cap 5 parte 3 2016 cromatografia clase

7/25/2019 Cap 5 PARTE 3 2016 Cromatografia Clase

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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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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 ).

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