CROMATOGRAFIA: EN CAPA FINA Y DE COLUMNA


LABORATORIO DE QUÍMICA ORGANICA
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
MARZO 26 DE 2011

OBJETIVOS

1. Separar una mezcla de compuestos organicos en solución, mediante una cromatografía en capa fina.

2. Ensayar varias mezclas de solventes en diferentes proporciones y escoger cual de ellas efectúa la mejor separación.

3. Identificar cada uno de los compuestos separados comparandolos con muestras patrones.

4. Calcular el valor del Rf para cada compuesto en la proporción de solvente escogida.

5. Establecer el número de componentes separados, en cromatografía sobre una columna, de una muestra problemas.

6. Determinar la diferencia entre la cromatografía de capa fina y la de columna.

7. Reconocer los solventes utilizados en TLC.

MARCO TEÓRICO

La cromatografía es un método físico de separación basada en los coeficientes de distribución de los componentes de una mezcla entre dos fases inmiscibles, una móvil y otra estacionaria. Las moléculas de soluto de la mezcla son retenidas por la fase estacionaria y arrastradas por la fase móvil, de manera que si los componentes de la mezcla presentan diferentes afinidades por alguna de las fases, sus velocidades medias de avance a lo largo del sistema seran diferentes. La afinidad viene determinada por fuerzas de tipo Vander Waals, puentes de hidrógeno o transferencia de carga. Los componentes que seanfuertemente retenidos por la fase estacionaria se moveran mas lentamente a lo largo de dicha fase que aquellos que se unen débilmente. Como consecuencia de esta diferencia de movilidad los componentes de la mezcla se separan en bandas discretas que pueden analizarse cualitativa o cuantitativamente mediante el uso de los detectores adecuados.
Tanto en la cromatografía de capa fina como en la de columna, la fase móvil esta constituida por un líquido, la fase estacionaria por un sólido y el mecanismo de separación se basa en la diferencia de adsorción de los componentes de la mezcla en la superficie activa de la fase estacionaria.

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 cromatografía: gas-líquido, líquido-líquido, gas-sólido, líquido-sólido.

Cromatografía de adsorción en columna
La fase estacionaria esta constituida por un sólido que se empaqueta en una columna, normalmente de vidrio. Los componentes a separar se añaden en forma soluble por la parte superior de la columna, quedando retenidos en la misma. Posteriormente los componentes se desplazan arrastrados por una fase móvil líquida. Dependiendo de la absorción selectiva de cada uno de ellos por la fase estacionaria se desplazan a distinta velocidad, efectuandose laseparación. Para que haya una separación efectiva de los componentes, su velocidad a través de la columna debe ser suficientemente diferente y la longitud de la columna, adecuada

Adsorbente y eluyentes
Son muchos los sólidos que se han utilizado como fase estacionaria en cromatografía de adsorción. Los mas importantes son alúmina, silicato de aluminio, silicagel, óxido, silicato y carbonato de magnesio, óxido, carbonato y fosfato de calcio, como inorganicos; y carbón, almidón y azúcares como organicos. Normalmente deben ser sometidos a un proceso térmico de activación superficial antes de su utilización. Como eluyentes se utilizan, alcoholes, cetonas, esteres, cloroformo, tetracloruro de carbono, etc. Su capacidad de elución depende de su polaridad, del absorbente y de las especies a eluir.

Cromatografía de capa fina
La llamada “capa fina” consiste en una placa de vidrio, rectangular o cuadrada, denominadas cromatoplacas, o simplemente placas sobre cuya superficie se deposita una capa uniforme muy delgada (en ocasiones de algunas micras de espesor) de una substancia absorbente, casi siempre silicagel o alúmina, en condiciones tales que resulte uniformemente extendida y suficientemente adherida. En general, de hace una papilla acuosa con el adsorbente, que se deposita sobre la placa mediante un aplicador adecuado. Las placas se secan en estufa para activar la superficie del adsorbente y se encuentran aptas para efectuar la cromatografía. A lasventajas de resistencia a la temperatura y a los reactivos agresivos de la cromatografía en capa fina, hay que añadir una mayor nitidez y sensibilidad de los cromatogramas, así como una mayor rapidez en su desarrollo. Ademas, los cromatogramas obtenidos pueden conservarse indefinidamente y archivarse si se pulveriza la placa revelada con una dispersión de un plastico transparente y especial donde quede grabado el cromatograma sobre la película endurecida del plastico, que se separa facilmente del soporte.

