¿Cómo funciona un Detector de Conductividad Térmica (TCD)?

¿Por qué el TCD es el detector cromatográfico universal?

¿Cómo funciona un TCD, Thermal Conductivity Detector, o Detector de Conductividad Térmica?

Contiene un filamento de Tungsteno, por el que está pasando permanentemente el gas carrier (por ejemplo, Hidrógeno). Cuando por la columna eluye con el carrier un analito, el filamento va a estar más caliente, dado que cualquier sustancia posee una conductividad térmica menor que el Hidrógeno (que es el gas que mejor transmite el calor)**. Dicho de otra manera, ninguna sustancia va a disipar tan bien el calor como este gas carrier, por lo que el filamento se va a calentar.

Además, cuando aumenta la temperatura de un metal, aumenta su resistencia eléctrica! Entonces, con sólo medir la resistencia eléctrica del filamento, vamos a saber si a través de él circula el carrier o cualquier otra sustancia (es decir, un analito).

(Para interesados en la electrónica): ¿Cómo se mide la resistencia eléctrica? Con un diseño sencillo y muy conocido por los electricistas y electrónicos: el Puente de Wheatstone, en el que una resistencia eléctrica tiene un valor desconocido, y el resto tiene valores conocidos. Los viejos TCD tenían dos filamentos: por uno pasaba el gas carrier puro, y por el otro, el gas con el posible analito. Por comparación, el circuito calculaba el valor de la resistencia eléctrica del segundo filamento.

Agilent®️*, allá por los ‘70s, cuando aún era HP*, diseñó el TCD monofilamento, como se ve en las imágenes. Por eso sus TCD actuales contienen un solo filamento y dos caminos posibles para el gas carrier: en un instante, por el filamento pasa el gas carrier con el analito (en el caso de que esté eluyendo alguno), y luego de una fracción de segundo, pasa por el filamento el gas de referencia (gas carrier puro). El circuito detecta si la resistencia es igual (línea de base), o distinta (presencia de analito).



El valor de la señal, por supuesto, va a estar en relación con la cantidad de analito que pasa por el detector.

¿Por qué entonces el TCD no es el único detector que se utiliza en Cromatografía Gaseosa? Por su relativamente baja sensibilidad. El FID, por ejemplo, es varios cientos de veces más sensible. Y detectores mucho más específicos como el ECD, NPD o MSD, tienen una sensibilidad miles de veces mayor.

**(Si el carrier es Helio, el analito Hidrógeno produce un pico “negativo”, ya que en ese caso el filamento se enfría).