Parámetro, tipos de cromatografía y la Facultad de Química

Facultad de Química
MÉTODOS OPTICOS ELECTROQUIMICOS Y
CROMATOGRAFICOS
Actividad 2
Parámetro, tipos de cromatografía y la
importancia en el análisis químico en
métodos instrumentales y no instrumentales
Salón 1
Equipo:
Irvin Castillo Pinto
Sergio Mazun Loria
David Quijano Santiago
Viernes 22 de Mayo de 2014
Cromatografía.
La cromatografía es una extensión lógica de la distribución a contracorriente. La
cromatografía es una técnica que permite la separación de los componentes de
una mezcla debido a la influencia de dos efectos contrapuestos, la retención y el
desplazamiento. La retención es un efecto producido sobre los componentes de
una mezcla por un fase estacionaria, que puede ser un sólido o un líquido anclado
a un soporte solido. Mientras que el desplazamiento es el efecto ejercido sobre los
componentes de la mezcla por una fase móvil, que puede ser un líquido o un gas.
La cromatografía se divide en varias clases:
Cromatografía de adsorción: es la cual se utiliza una fase estacionaria solida y una
fase móvil liquida o gaseosa. El soluto puede adsorberse en la superficie de las
partículas solidas. El equilibrio entre el estado adsorbido y la solución de la causa
de la separación de las moléculas de soluto.
Cromatografía de reparto: es la cal la fase estacionaria forma una película delgada
de la superficie de un soporte solido. El soluto se equilibra entre es liquido
estacionario y una fase móvil liquida o gaseosa.
Cromatografía de intercambio iónico: es el tipo de cromatografía donde los
aniones o cationes se unen covalentemente a la fase estacionaria solida, por lo
que es común una resina. Los iones soluto, de la carga opuesta a los de la fase
estacionaria, son atraídos por esta última mediante una fuerza electrostática. La
fase móvil es un líquido.
Cromatografía de exclusión molecular: esta técnica es también llamada filtración
en gel o de permeación en gel; en ella se separan las moléculas por tamaño, y los
solutos más grandes pasan rápidamente, no existen interacciones entra la fase
estacionaria y el soluto.
Cromatografía por afinidad: es un tipo de cromatografía muy selectiva, se utilizan
interacciones altamente específicas entre el tipo de moléculas de soluto y otras
moléculas que se unen covalentemente a la fase estacionaria.
Parámetros de la cromatografía.
El comportamiento cromatográfico de un soluto puede describirse de diversas
formas, puede ser variando las combinaciones de fase estacionaria - fase móvil y
varios parámetros de operación. Los parámetros de la cromatografía son: la
retención, el coeficiente de reparto, el factor de capacidad y el factor de
selectividad.
Retención.
La retención refleja la distribución del soluto entre la fase móvil y estacionaria. De
aquí pertenece el termino volumen de retención V R que es el volumen de la fase
móvil necesario para transportar la banda del soluto desde el punto de inyección
hasta el detector, y se puede obtener directamente del cromatograma
multiplicando el tiempo de retención correspondiente, tR , por el gasto o flujo
volumétrico, FC expresado como el volumen de fase móvil por unidad de tiempo:
𝑉𝑅 = (𝑡𝑅 )(𝐹𝐶 )
Entre la retención también está el tiempo de retención ajustado que se define
como:
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝑡′𝑟 = 𝑡𝑟 − 𝑡𝑚
Importancia: Los tiempos de retención grandes favorecen una buena separación,
pero también incrementan el tiempo de elución y el ancho de banda.
Coeficiente de reparto.
Cuando un soluto entra al sistema cromatográfico inmediatamente se reparte o
distribuye entre la fase móvil y la estacionaria. Si la fase móvil se para en cualquier
momento, el soluto establece un equilibrio de distribución entre las dos fases. La
concentración en fase está dada por el coeficiente termodinámico de reparto:
𝐾=
𝐶𝑠
𝐶𝑀
Donde CS, y CM son las concentraciones de soluto en la fase estacionaria y móvil,
respectivamente. Cuando K = 1, el soluto se encuentra igualmente distribuido
entre las dos fases.
Importancia: El coeficiente de reparto determina la velocidad promedio de cada
zona de soluto conforme la fase móvil avanza a lo largo de la columna.
Factor de capacidad.
El factor de capacidad k´ es la cantidad más importante en cromatografía en
columna. Relaciona el equilibrio de distribución de la muestra dentro de la columna
con las propiedades termodinámicas de la columna y con la temperatura. Para un
conjunto dado de parámetros de operación, k´ es una medida del tiempo
transcurrido en la fase estacionaria en relación con el tiempo transcurrido en fase
móvil. Se define como el cociente de los moles de un soluto en la fase estacionaria
entre los moles en la fase móvil:
𝑘′ =
(𝐶𝑆 )(𝑉𝑆 )
𝑉𝑆
=𝐾
(𝐶𝑆 )(𝑉𝑀 )
𝑉𝑀
Donde Vs es el volumen de la fase estacionaria y VM es el volumen de la fase
móvil. El coeficiente Cs/CM es la razón de las concentraciones de soluto en la fase
estacionaria y en la fase móvil.
Importancia: puede usarse para comparar retenciones en instrumentos diferentes.
Retención relativa o factor de selectividad.
La retención relativa o factor de selectividad, α de dos solutos, donde el soluto 1
eluye antes del soluto 2, es:
𝛼=
𝑘′2 𝐾2
𝑡′𝑟2
=
=
𝑘′1 𝐾1
𝑡′𝑟1
La retención relativa depende de 1) la naturaleza de las fases estacionaria y
móvil, y 2) la temperatura de operación de la columna.
Importancia: Esta dependiendo del valor de α que tiene una idea aproximada de
cómo será la separación cromatográfica: si α > 2 se obtiene una mala separación
ya que son necesarios periodos muy largos para realizarla. Si 1< α <2 se obtiene
una buena separación cromatográfica.
Resolución.
Es el parámetro que expresa el grado de separación que se puede obtener en un
sistema cromatográfico para dos componentes dados. Relaciona la capacidad
separadora de un sistema cromatográfico para dos componentes. Se define como:
Donde Rs es la resolución, tRB y tRA son los tiempos de retención de los
componentes Ay B, y aA y aB son las anchuras de los picos del cromatograma de
los anteriores componentes.
Importancia: al observarse directamente sobre el cromatograma de picos. Se
tendrá una buena resolución si los picos no se solapan, y está perfectamente
delimitado cada pico, sin que coincida el final de uno con el principio del siguiente.
En conclusión, los parámetros expuestos anteriormente son de suma importancia
para la cromatografía ya que permiten que los procedimientos experimentales
sean más eficientes y para que no se cometan errores al momento de realizarlos
prácticamente. También hacen que el sistema cromatográfico sea una herramienta
muy completa y compleja, ya que la cromatografía nos permite hacer una gran
suma de análisis con resultados favorables para cada una de las áreas de estudio.
La ventaja de estos parámetros es que pueden detectarse mediante formulas
que ayudan a la identificación de los errores que podrían cometerse el realizar la
cromatografía, otra ventaja es que al ser detectados estos problemas pueden ser
modificados o reparados según sea el problema registrado en cada uno de los
parámetros para minimizar el error o asegurar la eficiencia en los análisis.