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:

Rf = distancia recorrida por el compuesto desde el origen
Distancia del origen al frente del disolvente

Como el denominador es siempre mayor que el numerador en Rf debería ser un decimal. Por razones de conveniencia se suele expresar como un porcentaje. Así un Rf de 50 indicaría que el compuesto avanzo la mitad de la distancia del frente del disolvente.

Electroforesis
El fundamento de la técnica consiste en depositar sobre un medio poroso una mezcla de especies cargadas (algunas pueden ser neutras). Por aplicación de un campo eléctrico entre los extremos del soporteporoso las especies se separan en función de su carga y su movilidad iónica en ese medio. Para favorecer el paso de la corriente se utilizan disoluciones fondo conductoras (electrolitos), que son generalmente disoluciones reguladoras en las que se empapa previamente el soporte poroso, debidamente escogidas para que no formen precipitados con las especies del problema. Como soportes se han utilizado alúmina, lana de vidrio, almidón, agar- agar, gel de sílice, etc. tanto en columna como en capa fina, pero quizas el método mas utilizado es el que emplea como soporte papel. Se suelen utilizar tiras de acetato de celulosa, casi transparentes, que por poseer una estructura mas uniforme y un poro menor que el del papel filtro, tienen un mayor poder de resolución. A estas ventajas del acetato de celulosa se añade su facil solubilidad en acidos, lo que facilita la posterior determinación de las especies separadas.
La emigración de las distintas especies en el papel depende de la magnitud y signo de su carga, del tamaño de la partícula, de las propiedades adsorbentes de soporte (que deben atenuarse en lo posible), del voltaje aplicado y de la intensidad de corriente.

APLICACIONES
1. Concentración de trazas
2. Separación de iones interferentes en analisis clasico
3. Separaciones de iones de características similares
4. Desmineralización del agua
5. Preparación de disoluciones patrón
6. Disolución de sustancias insolubles.

DATOS Y RESULTADOS

Mezclade hexano acetato 8:2

Se realizaron tres muestras diferentes en una placa cada una, en las cuales a una distancia de 10 mm del borde se pusieron las siguientes mezclas:
* Resorcinol con acido galico y sus respectivos patrones
* β-naftol con resorcinol y sus respectivos patrones
* acido galico con β-naftol y sus respectivos patrones

Se obtuvieron los siguientes resultados:

Mezcla de hexano acetato 6:4

Se realizaron tres muestras diferentes en una placa cada una, en las cuales a una distancia de 10 mm del borde se pusieron las siguientes mezclas:
* Resorcinol con acido galico y sus respectivos patrones
* β-naftol con resorcinol y sus respectivos patrones
* acido galico con β-naftol y sus respectivos patrones

se obtuvieron los siguientes resultados:

Como en la mezcla de hexano acetato 6:4 se desplazaron mas, hicimos otra prueba con una mezcla de resorcinol, acido galico y β-naftol, sin patrones pues utilizamos los datos obtenidos en las placas anteriores. Se obtuvo el siguiente resultado

RNG


Al observar la diferencia en las separaciones podemos asegurar que el solvente que mejor separación produce es el que esta en proporción 6:4.

Para la última prueba realizada analizamos los desplazamientos y se obtuvieron los siguientes resultados:

Para el resorcinol
Rf= (20mm)/ (35mm) = 0.57

Para el β-naftol
Rf= (28mm)/(35mm) = 0.8

Al relacionar la polaridad de solventes y solutos podemos observar que por ser el β-naftol un compuesto poco polar y el hexano que esta en mayor proporción un compuesto no polar esto pudo haber influido en el hecho de que el β-naftol haya subido mas que el resorcinol ya que este último es mas polar que el β-naftol.

