Cromatografia

Cromatografía

Objetivo. Emplear la cromatografía, como un método para separar los compuestos presentes en una mezcla, así mismo, utilizar a ésta para la purificación y posible identificación de los mismos.

Introducción. Los métodos cromatográficos se utilizan con frecuencia en el laboratorio de química orgánica con el propósito de separa mezclas de compuestos sintéticos o naturales y para la purificación de diversas especies orgánicas, ya que de esta manera se fraccionan los componentes de una mezcla. También se puede lograr la identificación tentativa de compuestos mediante la comparación de estos con otros que se creen idénticos.

La cromatografía es una técnica que permite la separación de los componentes de una mezcla debido a la influenza de dos efectos contrapuestos:

• Retención. Efecto producido sobre los componentes de la mezcla por una fase estacionaria, que puede ser un sólido o un líquido anclado a un soporte sólido.

• Desplazamiento. Efecto ejercido sobre los componentes de la mezcla por una fase móvil, que puede ser un líquido o un gas.

El fenómeno de migración de los componentes de una mezcla a lo largo de la fase estacionaria, impulsados por la fase móvil, recibe el nombre de elución. La mezcla a separar se deposita sobre la fase estacionaría, mientras que la móvil atraviesa el sistema desplazando a los componentes de la mezcla a distinta velocidad, dependiendo de la magnitud de sus interacciones relativas con ambas fases. Las dos fases se eligen de forma que los componentes de la muestra se distribuyan de modo distinto entre la fase móvil y la fase estacionaria. Aquellos componentes que son fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo de la fase móvil; por el contrario los componentes que se unen débilmente a la fase estacionaria, se mueven con rapidez. Como consecuencia de la distinta movilidad, los componentes de la muestra se separan en bandas o zonas discretas que pueden analizarse cualitativa y/o cuantitativamente.

Tipos de cromatografía.

Dependiendo de la naturaleza de la fase estacionaria y de la fase móvil se pueden distinguir distintos tipos de cromatografía:

a) Cromatografía líquido-sólido. La fase estacionaria es un sólido y la móvil un líquido.

b) Cromatografía líquido-líquido. La fase estacionaria es un líquido anclado a un soporte sólido.

c) Cromatografía líquido-gas. La fase estacionaria es un líquido no volátil impregnado en un sólido y la fase móvil es un gas.

d) Cromatografía sólido-gas. La fase estacionaria es un sólido y la fase móvil un gas.

Según el tipo de interacción que se establece entre los componentes de la mezcla (la fase móvil y estacionaria) podemos distinguir entre sí:

• Cromatografía de adsorción. La fase estacionaria es un sólido polar capaz de adsorber a los componentes de la mezcla mediante interacciones de tipo polar.

• Cromatografía de partición. La separación se basa en las diferencias de solubilidad de los componentes de la mezcla en las fases estacionaria y móvil, que son ambas líquidas.

• Cromatografía de intercambio iónico. La fase estacionaria es un sólido que lleva anclados grupos funcionales ionizables cuya carga se puede intercambiar por aquellos iones presentes en la fase móvil.

Cromatografía de Adsorción

La adsorción es la propiedad que tienen ciertos sólidos de aumentar la concentración en su superficie de otras sustancias. La separación se debe a las diferencias de adsorción de los componentes de una mezcla sobre la fase estacionaria. La fase estacionaria ha de ser un sólido polar de gran superficie (adsorbente). La fase móvil puede ser un gas o un líquido dando lugar a la cromatografía gas-sólido (CGS) o líquido-sólido (CLS).

El grado de adsorción varía según la naturaleza y superficie específica de los adsorbentes y naturaleza de los solutos. Los enlaces entre moléculas adsorbidas y el adsorbente han de ser débiles para que su fijación sea reversible, las uniones son debidas a fuerzas intermoleculares (interacciones dipolo-dipolo o puentes de hidrógeno). Como regla general, las polaridades del adsorbente y de los solutos han de ser opuestas.

