Actividad 2 MOEC

Faculta de Química
Métodos Ópticos Electroquímicos y Cromatografícos
Actividad 2
PROFESOR:
M. en C. Alfredo Araujo León
INTEGRANTES:
Cetz Velazquez Adrian Daniel
May Ché karla
Qué López Fernando
Ravell Sánchez Ariday Esther
Salón 1
Mérida, Yucatán a miércoles 22 de mayo del 2014
Parámetro, tipos de cromatografía y la importancia en el análisis químico en
métodos instrumentales y no instrumentales
Posición de los picos, ancho de banda y resolución




La desviación estándar es σ≈ √npq
A mayor número de pasos de separación (transferencias) mayor es el
ancho de la banda del soluto, puesto que σ≈ √npq. Cuanto mayor sea la
distancia recorrida por el frente del solvente, tanto mayor será n, así como
el ancho de cada banda de soluto.
Se obtiene una mejor separación cuando n aumenta, porque la distancia
recorrida por cada banda es proporcional a n, pero el ensanchamiento de
banda solo es proporcional a √n
la formula rmax≈np significa que el pico del soluto siempre ha recorrido una
fracción constante de la distancia cubierta por la fase móvil.
Estas propiedades físicas se aplican a todas las formas de cromatografía de
reparto, así como a la distribución a contracorriente.
Cromatografía
En cromatografía, la fase móvil es un líquido o gas. La fase estacionaria es
comúnmente un líquido que recubre la superficie de partículas sólidas, en algunas
ocasiones las partículas sólidas pueden servir como fase estacionaria. En ambos
casos, el reparto de solutos entre las fases móvil y estacionaria es la causa de la
separación de solutos, de la misma forma que en el caso de la distribución a
contracorriente. El soluto que tiene mayor afinidad por la fase estacionaria se
moverá con mayor lentitud a lo largo de la columna.
Tipos de cromatografía

Dependiendo de la naturaleza de la fase estacionaria y de la fase móvil se
pueden distinguir distintos tipos de cromatografía
Cromatografía
La fase estacionaria es un sólido y la móvil un líquido
sólido-líquido
Cromatografía
La fase estacionaria es un líquido anclado a un soporte
líquido-líquido
sólido
Cromatografía
La fase estacionaria es un líquido no volátil impregnado
líquido-gas
en un sólido y la fase móvil es un gas
Cromatografía
La fase estacionaria es un sólido y la móvil un gas
sólido-gas