RESPUESTAS

1. ¿Qué tipos de cromatografía se usan según la fase estacionaria?
RTA: Se pueden diferenciar principalmente dos tipos que dependen de la ubicación de la fase estacionaria y estos son:
* Cromatografía plana. La fase estacionaria se sitúa sobre una placa plana o sobre un papel. Las principales técnicas son:
Cromatografía en papel
Cromatografía en capa fina
* Cromatografía en columna. La fase estacionaria se sitúa dentro de una columna. Según el fluido empleado como fase móvil se distinguen:
Cromatografía de líquidos
Cromatografía de gases
Cromatografía de fluidos supe críticos

2. ¿Para que se utiliza la cromatografía y en que se diferencia de la electroforesis?
RTA: La cromatografía se usa para separa e identificar compuestos en una muestra, se diferencia de la electroforesis en que esta ultima es una técnica para la separación de moléculas según la movilidad de estas en un campo eléctrico, mientras que la cromatografía no es necesario ningún tipo de campo.

3. ¿En que campos es mas útil la cromatografía sobre papel?
RTA: En medicina para pruebas de sangre, en analisis desustancias contenidas en plantas y en general en todas las aplicaciones a la identificación de compuestos líquidos en pequeñas cantidades.

4. Mencione 5 solventes usados en TLC
RTA: Los mas comunes mezclados en diferentes proporciones son: Hexano, Diclorometano, Éter dietílico, Acetato de etilo, Metanol.

5 ¿Se podra utilizar agua como solvente en TLC?
RTA: No, ya que si la sustancia sometida a cromatografía fuera completa e instantaneamente soluble en el disolvente que avanza en este caso agua no actuaran fuerzas de retardo y la sustancia ascendera desde el origen hasta donde llega el diluyente.

6. Si se tiene como eluente hexano-éter 1:1 y necesita aumentar la polaridad de éste, ¿Cual de los dos componentes necesita aumentar?
RTA: El éter ya que este es un poco mas polar que el hexano que es un alcano y por tanto no polar.

7. A un eluente benceno-cloroformo 1:1 se requiere disminuir la polaridad, ¿Cual de los dos componentes aumentaría?
RTA: El benceno ya que es un alqueno y por tanto no polar.

8. ¿Por qué razón en una cromatografía sobre columna es necesario eliminar las burbujas de aire?
RTA: Porque si no se eliminan los solutos que queremos separar pueden quedar adheridos a estas y por tanto la separación carecería de eficiencia.

9. ¿En qué se diferencian los términos adsorción y absorción?
RTA: La adsorción es la retención de una especie química en los sitios activos de la superficie de un sólido, quedando delimitado elfenómeno a la superficie que separa las fases o superficie interfacial, mientras que la absorción es la retención de una especie química por parte de una masa y depende de la tendencia que tiene ésta a formar mezcla o reaccionar químicamente con la misma.

10. ¿Por qué razón se debe hacer la TLC previo a la cromatografía sobre columna?
RTA: Porque realizando la cromatografía sobre columna es como nos damos cuenta de las condiciones óptimas para realizar la CC.

CONCLUSIONES

* Se puede observar que la cromatografía es sencilla, rapida y no requiere aparatos complicados.

* La camara cromatografica no se puede lavar con agua, se desecha el hexano acetato y se deja destapada para q el restante del mismo se volatilice.

* Se puede notar que las concentraciones de los compuestos del eluente pueden producir cromatografías mas o menos eficientes.

* Al realizar una cromatografía se debe tener en cuenta que la particular solubilidad de una sustancia en la corriente del disolvente es una de las fuerzas propulsoras que tiende a desplazarla, por lo tanto se debe escoger una mezcla de solvente apropiados.

* El disolvente hexano acetato 6:4 resulto mejor que el 8:2 pues se dio un mayor desplazamiento.

BIBLIOGRAFÍA

Carey, Francis A, Química Organica; sexta edición.
Smith I y Feinberg J, Cromatografía sobre papel y capa fina. Electroféresis.
Cardona, Wilson et al. Química organica experimental para la facultad de ingeniería