Tabla 1. Algunos de los adsorbentes comunes para cromatografía de adsorción

Fuertes Intermedios Débiles

Alúmina

Carbón activado

Tierra de diatomeas

(Tierra Silícea G) Carbonato cálcico, potásico y/o sódico

Gel de sílice

Sulfato cálcico

Magnesia

Cal apagada Sacarosa

Inulina

Almidón

Talco

Acetato de celulosa

Cromatografía líquido – sólido (CLS)

La fase estacionaria está constituida por un sólido polar poroso y que esta finamente granulado. La superficie específica contiene centros polares aptos para la adsorción de las moléculas polares presentes en la fase móvil. Al disminuir el tamaño de las partículas, el número de centros activos por unida es mayor, y la capacidad de adsorción se incrementa. El adsorbente más utilizado es gel de sílice aunque también se emplea alúmina activada. En el caso del gel de sílice la interacción se establece entre los grupos Si-OH y Si-O-Si, y los grupos funcionales polares de los compuestos orgánicos.

La fase móvil está constituida por un disolvente en el que los componentes de la mezcla deben ser al menos parcialmente solubles. La velocidad de elución de un compuesto se incrementa al aumentar la polaridad de la fase móvil y se puede utilizar un gradiente de polaridad aumentando con el tiempo la proporción del disolvente más polar.

Cromatografía en capa fina.

La cromatografía en capa fina se basa en la preparación de una capa, uniforme de un absorbente mantenido sobre una placa, la cual puede ser de vidrio, aluminio u otro soporte. La fase móvil es líquida y la fase estacionaria consiste en un sólido. La fase estacionaria será un componente polar y el eluyente será por lo general menos polar que la fase estacionaria, de forma que los componentes que se desplacen con mayor velocidad serán los menos polares.

La mezcla a analizar se deposita a una pequeña distancia del borde inferior de la placa y se introduce en una cubeta que contiene la fase móvil, que asciende a lo largo de la placa por capilaridad, desplazando a los componentes de la mezcla a diferentes velocidades, lo que provoca su separación. Cuando el frente del disolvente se encuentra próximo al extremo superior de la placa esta se saca y se visualiza.

La relación entre la distancia recorrida por un compuesto y por el disolvente desde el origen se conoce como Rf (rate factor).

Rf= Distancia recorrida por el compuesto

Distancia recorrida por el disolvente

La búsqueda del eluyente requiere probar con varios disolventes de diferente polaridad o con mezclas. Para compuestos poco polares, que se desplazan con mucha facilidad, se debe utilizar un disolvente apolar como el hexano y en el caso de compuestos de polaridad media, mezclas de hexano y acetato de etilo.

La mayoría de las placas de cromatografía llevan un indicador fluorescente que permite la visualización de los componentes activos a la luz ultravioleta (254 nm). En el caso de componentes que no absorban a la luz ultravioleta, la visualización requiere utilizar un agente revelador. El revelador reacciona con los productos proporcionando productos coloreados.

Cromatografía preparativa en placa.

La cromatografía preparativa se lleva a cabo en placas de gel de sílice de 1-2 mm de espesor sobre un soporte de vidrio. Se utiliza para la separación y aislamiento de los componentes de una mezcla en cantidades comprendidas entre 100-200 mg.

En la superficie del adsorbente (gel de sílice), mediante una pipeta Pasteur, se traza una línea continua con la muestra disuelta y se introduce la placa en posición vertical en una cubeta. Durante la elución debe permanecer tapada para evitar la evaporación del disolvente. Una vez se han separado los productos que componen la muestra, se marca con una cuchilla el contorno del compuesto a aislar y con ayuda de una espátula se desprende del soporte de vidrio el gel de sílice con el compuesto adsorbido. Una vez transferido a un erlenmeyer se añade un disolvente en el cual sea soluble el producto, se filtra el gel de sílice y una vez eliminado el disolvente tenemos el producto puro.

Cromatografía en columna

Es el método más utilizado para la separación de compuestos orgánico a escala preparativa. La fase estacionaria se deposita en el interior de una columna de vidrio que termina con una placa porosa que impide su paso y en un estrechamiento con una llave. La mezcla se deposita sobre la parte superior de la fase estacionaria mientras que la fase móvil atraviesa el sistema. Los compuestos van saliendo por separado de la columna y se recogen en fracciones, los más polares quedan más retenidos y para que salgan generalmente hace falta aumentar la polaridad del disolvente. El tiempo necesario para eluir un compuesto de la columna se llama tiempo de retención.

El adsorbente más utilizado para cromatografía de columna es gel de sílice, aunque también se puede emplear alúmina y florisil. La elución de la cromatografía

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