas portador y gas detector, según la aplicación.
Nitrógeno (N2) Algunos usuarios consideran el nitrógeno como sustituto del gas portador. Es fácil de conseguir (el nitrógeno constituye el 79.1 % de la atmósfera terrestre), relativamente económico e inerte. Dos átomos de nitrógeno componen la molécula (N₂), lo que le confiere propiedades similares a las de un gas noble.
Para aplicaciones de cromatografía de gases con detector de ionización de llama (FID), el nitrógeno como gas auxiliar mejora la forma de la llama, lo que aumenta la sensibilidad del análisis. Sin embargo, como gas portador, el nitrógeno debe utilizarse a caudales más lentos para lograr una resolución adecuada entre picos. Sus desventajas incluyen un rango estrecho de velocidad lineal óptima y una velocidad lineal óptima baja, lo que requiere un mayor tiempo de análisis.
Argón (Ar) El argón es el tercer gas más común en la atmósfera, después del nitrógeno y el oxígeno, aunque representa menos del uno por ciento de la atmósfera (aproximadamente el 0.9%). Es un gas noble, completamente inerte y no reacciona con ninguna otra sustancia. Comercialmente, se produce únicamente como subproducto de la separación industrial del aire, por lo que su suministro es limitado y su coste, comparativamente elevado.
Gracias a su densidad relativamente alta, el argón puede ser eficaz en aplicaciones de purga. También ofrece un buen rendimiento para la soldadura por arco y el aislamiento de ventanas, donde su baja conductividad térmica es una ventaja. Se ha utilizado para sustituir al helio como refrigerante en paneles fotovoltaicos, por ejemplo. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones de cromatografía de gases, suele ser menos óptimo que las alternativas.
Hidrógeno (H2) El hidrógeno ofrece múltiples ventajas para la cromatografía de gases. Presenta una mayor velocidad lineal óptima y permite operar a caudales más altos. Los analitos eluyen antes con hidrógeno que con helio, lo que acelera los tiempos de análisis y, por consiguiente, aumenta el rendimiento de las muestras, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad.
La posible desventaja del hidrógeno es un riesgo ligeramente mayor: es un gas inflamable que requiere ciertas precauciones para garantizar un uso seguro. Sin embargo, los riesgos pueden mitigarse fácilmente. El límite inferior de explosividad (LIE) del hidrógeno es del 4.1 % en el aire.
Debido a su ligereza, el hidrógeno asciende y se disipa rápidamente. Incluso en un laboratorio pequeño, el gran volumen de aire, comparado con la relativamente baja tasa de producción o consumo de helio durante el análisis típico de cromatografía de gases, significa que el riesgo de alcanzar el LEL es bastante bajo. La instalación de detectores de gas hidrógeno puede mitigar aún más el riesgo.
Ventajas del hidrógeno como gas portador
Para muchas aplicaciones, usar hidrógeno en lugar de helio es una solución viable. Ambos gases son igualmente compatibles con la gama de materiales utilizados en equipos y suministros de cromatografía de gases, incluyendo varios metales (aluminio, latón, cobre y acero inoxidable) y polímeros/plásticos (p. ej., PA, PTFE, PCTFE, PVDF y PFA). Los metales y materiales presentan un envejecimiento diferente con el tiempo, lo que lleva a los fabricantes de cromatografía de gases a preferir el acero inoxidable con hidrógeno como gas portador.
El hidrógeno puede mejorar el rendimiento y los resultados del GC: proporciona un tiempo de elución y análisis más rápido que el helio y genera formas de pico más nítidas.
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