Cromatografía de líquidos: instrumentación. Utilización de la cromatografía de líquidos en el análisis de agua

La cromatografía de líquidos utiliza como fase móvil un líquido o mezcla de líquidos, cuya composición puede variar durante el análisis; la separación se basa en las interacciones entre los analitos, la fase móvil y la fase estacionaria de la columna. Se emplea para compuestos de baja volatilidad o pesados y polares, que no son adecuados para la cromatografía de gases. Su versión de alta resolución, la HPLC (high-performance o high-pressure liquid chromatography), es hoy una técnica básica del laboratorio de aguas.

1. Fundamentos

Modalidades según la fase estacionaria y el equilibrio: reparto (líquido adsorbido sobre un sólido, o fases enlazadas a una superficie sólida), adsorción (sólido), intercambio iónico (resina) y exclusión por tamaño (líquido en los intersticios de un gel polimérico).

• Reparto en fase normal: fase estacionaria polar y fase móvil apolar.

• Reparto en fase reversa (inversa): fase estacionaria apolar y fase móvil polar (p. ej., gradientes de acetonitrilo y agua).

• La cromatografía de reparto se aplica, entre otros, a PAH, pesticidas, sulfonamidas, vitaminas, antibióticos, esteroides y colorantes.

• Selección de la modalidad: depende del peso molecular, la solubilidad (en agua o no), la polaridad y la estructura química de los analitos; para especies iónicas solubles en agua se recurre al intercambio iónico, y para grandes pesos moleculares, a la exclusión.

Fase móvil: se descartan los disolventes incompatibles por sus propiedades físicas y se ajustan su fuerza y selectividad (p. ej., mezclas agua/acetonitrilo). La elución puede ser isocrática (composición constante) o en gradiente (composición variable).

2. Instrumentación

Componentes: depósitos de fase móvil → bomba cromatográfica → sistema de inyección → columna (con precolumna) en compartimento termostatizado → detector, con depósito de residuos y sistema de adquisición de datos.

2.1. Sistema de bombeo

• Proporciona presiones superiores a 6000 psi.

• Salida de disolvente libre de impulsos.

• Caudales habituales de 0,1 a 5 mL/min, con reproducibilidad de al menos el 0,5 % (p. ej., a 2 mL/min, entre 1,99 y 2,01 mL/min).

• Resistencia a la corrosión.

2.2. Sistema de inyección

• Válvula de bucle o lazo de muestreo (de 5 a 500 μL): en posición de carga el bucle se llena con una microjeringa mientras la fase móvil va directa a la columna; en posición de inyección la fase móvil arrastra el contenido del bucle hacia la columna.

• Muestreadores automáticos, con brazo de inyección, bandeja, viales de muestra y de lavado.

2.3. Columna

• Columnas analíticas: longitud de 10-30 cm, diámetro interno de 4-10 mm, rellenos de 5-10 μm, con unos 40 000-60 000 platos por metro; fritas de titanio poroso en los extremos.

• Microcolumnas: 3-7 cm, 1-4 mm de diámetro interno, rellenos de 3-5 μm, unos 100 000 platos por metro.

• Precolumna: protege la columna principal.

• Termostatización de la columna en un compartimento.

2.4. Detectores

• Los más habituales son los de ultravioleta-visible (de longitud de onda fija, de barrido o de red de diodos, PDA), de fluorescencia y de índice de refracción.

• Según la OMS, en la HPLC aplicada al agua la detección se hace con detectores de absorbancia para los compuestos orgánicos y con detectores de conductividad o electroquímicos para los compuestos metálicos e inorgánicos.

• El acoplamiento con espectrometría de masas (HPLC-MS) ha supuesto un gran salto de calidad en la detección de moléculas pequeñas y grandes (toxinas, medicamentos, drogas…). El acoplamiento con ICP-MS permite la especiación de elementos.

3. Utilización de la cromatografía de líquidos en el análisis de agua

Dentro de los métodos para sustancias orgánicas, la OMS sitúa la HPLC en la categoría de menor complejidad, por delante de la cromatografía de gases y de la GC/MS. Aplicaciones en el control del agua de consumo:

• La HPLC-ICP-MS permite separar y cuantificar las especies químicas de un elemento, cuya movilidad, disponibilidad y toxicidad dependen de su forma: especies de cromo, de arsénico (As(III), As(V), arsenobetaína, arsenocolina, DMA y MMA), de selenio, de mercurio, de yodo (yoduro, yodato) o de bromo (bromuro, bromato).

• La cromatografía de líquidos de intercambio iónico se emplea en el análisis y control de calidad de aguas, en particular para iones (véase la cromatografía iónica).

• Para que un método sea válido en el control del agua de consumo, el RD 3/2023 exige que mida el valor paramétrico con un límite de cuantificación ≤ 30 % de dicho valor y con la incertidumbre máxima fijada para cada parámetro; los laboratorios deben notificar en el SINAC sus acreditaciones y la incertidumbre, el límite de cuantificación y el límite de detección de cada método.

Fuentes: Universidad de Murcia (OCW), Análisis Químico, tema 17 «Cromatografía líquida de alta resolución» (https://www.um.es/web/innovacion/plataformas/ocw/listado-de-cursos/analisis-quimico-2012-/material-de-clase); Universidade da Coruña, SAI, Unidades de Técnicas Cromatográficas (https://www.sai.udc.es/es/unidades/UTC) y de Espectrometría de Plasma-Masas (https://www.sai.udc.es/es/unidades/UEPM); OMS, Guías para la calidad del agua potable, 3.ª ed., primer apéndice, apartados 8.3 y 12 (https://sswm.info/sites/default/files/reference_attachments/OMS%202006.%20Gu%C3%ADa%20para%20la%20calidad%20dl%20agua%20potable.pdf); Real Decreto 3/2023, anexos I y III (https://www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2023-628). Consultadas el 07/10/2026.