Cromatografia

La cromatografia y sus aplicaciones

Bibliografía de consulta:

• Cromatografia sobre papel y capa fina. Electroféresis. (I. Smith y J. Feinberg)

• Quimica Analítica Cualitativa. (Burriel)

• Vínculos Web en Internet

¿Qué es la cromatografia?

Es la técnica más desarrollada en los últimos años, empleada en la química analítica.

Su empleo presenta notables ventajas:

1. Es sencilla, rápida y no requiere aparatos complicados.

2. Abarca escalas microanalíticas hasta escalas industriales.

3. Es una técnica poco o nada destructiva que puede aplicarse a sustancias lábiles.

Constituye una metodología imprescindible en estudios bioquímicos, toxicológicos, estructurales, etc. No solo utilizando como técnica de separación e identificación, sino como método preparatorio, incluso a escalas industriales.

La palabra cromatografia proviene de kromatos, color y graphos, escrito.

Una de las definiciones de la técnica más correcta seria, la dada por Keulemans:

"Método físico de separación en el que los componentes a separar se distribuyen en dos fases, una de las cuales constituye un hecho estacionario de gran desarrollo superficial y la otra un fluido que pasa a traves o a lo largo del lecho estacionario (fase móvil)."

En todo proceso cromatografico la fase móvil es la que provoca un movimiento de las distintas especias para que abandonen el medio soporte, y la fase estacionaria la que suministra el efecto retardador, selectivo para cada componente, que condiciona que cada uno de ellos se desplace con distinta velocidad.

CLASIFICACION DE LOS METODOS CROMATOGRAFICOS:

Son clasificados según el estado físico de la fase, el mecanismo de separación y el tipo de soporte.

La fase móvil puede ser un gas o un líquido, y la estacionaria u líquido o un sólido. Se pueden establecer cuatro tipos de cromatografia: gas-líquido, líquido-líquido, gas-sólido, líquido-sólido.

Los mecanismos por los que los diferentes componentes son separados en los procesos cromatograficos son variados. En algunos casos participan más de un mecanismo en un mismo proceso de separación por lo que dificulta la clasificación. Los principales mecanismos que intervienen en la separación cromatografica son:

Adsorción: Gases o líquidos contenidos en la fase móvil son retenidos por una adsorción selectiva en la superficie del sólido que constituye la fase estacionaria. En la interfase sólido-fase móvil hay un aumento de concentración respecto a la inicial. Este mecanismo controla la cromatografia gas-sólido y líquido-sólido.

Reparto: Los componentes de la fase móvil son retenidos por la fase estacionaria liquida en función de su solubilidad en ella. Si las dos son liquidas se tiene un proceso de extracción en continuo.

Intercambio Ionico: La fase estacionaria constituida por un sólido intercambiando iones con iones contenidos en la fase móvil, liquida. El intercambio de iones sólido-solución esta regulado por la afinidad quimica de los iones con ambas fases y por sus respectivas concentraciones.

Tamaño Molecular: Especies neutras de alto peso molecular pueden ser separadas en virtud de su tamaño donde la fase estacionaria es un gel hidrofilico altamente poroso que retiene las moléculas de menor tamaño al de los poros. Las moléculas de mayor tamaño son retardadas en su paso por pequeñas fuerzas de adsorción de la superfie externa del gel que luego son excluidas de la fase estacionaria.

Migración Eléctrica: Los componentes iónicos de una muestra son separados por su diferente velocidad y sentido con que se desplazan en un campo eléctrico. La fase estacionaria puede ser un papel saturado por un electrolito. La aplicación de un campo provoca un movimiento diferencial de los iones dependiendo de su carga y de su movilidad ionica.

CROMATOGRAFIA EN PAPEL

¿Qué es la cromatografia en papel?

La cromatografia en papel es la técnica de separación e identificación de sustancias químicas mediante un disolvente que se mueve sobre hojas o tiras de papel de filtro.

Se toma una pieza de papel de filtro y cerca de uno de sus extremos se deposita una gota de la solución que contiene la mezcla de las sustancias que se quieren separas. Se deja secar la gota y quedara la mancha de las sustancias mezcladas. El extremo del papel mas proximo a la mancha se introduce en un disolvente apropiado, pero sin que la mancha llegue a introducirse en él.

Existen muchos tipos de cromatografia sobre papel, una primera división de las variadas clases podría ser:

1- Cromatografia ascendente: el disolvente se encuentra en el fondo del recipiente que sostiene al papel y va subiendo a traves de el por capilaridad.

