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Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICOGrado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Curso académico: 2012/13
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1. Conceptos fundamentales
2. Fundamento de algunas técnicas de separación: destilación, precipitación, extracción y cromatografía
3. Clasificaciones de las técnicas de separación
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Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICOGrado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Curso académico: 2012/13
CONTENIDOS
Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICOGrado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Curso académico: 2012/13
1. Conceptos fundamentales
ALIMENTOS: Matrices muy complejas
Determinación individual de una especie química
ETAPA DE SEPARACIÓN EN EL MÉTODO DE ANÁLISIS
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¿Qué es una separación?
A(C0), B(C0)
A, B
A + B
A + A, B
B + A, B
1
2
3
A(C1), B(C1) + A(C2), B(C2)C2>C0>C1
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1. Conceptos fundamentales
TÉCNICA DE SEPARACIÓN
Proceso físicosiempre
a veces Proceso químico
C6Cl5-OH + (CH3-CO)2O → C6Cl5-O-CO-CH3 + CH3-COOH
Ej: Extracción líquido-líquido para extraer el pentaclorofenol contenido en una alícuota de vino en pentano.
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1º: Proceso químico: reacción de derivatización
2º: Proceso físico: transferencia del producto derivado a la fase orgánica
Fase inicial: alícuota de muestra
Segunda fase: pentano (menos densa que la fase inicial)
Fig.1
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1. Conceptos fundamentales
¿Cuándo es necesario aplicar una técnica de separación?
Eliminación de interferencias
Incremento de la selectividad
Incremento dela concentración
del analito
Incremento de la sensibilidad
Eliminación de interferenciase incremento de la
concentración del analito
Incremento de la selectividad y la sensibilidad
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2. Fundamento de algunas técnicas de separación
● SEPARACIONES POR DESTILACIÓN
Termómetro
Fase inicial
Cabeza dedestilación
Refrigerante
Destilado
Condensador
Columna de fraccionamiento
APLICACIÓN PRINCIPALCompuestos orgánicos
Si sus Tebullición difierenentre 60 y 80 ºC
DESTILACIÓNSIMPLE
Si sus Tebullición difierenentre 30 y 60 ºC
DESTILACIÓNFRACCIONADA
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Fig.1
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2. Fundamento de algunas técnicas de separación
● SEPARACIONES POR PRECIPITACIÓN
APLICACIÓN PRINCIPALCompuestos inorgánicos
Reactivos inorgánicos
Reactivos orgánicos: Mayor selectividad
● SEPARACIONES POR EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
Fase líquida 2
Fase líquida 1
Fig.17
2
1
[ ]
[ ]
SK
S
S (en la fase 1) ↔ S (en la fase 2)
Coeficiente de reparto
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Concentración remanente de soluto en la fase inicial tras “i” etapas de extracción con un disolvente orgánico.
A S + S
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2. Fundamento de algunas técnicas de separación
11 1,0
1 2
[ ] [ ]i
VS S
V V K
[S]1,0= Concentración de soluto enla fase inicial antes de llevar a cabola separaciónV1= volumen de fase inicialV2= volumen de la segunda fase
Si llamamos 1 a la fase inicial y 2 a la segunda fase:
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2. Fundamento de algunas técnicas de separación
● SEPARACIONES CROMATOGRÁFICAS
Fase móvil
Faseestacionaria
B
A
CROMATOGRAFÍAEN COLUMNA
CROMATOGRAFÍAPLANA
Fasemóvil
Faseestacionaria
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2. Fundamento de algunas técnicas de separación
● ELECTROFORESIS CAPILAR
Fuente de alimentación
Detector
Electrolitode fondo
Capilar de sílice fundida
+ -
A. Criterios estáticos:A.1. Según la naturaleza de las fases implicadas
A.2. Según el origen de la 2ª fase
B. Criterios dinámicos:B.1. Según el contacto entre las fases
B.2. Según el flujo relativo entre las fases
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3. Clasificación de las técnicas de separación
DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO-ANALÍTICO:
1er Grupo: Separación y detección discontinuas
