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Lic
. Carlos Timan de La Flor
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La cromatografa se define como la separacin de una mezcla dedos o ms compuestos por distribucin entre dos fases
inmiscibles, una de las cuales es estacionaria y la otra una fasemvil (o activa) que transporta las sustancias que se separan y queprogresa en relacin con la otra.
La fase mvil puede ser un lquido o un gas y la estacionaria puedeser un slido o un lquido.
Varios tipos de cromatografa son posibles, dependiendo de la
naturaleza de las dos fases involucradas: slido-liquido (capa fina,papel o columna), liquido-liquido y gases-liquido ( fase vapor ). Dependiendo de la tcnica empleada, podemos identificar y
cuantificar los components de la mezcla.
1. DEFINICIN
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Las separaciones se basan en
las diferencias de velocidad demigracin entre loscomponentes de la muestra,debidas a interacciones con lasfases, una estacionaria y otramvil
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2. LUGAR QUE OCUPA LA CROMATOGRAFA EN LACARACTERIZACIN DE MATERIALES
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Segn la Disposicin de
la Fase Estacionaria
Segn el Tipo deFase Mvil
3. CLASIFICACIN DE LAS TCNICAS CROMATOGRFICAS
Segn elmecanismo de
separacin
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Cromatografa Plana:
Cromatografa en capa fina (adsorbente sobre soporte)
Cromatografa en papelCromatografa en Columna:
Cromatografa de Lquidos
Cromatografa de Gases
Cromatografa de Fluidos Supercrticos
A. Clasificacin Por Disposicin de la Fase Estacionaria
PLANA COLUMNA
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B. Segn el Tipo de Fase Mvil
Cromatografa de Lquidos
Cromatografa de Gases
Cromatografa de Fludos Supercrticos
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C. Segn el tipo de mecanismo de separacin
1. Particin (Reparto)Fenmeno de reparto entre las dos fases debido a
su solubilidad. La Solubilidad es una medida de la
polaridad y de otro tipo de interacciones
moleculares.
2. AdsorcinFenmeno de adhesin superficial cuyo
mecanismo consiste en interacciones de van der
Waals. La fase estacionaria es un slido finamente
dividido, que retiene a los solutos por adsorcin.
3. Intercambio inico
Este tipo de cromatografa se da cundo la faseestacionaria presenta en su superficie iones
capaces de retener selectivamente a iones de signo
contrario que circundan en la fase mvil.
4. Ultrafiltraccin
Se debe a un fenmeno de tamizado molecular.
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Particin
La separacin se basa en la solubilidad
relativa del soluto entre dos faseslquidas. Se utiliza gel de slice queabsorbe agua fuertemente. La faseestacionaria es el agua.
La fase estacionaria es
lquida, sobre un soporte
slido inerte.
1 - Comn (Agua)
2 - Reversa o Inversa
(parafina)
El papel contiene un 20 % deagua retenido aunque
nosotros lo notemos seco,
esa es la fase estacionaria.
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Adsorcin
Fase estacionaria: slido
Tanto el soluto como el solvente son atrados por los sitios polares de lafase estacionaria, pero la separacin es posible por las distintas fuerzas deatraccin.
Fase estacionaria
para Adsorcin
Silica Gel (Oxido de Silicio).
Alumina (Oxido de Aluminio).
Celulosa.Fluorisil (Silicato de Magnesio).
Sulfato de Calcio.
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Fase
estacionaria
Fase
mvil
Mecanismo
cromatogrfico
Capa fina
Columna
Adsorcin
I. Inico
UltrafiltracinAdsorcinColumna
Papel
Capa fina
Columna
Particin
ParticinColumna
Lquida
LquidaLquida
Slida
Gas
Gas
Tcnica
cromatogrfica
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4. CROMATOGRAFA PLANA EN PAPEL
EN PAPEL
Anlisis Cualitativos
La fase estacionaria se representapor un papel de filtro y la mvilpor un disolvente.
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Las fibras de celulosa del papel pueden actuar como fase estacionaria(fE) directamente, o ser un soporte para la distribucin en una faseestacionaria lquida, como el agua, por ejemplo.
En el caso comn, un extremo del papel se sumerge una pequea
distancia en la cmara cromatogrfica que contiene a la fase Mvil
(fM). La mezcla en solucin se deposit previamente en forma de una
mancha en la lnea de inicio. La mancha se debe aplicar lo ms
concentrada y pequea posible, para evitar la dispersin prematura
de la muestra por lo que normalmente se siembran manchas muy
pequeas, una sobre la otra, una vez que la anterior se haya secado
por completo. La fM subir por el papel por capilaridad. Se debecolocar la tapa de la cmara para asegurar que la atmsfera que rodee
al papel est saturada con el vapor de la fM.