2- Cromatografia descendente: el disolvente esta en un recipiente esta en un recipiente del que cuelga el papel, fluye por él hacia abajo por una combinacion de capilaridad y gravedad.

En ambos casos el disolvente avanza a lo largo del papel pasando por encima de la mancha, al avanzar disuelve y arrastra las sustancias de la mancha, cada una de ellas se mueve, por lo general a distinta velocidad que las otras.

Se deja actuar el disolvente un tiempo determinado, se seca el papel y se observan las sustancias separadas si tienen color, o en caso de no tener color se procede al revelado por una reacción quimica apropiada.

Esta técnica se conoce como cromatografìa monodimencional y el papel resultante recibe el nombre de cromatograma monodimencional.

La resultante de las fuerzas:

Cuando el disolvente avanza sobre las manchas de las sustancias, comienzan a actuar dos tipos de fuerzas opuestas: unas que arrastran y otras que retardan.

Las fuerzas propulsoras actúan apartando las sustancias de su punto de origen y desplasandolas en dirección del flujo de origen.

Las fuerzas retardantes tratan de impedir el movimiento de las sustancias, llevándolas fuera del disolvente que fluye y hacia atrás en el papel.

La distancia recorrida por cada sustancia a partir del origen, en un tiempo dado, es la resultante de estas dos clases de fuerzas.

Fuerzas propulsoras:

Cuando se realiza un cromatograma en papel, las fuerzas propulsoras más importantes son: el flujo de disolvente y la solubilidad de cada sustancia en le disolvente.

• Flujo del disolvente:

Si la sustancia cromatografiada fuera completa e instantáneamente soluble en el disolvente que avanza, por ejemplo agua y azúcar, y no actuaran fuerzas de retardo la sustancia ascenderá desde el origen hasta donde llega el diluyente. En cambio si la sustancia fuera completamente insoluble en el disolvente en movimiento no se movería del origen.

La corriente del disolvente es la misma para todas las sustancias de la mancha, así pues, si el disolvente fuese capaz de disolver instantánea y completamente todas las sustancias, estas avanzarían juntas hasta el final de la trayectoria del disolvente y terminaríamos donde empezamos con todas las sustancias juntas.

• Solubilidad:

Una fuerza diferencial es, en efecto, la solubilidad. Pocas son las sustancias que ofrecen la misma solubilidad en cualquier disolvente. La particular solubilidad de una sustancia en la corriente del disolvente es una fuerza propulsora que tiende a desplazarla, manteniendola en movimiento a lo largo del papel.

Fuerzas retardantes:

Hay también dos fuerzas retardantes principales: la adsorción y el reparto.

• Adsorción:

La celulosa de la que esta hecho el papel de filtro, posee propiedades adsorbentes. Las sustancias depositadas en el papel, en cromatografía, pueden ser más o menos adsorbidas en el papel.

La adsorción es otra de las fuerzas diferenciales, esto significa que unas sustancias son adsorbidas más que otras y, por consiguiente, la liberación de las sustancias de las manchas variará de una sustancia a otra. Esto contribuye de nuevo a la separación. Mientras que se va realizando el cromatograma, las sustancias mas fuertemente adsorvidas se van quedando atrás, mientras que las adsorvidas con menos fuerza avanzan hacia el frente.

• Reparto:

La cormatografia se basa, en una medida considerable, en la presencia de dos fases liquidas individualizadas. Una de ellas es la corriente del disolvente circulando por el papel de filtro. La otra es la fase acuosa contenida en el mismo papel de filtro. Una hoja de papel de filtro aparentemente seca contiene entre un 6 y 12% de agua firmemente adherida a la celulosa. Aquí es donde entra en función el reparto.

Cuando una sustancia que es soluble en dos disolventes no mezclados es expuesta al mismo tiempo a ambos, se repartirá entre ellos. La cantidad que se encuentre en cada disolvente dependerá de la relativa solubilidad del soluto en cada uno. El grado de reparto, una vez conseguido el equilibrio, se llama coeficiente de reparto o razon de distribución.

Constante Rf:

El último punto alcanzado por el disolvente en su avance se denomina frente del disolvente. Puede usarse como punto de referencia para expresar las distancias relativas recorridas por las diferentes sustancias en un cromatograma. El símbolo utilizado para designar esta distancia relativa es Rf y se define mediante:

distancia recorrida por el compuesto desde el origen

Rf =

Distancia del origen al frente del disolvente

Como el denominador

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