Cromatografía gaseosa bidimensional integral (GCxGC) acoplada a espectrometría de masas

Fundamento

La muestra se inyecta en una primera columna cromatográfica, en general apolar, que separa por volatilidad; a su salida, un modulador atrapa el efluente en fracciones de dos a ocho segundos, las concentra y las reinyecta rápidamente en una segunda columna corta y de polaridad distinta, que las separa por polaridad en pocos segundos antes de que llegue la fracción siguiente. Como cada compuesto pasa por dos mecanismos de separación independientes, la capacidad de pico crece de manera enorme: donde una columna resuelve unos cientos de compuestos, la combinación resuelve varios miles. El resultado se representa como un gráfico bidimensional donde cada compuesto es un punto con su tiempo de retención en cada dimensión, y los compuestos de una misma familia química se ordenan en bandas diagonales, lo que permite identificar clases enteras (parafinas, naftenos, aromáticos, azufrados) de un vistazo, algo imposible en una dimensión. El modulador puede ser criogénico, con nitrógeno líquido o dióxido de carbono, o de flujo diferencial, sin criogenia. Como los picos de la segunda dimensión duran décimas de segundo, el detector tiene que ser rápido: espectrometría de masas por tiempo de vuelo con cientos de espectros por segundo, o detector de ionización de llama. El análisis de datos exige software específico que integra en dos dimensiones y compara con bibliotecas.

Analito (qué se mide)

Perfil completo de compuestos volátiles y semivolátiles de una matriz compleja, y grupos de hidrocarburos

Matriz (en qué muestra)

Petróleo y sus fracciones; aromas y fragancias; aceites esenciales; muestras ambientales; alimentos; humo de tabaco; metabolitos

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Cromatógrafo gaseoso con dos hornos o con horno secundario, modulador criogénico o de flujo, dos columnas de fases complementarias; espectrómetro de masas de tiempo de vuelo de alta velocidad o detector de ionización de llama rápido; sistema de datos con software de procesamiento bidimensional.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Gases portadores de alta pureza (helio o hidrógeno); nitrógeno líquido o dióxido de carbono para el modulador criogénico; patrones de referencia y mezclas de verificación; solventes de grado cromatográfico.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Columnas de las dos dimensiones; uniones y ferrules; viales; jeringas de inyección.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Columnas; gases; nitrógeno líquido; septos y liners.

Unidad

1 · tiempos de retención en las dos dimensiones · % en área por familia de compuestos · mg/kg con patrones

Rango de referencia

Capacidad de pico de varios miles de compuestos frente a unos cientos en una dimensión; modulación de 2 a 8 segundos; corridas de 60 a 180 minutos

Norma que lo exige

Las especificaciones de caracterización de crudos y de cortes de refinería de la industria del petróleo; los requisitos de identificación de compuestos de las revistas científicas y de los proyectos de investigación; los estudios de perfiles de aroma de la industria de alimentos y de fragancias; ISO/IEC 17025 para los laboratorios que la usan en ensayos acreditadosnorma internacional

Norma que describe la técnica

ASTM D8144 para el análisis de hidrocarburos por GCxGC con detector de ionización de llama; las recomendaciones de la comunidad de cromatografía multidimensional sobre presentación e integración de datos; ASTM D2887 y D5134 como métodos de una dimensión de referencia; ISO 20623 no se citanorma internacional

Edición y vigencia de la norma

ASTM D8144-23

Volumen de muestra

1 µL de extracto o de muestra líquida; para volátiles, el espacio de cabeza o una fibra de microextracción en fase sólida

Conservación y transporte

La preparación de la muestra sigue siendo determinante: la bidimensional separa mejor pero no limpia, y una matriz sucia ensucia dos columnas en lugar de una. Los patrones de verificación se corren en cada secuencia porque los tiempos de la segunda dimensión son muy sensibles a la presión y a la temperatura. El nitrógeno líquido del modulador criogénico es un costo y una logística que hay que asegurar antes de empezar una secuencia larga. Los datos ocupan gigabytes por corrida y se resguardan crudos.

Límite de detección típico

Mejor que la cromatografía de una dimensión por el efecto de concentración del modulador: del orden de 1 a 10 µg/kg con espectrometría de masas

Incertidumbre típica

±10 a 15 % relativo en cuantificación; la identificación por biblioteca se confirma con patrones o con índices de retención

Área

Química analítica; Combustibles e hidrocarburos; Alimentos y bebidas

Fecha de última actualización: 9/9/2026