Cromatografía
• Es
la separación de
una mezcla de dos o
más compuestos o
iones diferentes
mediante su
distribución en dos
fases, una
estacionaria y una
móvil.
Cromatografía
•
Todas las técnicas cromatográficas
dependen de la distribución de los
componentes de la mezcla entre dos fases
inmiscibles: una fase móvil, que
transporta las sustancias que se separan y
que progresa en relación con la otra,
denominada fase estacionaria. La fase
móvil puede ser un líquido o un gas y la
estacionaria puede ser un sólido o un
líquido.
Sólido
De acuerdo con
el estado de la
fase estacionaria
Líquido
Líquido
Clasificación de Técnicas
Cromatográficas
De acuerdo con
el estado de la
fase móvil
Gas
Adsorción
Partición
De acuerdo con
el mecanismo de
separación
Intercambio
Iónico
Permeación
Cromatografía de
Adsorción
•
Es una técnica de separación en la cual los
componentes de la mezcla se separan por la
interacción que tienen con un adsorbente que es
sólido.
•
Las técnicas de cromatografía de adsorción más
comunes son:
Cromatografía de columna (sólido-líquido)
Cromatografía de capa fina (sólido-líquido)
Cromatografía sólido-gas
https://youtu.be/YRFSN9q523M
Adsorción…no
absorción
•
adsorción
f. fís. y quím. Proceso de atracción
de las moléculas o iones de una
sustancia en la superficie de otra,
siendo el tipo más frecuente el de
la adhesión de líquidos y gases en
la superficie de los sólidos:
la adsorción es un fenómeno de
naturaleza física o química.
♦ No confundir con absorción.
•
absorción
f. Retención por una sustancia de
las moléculas de otra en estado
líquido o gaseoso:
absorción de gases, de agua.
Se le nombra comunmente como
TLC, por las siglas del nombre de
la técnica en inglés, “Thin Layer
Chromatography”.
Cromatografía
de Capa Fina
La fase estacionaria es un sólido en
el cual los componentes de la
mezcla son adsorbidos. La fase
móvil es un líquido que asciende
por acción capilar.
Mientras el líquido asciende los
componentes se distribuyen entre
la fase estacionaria (sólido) y la
fase móvil (líquido).
https://youtu.be/rMGQavOMAmc
1) Preparación de la
Cámara de Desarrollo
•
En la cámara de desarrollo se coloca la fase móvil. La
cámara de desarrollo se tapa para que esté saturada
con vapores del solvente, para ayudar en ese proceso
se puede utilizar papel de filtro.
2) Preparación
de la Placa
•
La placa consiste de un
soporte sólido
usualmente plástico o
vidrio sobre el que está
depositado el
“adsorbente”, la fase
estacionaria.
•
Usualmente se utiliza
como fase estacionaria
Silica o Alúmina,
ambos son sólidos
altamente polares.
2) Preparación de la Placa
•
Definición de la línea del origen y definición e
identificación de los carriles.
•
Definición de la línea del frente del solvente
(opcional)
3) Colocar la Muestra:
“spotting”
•
La muestra se añade sobre la línea de origen.
Se puede concentrar la muestra colocando
varias gotas de muestra en el mismo lugar
teniendo el cuidado de que sean todas del
mismo tamaño.
4) Desarrollo de la Placa
• Recuerde
que los componentes de la mezcla
que sean incoloros no se verán sobre la placa.
En ese caso lo único visible será el frente del
solvente.
4) Desarrollo de la Placa
•
La separación en TLC ocurre por las diferencias que tienen
los solutos entre la adsortividad en el sólido (fase
estacionaria) y la solubilidad en el solvente (fase móvil).
•
En la separación ocurre un equilibrio de adsorción dinámico.
Las moléculas se adsorben sobre el sólido y se disuelven en la
fase móvil. Estos ciclos de adsorción-desorción se repiten,
cada molécula pasa más tiempo en aquella fase con la que
tiene mayor afinidad.
•
Las sustancias más polares pasaran más tiempo adsorbidas a
la fase estacionaria y viajaran menos a través de la placa.
Las sustancias con mayor afinidad (solubilidad) en el
solvente pasan más tiempo en la fase móvil y viajaran más a
través de la placa.
Polaridad del Solvente
La polaridad del solvente afecta el
factor de retención.
•
Simulador de TLC
5) Visualización de la Placa
•
Cuando los compuestos son incoloros hay
que revelar la placa
Reactivos de Visualización: producen
color mediante una reacción química.
Son específicos para grupos funcionales
particulares.
Ej. 2,4-dinitrofenilhidracina, ácido
sulfúrico, iodo
Métodos de visualización: no envuelven
una reacción química.
Ej. Luz ultravioleta
6) Análisis de la Placa
Determinación del Factor de Retención, (Rf, por sus siglas en
inglés)
Rf = distancia recorrida por la sustancia
distancia hasta el frente del solvente
Las sustancias que son bien
solubles en el líquido el Rf
estará cerca de …
1
Las sustancias que son
insolubles en el líquido el Rf
estará cerca de …
0
Problemas Comunes
• No
debe utilizar una muestra muy
concentrada.
• Colocar
las muestras muy cercanas.
• Muestras
placa.
muy cerca del borde de la
Aplicaciones
•
Establecer la igualdad de dos compuestos
•
Determinar el número de componentes en una
mezcla.
•
Identificar el solvente apropiado para una
separación mediante cromatografía de
columna.
•
Monitorear una separación mediante
cromatografía de columna.
•
Verificar la efectividad de una separación
llevada a cabo mediante cromatografía de
columna, cristalización o extracción.
•
Monitorear el progreso de una reacción.