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http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=PsxwTNEF_0dhwM&tbnid=lzPgHhLEtYLRaM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.gonzaleztratamiento.es%2Fanalisis-cromatografia%2F641-pack-de-cromatografia-de-papel.html&ei=D5UnU9rOGcnW2gWvhIHIBA&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=1395188897922188http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=PsxwTNEF_0dhwM&tbnid=lzPgHhLEtYLRaM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.gonzaleztratamiento.es%2Fanalisis-cromatografia%2F641-pack-de-cromatografia-de-papel.html&ei=D5UnU9rOGcnW2gWvhIHIBA&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=1395188897922188http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=RXRfbvzT8BQX3M&tbnid=HZw5sV1kex8DVM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.panreac.es%2Fspanish%2Fpracticas%2Fpracticas26.htm&ei=vpMnU8ahHMns2AXb24DQDQ&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=1395188897922188http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=RXRfbvzT8BQX3M&tbnid=HZw5sV1kex8DVM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.panreac.es%2Fspanish%2Fpracticas%2Fpracticas26.htm&ei=vpMnU8ahHMns2AXb24DQDQ&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=1395188897922188http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=IpmB85eSBPwxBM&tbnid=1By0tE4bXnlxyM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fafloteah.wordpress.com%2F2012%2F06%2F06%2Fcromatografia-en-papel%2F&ei=eJMnU9j3HOGQ2AX42IHoBw&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=1395188897922188http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=IpmB85eSBPwxBM&tbnid=1By0tE4bXnlxyM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fafloteah.wordpress.com%2F2012%2F06%2F06%2Fcromatografia-en-papel%2F&ei=eJMnU9j3HOGQ2AX42IHoBw&bvm=bv.62922401,d.aWM&psig=AFQjCNHH5eIeJ-FBn2S2G7wjSzwTIZglDA&ust=13951888979221887/25/2019 Cap 5 PARTE 3 2016 Cromatografia Clase
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Justo antes de que el frente del solvente llegue a la orilla superior del papel, se
traza otra lnea con lpiz, para marcar la distancia recorrida por la fM. A
continuacin se saca el papel y se deja secar. Luego ya se pueden calcular los
valores de Rf(Factor de retencin) para cada componente, como la relacin de
la distancia recorrida por la mancha entre la distancia recorrida por el frente delsolvente desde la marca de inicio.
Rf = dist recorrida por el analito/dist recorrida por el frente del solvente
Debido a que los valores de Rf no son reproducibles con ms de 2 cifras
significativas, pues dicho valor presenta sensibilidad a variables tales como el
grosor de la fE, la humedad que contiene la fM entre otros, se recurre a otro
valor que resulta ms representativo, conocido como Factor de RetencinRelativo Rx, el cul se define as:
Rx = Dist recorrida por el analito/dist recorrida por una sustancia de referencia
La sustancia de referencia es generalmente un patrn interno, el cul se define
como una sustancia de identidad conocida y con alta pureza que se emplea para
fines de comparacin. El Rx ideal es igual a 1, pues as se confirmara la identidad
de un analito con respecto de la sustancia de referencia.
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Mecanismo de la separacin en Cromatografa de Papel
DISTRIBUCIN ENTRE DOS FASES (REPARTO)
Se basa en el hecho que cada sustancia muestra una distribucin
caracterstica entre dos fases por su afinidad (polaridad), lo que se
expresa en el Coeficiente de Distribucin K (que depende de la
temperatura como otras constantes de equilibrio)
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5. CROMATOGRAFA PLANA EN CAPA FINA
Es til en:
Identificacin de los componentes de una mezcla (utilizando las normas
apropiadas)
siguiendo el curso de una reaccin, el anlisis de las fracciones recogidas durante la purificacin,
el anlisis de la pureza de un compuesto.
En TLC, los componentes de la mezcla se distribuyen entre un adsorbente (la
fase estacionaria, por lo general gel de slice, SiO2) y un disolvente (fase mvil),que fluye a travs del adsorbente, estableciendo un equilibrio:
Adsorcin desorcin
La Cromatografa en
Capa Fina (CCF o TLC
Thin LayerChromatography, eningls) es una tcnica
importante para la
identificacin y
separacin de mezclas
de compuestosorgnicos.
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Mecanismo de la separacin
A medida que la fase mvil se eleva a travs de la placa de TLC por accin capilar,
los componentes se disuelven en el disolvente y se mueven hacia arriba de la
placa de TLC.Los componentes individuales se mueven hacia arriba a diferentes velocidades,
dependiendo de las fuerzas intermoleculares entre el componente y la fase
estacionaria de gel de slice y el componente y la fase mvil.