2º Grupo: Separación y detección continuas
DESDE EL PUNTO DE VISTA DE COMO SE OBSERVE EL PROCESO:
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FASES Técnica Esquema de la separación
S-L Precipitación (A + B)L + Reactivo precipitante → AS + BL
Lixiviación (A + B)S + Disolvente → AS + BL
Cromatografía líquida de adsorción (A + B)L + Sólido → AS + BL
Cromatografía de intercambio iónico (A + B)L + Resina → AS + BL
Cromatografía de exclusión (A + B)L + Gel poroso → AS + BL
S-G Cromatografía gas-sólido (A + B)G + Sólido → AS + BG
Sublimación (A + B)S [ + Calor] → AS + BG
L-L Extracción líquido-líquido (A + B)L1 + Líquido-2 → AL1 + BL2
Cromatografía líquida de reparto (A + B)L1 + Soporte (Líquido-2) → AL1 + BL2
L-G Destilación (A + B)L [+ Calor] → AL + BG
Cromatografía gas-líquido (A + B)G + Líquido → AL + BG
L=líquido; S=sólido; G=gas
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3. Clasificación de las técnicas de separación
A.1. SEGÚN LA NATURALEZA DE LAS FASES IMPLICADAS:
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Pb(NO3)2 + KI → PbI2 + KNO3
Fase inicial(DisoluciónIncolora)
Reactivo precipitante(Disolución incolora)
2ª fase: Sólido amarillo
✔PrecipitaciónPrecipitación fenómeno químico
✔DestilaciónDestilación fenómeno físico
El aumento de temperatura provocala aparición de la 2ª fase (gas)
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3. Clasificación de las técnicas de separación
A.2. SEGÚN EL ORIGEN DE LA SEGUNDA FASE
Directamente: provocación “in situ” de un fenómeno que provoque la aparición de la 2ª fase.
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Fig.1
Fig.2
Indirectamente: la 2ª fase es una fase externa al sistema inicial que es incorporada.
✔ Extracción líquido-líquidoExtracción líquido-líquido ✔ Cromatografía líquido-sólidoCromatografía líquido-sólido
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3. Clasificación de las técnicas de separación
Flu
jo d
e f
ase
mó
vil
Especie menos retenidapor la fase estacionaria
Especie más retenidapor la fase estacionaria
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Fase inicial
Segunda fase
Fig.1
a. A través de una interfase b. En el seno de la fase inicial
bien definida✔ Cromatografía de adsorciónCromatografía de adsorción
en columnaen columna
✔ Extracción líquido-líquidoExtracción líquido-líquido
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3. Clasificación de las técnicas de separación
B.1. SEGÚN EL TIPO DE CONTACTO ENTRE LAS FASES
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Agitaciónvigorosa
Fig.1
Partículasde fase
estacionaria
D = Concentración de soluto en la 2ª fase
Concentración de soluto en la fase inicial
0 < D < +∞
Separación simple: DA ~ 0 y DB es muy alto
Separación repetitiva: DA~ 0 y DB no es muy alto
Separación múltiple: ó DA~ 0 y DB es bajo, ó DA y DB son significativos
Supongamos (A + B)fi → Afi + Bf2
Coeficiente de distribución
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3. Clasificación de las técnicas de separación
B.2. SEGÚN EL FLUJO RELATIVO ENTRE LAS FASES
fi: fase inicial; f2: segunda fase
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A + B
B+A
Separaciónsimple
A + B + B
A + B + B
A + B
B
Fase inicial y 2ª fase seponen en contacto infinitas veces
¿Cómo?
Separaciónrepetitiva
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3. Clasificación de las técnicas de separación
Separaciónmúltiple
Fase inmóvil
Flujo defase móvil
Flujo de fase 1
Flujo de fase 2
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CRÉDITOS DE LAS ILUSTRACIONES – PICTURES COPYRIGHTS
-Logo encabezado páginas OCW-UM. Autor: Universidad de Murcia. Dirección web: http://ocw.um.es.-Páginas 4, 14 y 15, F1. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Separatory_funnel-diagrams.svg. Autor: Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski.-Páginas 6 y 13, F1. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Destillatie.png. Original uploader was Kristof vt at nl.wikipedia Later versions were uploaded by Rob Hooft at nl.wikipedia.-Página 7, F1. Fuente: “Quantitative Chemical Analysis”, Seventh Edition, © 2007 W.H. Freeman and Company.-Página 13, F2. Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lluvia_de_oro.JPG?uselang=es. Autor: Der Kreole.
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