Cromatografía
de Columna
Cromatografía de
adsorción
Seguimiento de una Reacción
con TLC
Cromatografía de Gases (GC)
Introducción
Es una técnica cromatográfica en la que la fase
móvil es un gas.
GC es uno de los métodos más utilizados para
separar y analizar compuestos, por su gran
resolución, bajos límites de detección, velocidad,
exactitud y reproducibilidad.
GC puede ser utilizado para separar compuestos
que pueden ser vaporizados sin descomponerse.
Cromatografía de Partición
La cromatografía de partición se basa en
la distribución selectiva del soluto entre
la fase estacionaria y la fase móvil. La
fase estacionaria es líquida y la fase
móvil puede ser líquida o gas. Cuando
ambas son líquidos inmiscibles los
solutos se distribuyen entre ambas fases
en contacto de acuerdo con su
solubilidad.
La fase líquida se impregna a un
soporte sólido inerte o puede estar
enlazada químicamente.
Diagrama Esquemático de
un Cromatógrafo de Gases
To Waste or
Flow Meter
Two-Stage
Regulator
Syringe
Detector
Injector
Flow
Controller
Carrier Gas
Cylinder
Column
Partes Principales del
Cromatógrafo de Gases
1.
Fuente de Gas (con regulador de
presión y flujo)
2.
Inyector
3.
Columna cromatográfica (con
horno para controlar la
temperatura)
4.
Detector
5.
Computadora o registro
Fase Móvil: Gas Transportador
Su propósito es mover los solutos a
través de la columna.
Se utilizan comúnmente He, Ar, H2,
N 2.
Puerto de
Inyección
Syringe
Septum
Carrier
Gas
Vaporization
Chamber
To
Column
Columna
En un cromatógrafo de gases la parte
más importante es la columna.
▪
La columna es un tubo usualmente
de cobre o “Stainless Steel” que
contiene la fase estacionaria.
▪
La fase estacionaria es un líquido,
una cera o un sólido de bajo punto de
fusión. Puede estar directamente
sobre el interior de la columna o
sobre un material de soporte.
▪
La selección de la fase estacionaria
debe considerar dos factores:
▪ El límite de temperatura del
líquido
▪ La polaridad de los compuestos a
ser separados. Para lograr una
buena separación los compuestos
bajo análisis se deben disolver en
la fase líquida.
Columna
Columnas empacadas
Trabajo preparativo
Gran cantidad de
muestra.
Columna Capilar
Alta eficiencia
Tamaño de muestra
pequeño
Aplicaciones
analíticas
Columna
➢
➢
La selección de la
fase estacionaria
debe estar basada en
la polaridad de los
compuestos a
separarse.
Columnas no polares
para compuestos no
polares y columnas
polares para
compuestos polares.
Las columnas capilares requieren una menor cantidad de muestra,
y Columnas
producen cromatogramas con una mejor resolución y en
menores tiempos de retención.
Columna capilar
Columna empacada
Separación de los
Componentes de una Mezcla
Flujo de fase móvil
Señal
to
to
A B
t1
t1
A
B
t2
t2
A
B
tB
tB
A
tA
tA
tiempo
Tiempo de Retención
•
El tiempo de retención es el tiempo que toma un
compuesto en viajar desde el puerto de inyección al
detector.
Factores que Afectan la
Separación de los compuestos
El punto de ebullición de los compuestos.
Los compuestos con menores puntos de ebullición
viajan más rápido a través de la columna.
El flujo del gas transportador
La naturaleza de la fase estacionaria
El largo de la columna
Factores que Afectan la
Separación de los compuestos
El largo de la columna
Factores que Afectan la
Separación de los compuestos
La naturaleza de la fase estacionaria
Separación de los compuestos
Detector
•
Es un dispositivo eléctrico que responde a la salida
de un analito de la columna.
•
En cromatografía un detector funciona comparando
una propiedad física entre el gas portador puro y el
mismo gas portador cuando contiene alguno de los
analitos que ha salido de la columna. Esta acción se
traduce en una señal tipo eléctrica, que
posteriormente se amplificará mediante un
registrador gráfico ó integrador permitiendo indicar
el momento que salen de la columna los
componentes.
38
Detector
•
Los detectores más utilizados son:
TCD- Detector de conductividad termal: compara la
conductividad termal del gas transportador y el gas
transportador puro.
Es poco sensitivo
FID- Detector de ionización de llama: Mide la
producción de iones cuando un soluto es consumido
en una llama.
Es muy sensitivo
MS- Espectrometría de masas: detecta las masas de
los iones que se forman luego de impacto electrónico.
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Funcionamiento del GC
Identificación Tentativa de Compuestos
Desconocidos
Respuesta
Mezcla de desconocidos
1.6 min = RT
hexano
octano
decano
Respuesta
Tiempo de Retención Carbowax-20 (min)
Desconocido puede ser hexano
1.6 min = RT
Tiempo de Retención Carbowax-20 (min)
Respuesta
Co-Inyección
Desconocido puede ser hexano
1.6 min = RT
Respuesta
Tiempo de Retención Carbowax-20 (min)
Tiempo de Retención Carbowax-20 (min)
Triangulación
Porcentaje de Composición Molar
Ventajas de la
Cromatografía de Gases
•Es un buen método de separación
para mezclas que en ocasiones no
pueden ser separadas utilizando
otras técnicas.
•Requiere poca cantidad de
muestra, 1-10- μL
•Permite hacer análisis cualitativo y
cuantitativo.
Cromatografía
Cromatografía de Capa Fina
Cromatografía de Gases
Dra. Mayra Pagán Ortiz
Quím. 3123