La fase estacionaria es SiO2 y es muy "polar".
Es capaz de fuertes interacciones dipolo-dipolo y
puentes de H, donando y aceptando las interacciones
de los "analitos (componentes de la mezcla).
Los analitos ms polares interactan msfuertemente con la fase estacionaria y tienen un
movimiento muy lento a travs de la placa de TLC.
En comparacin, la fase mvil es relativamentemenos polar y es capaz de interactuar con analitospor las fuerzas de London menos fuertes, as como
por dipolo-dipolo y puentes de H.
Los analitos ms no polares interactan con menosfuerza con la gel de slice polar y ms fuertemente
con la fase mvil menos polar y se mueven hacia ms
arriba en la placa de TLC.
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Cromatografa de Capa Fina
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Placa de vidrio(soporte inerte)
Silica gel
(fase estacionaria)
Siembra de la muestra
Solvente-eluyente
(fase mvil)
Desarrollo del
cromatograma
Separacin de
bandas coloreadas
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Resultados en cromatografa plana
Factor de Retardo (Rf) El resultado (a menudo, pero nosiempre) se ve en la forma de manchas
de color, cada uno debido a una
componente de la mezcla. Se puede
prepaprar sustancias de reconocimiento
mediante la realizacin de separaciones
de mezclas estndar; en este caso, el
parmetro que caracteriza los solutos
separados es el denominado factor deretardo Rf. Para cada analito el valor deRf se obtiene mediante la medicin de la
distancia recorrida por el centro de la
mancha y comparndola con la distancia
recorrida por el frente del eluyente.
El valor Rf de los analitos es por lo tanto siempre entre 0 y 1.
Los valores ptimos son entre 0,4 y 0,8
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A B CU
x xx x
Solvent Front
Origen
Distance solvent
migrated = 5.0 cm
Distance Amigrated = 3.0 cm
Distance B
migrated = 2.0 cm
Distance C
migrated = 0.8 cm
0.8 cm
3.0 cm
Rf(A) =
Rf(B) =
Rf(C) =
Rf(U1) =
Rf(U2) =
2.0 cm
5.0 cm = 0.40
= 0.60
= 0.16
= 0.60
= 0.16
3.0 cm
5.0 cm
0.8 cm5.0 cm
3.0 cm5.0 cm
0.8 cm
5.0 cm
D
x
Rf(D) = = 0.804.0 cm
5.0 cm
4.0 cm
Ejemplos de clculos de Rf
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La adsorcin de solutos
La fuerza de adsorcin de los compuestos aumenta con el aumento de la polaridad
de los grupos funcionales, como se muestra a continuacin:
-CH=CH2, -X, -OR, -CHO, -CO2R, -NR2, -NH2, -OH, -CONR2, -CO2H.
(weakly adsorbed) (strongly adsorbed)
(nonpolar) (more polar)
Fuerza de Elucin de la fase mvil ()
La Fuerza de Elucin se considera generalmente que es equivalente a la polaridad.La fuerza de elucin de un disolvente depende de las fuerzas intermoleculares
entre el disolvente y los analitos y entre el disolvente y la fase estacionaria.
Cuanto ms polar sea un disolvente (o con mayor fuerza de elucin) todos los
analitos se movern en mayor medida, que en un disolvente menos polar o uneluyente ms dbil.
Por ejemplo:
la fuerza de elucin de hexano es muy bajo; = 0,01.
la fuerza de elucin de acetato de etilo es ms alto; = 0,45
la fuerza de elucin de etanol es an mayor; = 0,68
Propiedades de Solventes y Fuerza de Elucin
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Solvent MFMW
Bp (oC)
Density (g/mL)Hazards* Dipole Elution
Stength
()
HexaneCH3(CH2)4CH3
C6H1486.17
68.70.659
FlammableToxic
0.08 0.01
TolueneC6H5CH3
C7H892.13
110.60.867
FlammableToxic
0.31 0.22
Diethyl etherCH3CH2OCH2CH3
C4H10O74.12
34.60.713
FlammableToxic, CNSDepressant
1.15 0.29
DichloromethaneCH2Cl2
CH2Cl284.94
39.81.326
Toxic, IrritantCancer suspect
1.14 0.32
Ethyl AcetateCH3CO2CH2CH3
C4H8O288.10
77.10.901
FlammableIrritant
1.88 0.45
AcetoneCH3COCH3
C3H6O58.08
56.30.790
FlammableIrritant
2.69 0.43
ButanoneCH3CH2COCH3
C4H8O72.10
80.10.805
FlammableIrritant
2.76 0.39
1-Butanol
CH3CH2CH2CH2OH
C4H10O
74.12
117.7
0.810
Flammable
Irritant
1.75 0.47
PropanolCH3CH2CH2OH
C3H8O60.09
82.30.785
FlammableIrritant
1.66 0.63
EthanolCH3CH2OH
C2H6O46.07
78.50.789
FlammableIrritant
1.70 0.68
MethanolCH3OH
CH4O32.04
64.70.791
FlammableToxic
1.7 0.73
WaterHOH
H2O18.02
100.00.998
1.87 >1
Propiedades de Solventes y Fuerza de Elucin
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ter de petrleo tolueno
dietil-ter, t-butil-ter
diclorometano
acetato de etilo
n-pentano, n-hexano
ciclohexano
tetracloruro de carbono
ter dietlico
cloroformo
acetona
iso-propanol
etanol
metanol
cido actico
Solventes ms usados en CCF y de Papel
Aum
entodepolaridad
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VENTAJAS DE LA TLC
Caracterstica Efecto Ventaja
Fase estacionariafinamente dividida
Elevada accin capilar Rapidez de desarrollo
Elevada superficie decontacto f. mvil f.
