Aplicaciones de la cromatografía

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA ESCUELA DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA ORGÁNICA

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL I QU-0213

Práctica: Aplicaciones de la cromatografía

Resumen: en la práctica realizada se estudió el concepto de cromatografía y se llevaron a cabo experimentos para cada uno de sus tipos, partición y adsorción, como por ejemplo, la cromatografía de capa fina con analgésicos como acetaminofén, ibuprofeno, cafeína, aspirina y cafiaspirina, donde la aspirina  tuvo un valor de Rf mayor a las demás con un 0,9. También se realizó la cromatografía de pigmentos naturales de plantas, en este caso de la espinaca y la cromatografía de papel, en la cual se utilizó el colorante delos  M&M´s,  donde el Rf mayor fue el del color verde, con un 0,458. Para cada uno de los experimentos se escogió una fase móvil y otra fija, adecuadamente.  En conclusión se puede decir la cromatografía funciona tanto para monitorear el comportamiento de una mezcla  o reacción como para determinar la composición de esta o alguna otra sustancia.

Introducción:

                En el estudio de las ciencias químicas o biológicas, se necesita separar sustancias unas de otras es por esto que la cromatografía juega un papel muy importante en estas y otras áreas.  La cromatografía se define como un proceso de separación selectiva, el cual permite separar distintos compuestos presentes en las sustancias a evaluar, este proceso se puede realizar debido a la diferencia estructural de los compuestos y sus diferencias de retención  en una fase móvil y otra fase estacionaria. (Primo E. 2007, p.1223)

La técnica de separar compuestos mediante cromatografía se puede realizar de dos maneras. Los tipos de cromatografía se dividen en, cromatografía de partición y cromatografía de adsorción. En  la  de partición la fase estacionaria es un líquido fijo en una superficie sólida y la fase móvil puede ser un líquido o un gas. La más común de este tipo es la cromatografía en papel, esta se consiste en moléculas de agua unidas a celulosa (Freifelder D. 1981, p. 183).

La cromatografía de adsorción se realiza cuando la fase estacionaria es un sólido y la fase móvil es un líquido, está se subdivide principalmente en la cromatografía de columna y la de capa fina, estas son muy similares, a diferencia del medio de soportar el adsorbente. Tanto en la  de columna y la de capa fina se debe de utilizar alúmina o gel de sílice  como fase estacionaria así como una fase móvil orgánica. La principal diferencia de ambas técnicas es que en la cromatografía de columna el adsorbente se introduce en un tubo o columna (casi siempre de vidrio), mientras que la cromatografía de capa fina, el adsorbente se deposita en forma de capa delgada sobre una placa de vidrio o plástico. Además, otra diferencia es que en la de columna la fase móvil se hace caer a través de la columna, mientras que en la de capa fina, la acción del disolvente hace subir el disolvente (Dupont, H.; Gokel, G. 1985, p. 79).

Existen muchos métodos para la separación de compuestos, pero la cromatografía en particular posee algunas ventajas, como por ejemplo “permite determinar las características de separación de una mezcla, además el tiempo que se requiere para la efectuar el proceso es poco” (Dupont, H.; Gokel, G. 1985, p.83).

En contra parte algunas desventajas de esta técnica es que en ocasiones el procedimiento puede resultar costoso. Las aplicaciones de este proceso es la caracterización de aceites esenciales y aromas, los cuales se utilizan en la elaboración de productos farmacéuticos, saborizantes y aromatizantes de alimentos y perfumes (Gómez S, Pérez D & Sierra I. 2009, p. 137).

Uno de los objetivos de esta práctica fue realizar cromatografías de columna, de papel y de capa fina, para poder comprender cuando y como se puede utilizar dichas técnicas y poder hacerlo de la mejor manera. Además de separar los componentes de un material vegetal para lograr identificar cada uno de los pigmentos dicho material.

Sección experimental:

El procedimiento  se  tomó  del  Manual de Laboratorio Química Orgánica General I (QU-0213),  página 90-98,  experimento Cromatografía.  No se realizaron modificaciones  o cambios en el procedimiento.

Resultados:

Cuadro I. Valores de Rf en la cromatografía de capa fina para analgésicos.

Observaciones: cuando ya se ha aplicado las gotas de la mezcla en la sílice y esta se coloca en la cámara de desarrollo se debe de asegurar que el disolvente sea aplicado uniformemente a todas las marcas a estudiar, finalmente se deben de revelar en con luz ultravioleta y la cámara de yodo.

Cuadro II. Valores de Rf en cromatografía de papel.

Observaciones: los colores originales se descompusieron  en otros colores, como por ejemplo: el verde se descompuso en amarillo y azul, en azul en verde pero su mayor parte quedo en azul y fue el colorante que recorrió las distancia más grande en el papel, el café se degrado en rojo, naranja y azul, mientras que el naranja, rojo y amarillo no sufrieron ninguna descomposición. Para que los colorantes avanzaran se usó 5ml de NaCl y la distancia del disolvente fueron 6cm.

Cuadro III. Cromatografía de pigmentos naturales de plantas.

Discusión:

Para la cromatografía de capa fina, en la fase móvil se utilizaron analgésicos como acetaminofén,  ibuprofeno, cafeína, aspirina y cafiaspirina disueltos en etanol. Además  para la fase estacionaria usó un adsorbente polar, sílice. El  objetivo de esta práctica era determinar el Rf de cada una de estar sustancias, “la relación de las distancias recorridas por el compuesto y por el disolvente, desde el punto de origen del cronograma, se conoce como Rf (rate factor)” (Méndez A., 2011), este valor se puede medir mediante la ecuación 1. Según Méndez A, la polaridad del disolvente influye en el valor del Rf, cuanto más polar sea el compuesto, más retenido estará en el absorbente, y por tanto irá más lento y el Rf será también menor.

Rf =  ecuación (1)[pic 1]

En este caso como se usaron mezclas incoloras, el recorrido de la sustancia atreves de la capa no se logra ver a simple vista, por lo que se debe usan métodos de revelado después de la elución, como la luz ultravioleta y la cámara de yodo. Como lo afirma Méndez A. las placas cromatografías poseen un indicador fluorescente que permite la visualización de los compuestos que son activos a la luz ultravioleta, ese indicador absorbe la luz UV, y emite luz visible, por lo general de color verde. Si hay un compuesto activo sobre la placa evitará que dicho indicador absorba luz en la dónde está el compuesto, lo que produce una mancha en la placa lo que nos indica la presencia de un dicho compuesto.

Al estudiar los resultados del cuadro I, su observa que el Rf mayor pertenece a la aspirina con un 0.9 quien tiene un ácido como principio activo, seguido del acetaminofén, la ibuprofeno y con los valores más pequeños se encuentran la cafiaspirina y la cafeína. Si se estudian las estructuras de estos compuestos y el orden de elución de los compuestos orgánicos según la polaridad que tengan (figura 1), los resultados de la práctica serian correctos. el orden de elución   Cabe destacar que la cafiaspirina es una mezcla entre cafeína y aspirina, es por esto que en la placa se observaron dos marcas en esta sustancia, una que corresponde a la cafeína con un Rf de 0.3 y otra a la aspirina con un Rf de 0,8.

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