estacionaria Eficienciacromatogrfica
Sensibilidad
Ausencia deestructura fibrosa
Reducida dispersin de lossolutos durante aplicacin y
desarrollo
Vlida cualquier faseestacionaria que pueda ser
pulverizada
Versatilidad
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MTODOS DE TINCIN EN TLC
Mtodo Aplicacin Color
Inespecfico Vapores de Iodo C. orgnicos Pardo-amarillento
H2SO4 + calor C. orgnicos Negro (carbonizacin)
Especfico 2,4-
dinitrofenilhidracina
C. carbonlicos Naranja
AgNO3/OH- C. carbonlicos Marrn
cido iodoplatnico Bases Prpura-negro
Verde de
bromocresol
cidos Verde-amarillento
Ninhidrina Aminas 1rias(aminocidos)
Azul-violceo
Rodamina 6G Lpidos fluorescencia
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6. CROMATOGRAFA EN COLUMNA
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Las columnas son de acero inoxidable ovidrio, tienen un dimetro de 0,5 a 6 cmy una longitud de cm a ms de 1 m.Se rellenan con la fase estacionaria
slida o un soporte inerte recubiertocon la fase estacionaria
Una columna ms larga aumenta el grado de separacin
Se usan con fines analticos y preparativos
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CROMATOGRAFIA DE GASES
Objetivos de la GC
Es separar, detectar y
cuantificar una mezcla de
componentes qumicos
que sean voltiles para
ser arrastrados en una
corriente de gas a una
temperatura que va entre
-90C y +450C.
La Cromatografa de gases es un mtodo de separacin que incluye a todas
aquellas tcnicas de separacin cromatogrficas en las que la fase mvil es
un gas.
Requerimientos de la GC
Son necesarios:
Una fase mvil (gas
portador)
Una fase
estacionaria
(columna de relleno
o recubrimiento de
columnas capilares)
Un sistema detector
Gas portador (fase
mvil): N2, He, Ar, H2.
Columna: Empacadas o
capilares
Detector: segn el analito
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Mecanismo de la separacin
Se realiza por que el soluto se distribuye entre dos fases:
Una fase estacionaria y una fase mvil. En GC la separacin se logra en una columna que contiene un slido o
lquido (fase estacionaria) impregnado en un soporte inerte y que tieneun flujo constante de un gas (fase mvil).
Se produce una adsorcin diferencial o reparto.
Algunos componentes interactan en mayor grado con la fase
estacionaria, lo que origina un movimiento ms lento a travs de la
columna, obteniendo as su separacin.
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Partes de un cromatgrafo de gases
Interfase
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Gas Portador (Carrier gas)
Conduce la muestra y sus componentes a travs de la columna al detector a un
flujo constante.Deben ser qumicamente inertes.
Su seleccin depende su pureza, sensibilidad, velocidad, tipo de columna.
La resolucin (separacin de picos) depende de la presin.
Ejemplo: He, N2, aire (Vernier)
C l C il
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Columnas Capilares
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Empacadas2 3 m de largo
2 4 mm de DI
Vidrio o metal
Capilares10 150 m de largo0,1 - 0,8 mm DI
Slica fundida con una capa de poliamida
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Detector Quimio-capacitivo
Generan una respuesta o seal para cada componente
Deteccin universal o selectiva
Existen muchos detectores para su uso en GC, dependiendo su uso
del tipo de compuesto a analizar.
Detectores
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Cromatograma
Grfico de la seal del detector en funcin
del tiempo.
Los compuestos aparecen como picos
desde la lnea base.
Son importantes: tiempo de retencin delpico (identidad del compuesto Anlisis
cualitativo) y el rea del pico (cantidad del
componente o concentracin Anlisiscuantitativo ).