Según el tipo de interacción que se establece entre los componentes de la
mezcla y la fase móvil y estacionaria se puede distinguir entre:
a) Cromatografía de adsorción: Utiliza una fase estacionaria, la cual es un sólido
polar capaz de adsorber a los componentes de la mezcla mediante interacciones
de tipo polar y una fase móvil líquida o gaseosa. El soluto puede adsorberse en la
superficie de las partículas sólida. El equilibrio entre el estado adsorbido y la
solución es la causa de la separación de las moléculas de soluto. El grado de
adsorción varía según la naturaleza y superficie específica de los adsorbentes y
naturaleza de los solutos. Los enlaces entre moléculas adsorbidas y el adsorbente
han de ser débiles para que su fijación sea reversible, las uniones son debidas a
fuerzas intermoleculares (interacciones dipolo-dipolo o puentes de hidrógeno).
Como regla general, las polaridades del adsorbente y de los solutos han de ser
opuestas.
b) Cromatografía de reparto: En este tipo de cromatografía se utiliza una fase
estacionaria que forma una película delgada en la superficie de un soporte sólido.
El soluto se equilibra entre este líquido estacionario y una fase móvil la cual puede
ser líquida o gaseosa. La separación se basa en las diferencias de solubilidad de
los componentes de la mezcla en las fases estacionaria y móvil.
c) Cromatografía de intercambio iónico: La cromatografía de intercambio iónico
(cromatografía iónica) es un proceso que permite la separación de iones y
moléculas polares basadas en las propiedades de carga de las moléculas. Los
aniones o cationes se unen a la fase estacionaria sólida (generalmente una
columna) mediante enlaces covalentes. Los iones de soluto, de carga opuesta a
los de la fase estacionaria, son atraídos por esta última mediante fuerzas
electrostática. La fase móvil en este caso es un líquido. Puede ser usada en casi
cualquier tipo de molécula cargada, incluyendo grandes proteínas, pequeños
nucleótidos y aminoácidos.
d) Cromatografía de exclusión molecular: En este tipo de cromatografía no
existen interacciones por atracción entre la fase estacionaria y el soluto. Más bien,
la fase móvil líquida gaseosa pasa a través de un gel poroso (los poros son
pequeños para excluir las moléculas grandes de soluto, pero no las pequeñas), la
corriente de moléculas grandes pasa sin penetrar en el gel; en cambio la corriente
de moléculas pequeñas requiere más tiempo para pasar a través de la columna
porque entran en el gel y debido a esto, deben fluir a través de un volumen más
grande antes de dejar la columna. A esta técnica también se conoce como
cromatografía de filtración en gel o de permeación en gel; en ella se separan
moléculas por tamaño, y los solutos más grandes pasan más rápidamente.
e) Cromatografía por afinidad: Es una técnica reciente y muy selectiva, se
utilizan interacciones altamente específicas entre un tipo de moléculas de soluto y
otras moléculas que se unen (inmovilizan) covalentemente a la fase estacionaria.
Rapidez de la fase móvil
La rapidez de la fase móvil en una columna cromatográfica suele expresarse con
gasto de volumen, éste indica cuantos mL de solvente por minuto recorren la
columna. Por ejemplo: en un experimento de cromatografía de líquidos en que la
columna tiene un diámetro interno de 0.60cm y la fase móvil ocupa 20% del
volumen de la columna. Cada cm de longitud de la columna tiene un volumen de
(∏r2 x longitud)= ∏ (0.30)2(1cm)= 0.283 mL, del cual 20% (=0.0565 mL)
El gasto lineal indica cuantos cm de longitud de columna recorre el solvente en un
minuto. Ejemplo: Debido a que 1cm de longitud de la columna contiene 0.0565
mL, 0.3mL ocupará (0.3mL)/(0.0565mL/cm)= 5.3cm de la columna.
El tiempo de retención (tr), para cada componente es el tiempo necesario después
de la inyección de la mezcla en la columna para que el componente alcance el
detector. El tiempo de retención ajustado se define como:
Tiempo de retención ajustado= t´r=tr-tm
tm =tiempo necesario para que la fase móvil recorra la longitud de la columna
(un soluto no retenido se eluirá en el tiempo tm).
Para cualesquiera dos componentes 1 y 2, la retención relativa, α, es:
Retención relativa=α = t´r2/t´r1
**t´r2 > t´r1, por lo que α > 1
Para cada cromatograma, el factor de retención, también conocido como factor de
capacidad (k) se define como: k= tr – tm / tm
Cuanto mayor sea el tiempo que un componente es retenido e3n la columna,
mayor es el factor de retención. Los factores de retención grandes favorecen una
buena separación, pero también incrementan el tiempo de elución y el ancho de
banda. Por ejemplo: si el soluto permanece el triple del tiempo en la fase
estacionaria que en la móvil, tr= 4tm, y k=(4tm – tm)/ tm=3.
El volumen de retención (V) es el volumen de la fase móvil que se requiere para
eluir el soluto dado de la columna cromatográfica. Es simplemente:
Vr= (tr) (F)
F= gasto en volumen de la fase móvil
Dado que el volumen es proporcional al tiempo, cualquier relación que se exprese
como un cociente de tiempos puede escribirse como el cociente de los volúmenes
correspondientes. Por ejemplo: k= tr – tm / tm = Vt – Vm/ Vm
Teoría delos platos en cromatografía
En la cromatografía es posible imaginar que existen varios equilibrios de
distribución a contracorriente entre la fase móvil y la fase estacionaria a medida
que el soluto avanza a través de la columna, la cual se divide en N segmentos, los
cuales establecen un equilibrio. Cada segmento N de la columna se denomina
platos teóricos, si la longitud de la columna total es L, la altura equivalente de
platos teóricos es:
Altura equivalente de los platos teóricos= L / N
También se puede medir el número de los platos teóricos midiendo el tiempo de
retención y el ancho de la banda:
𝑁=
𝑡𝑟2
𝜎2
=
16 𝑡𝑟2
𝑤2
Como la mayoría de los picos que eluyen de una columna cromatográfica
presentan alguna asimetría, para poder determinar el numero de platos teóricos
con los picos consiste en trazar una línea horizontal que cruce la banda a una
altura igual a un decimo de la altura máxima.
Resolución
La resolución de dos picos se definen por:
𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 =
𝛥𝑡𝑟 = diferencia del tiempo de retención
y
𝛥𝑡𝑟
𝑤𝑝𝑟
𝑤𝑝𝑟 = ancho de la banda promedio
Columnas tubulares abiertas
Las ventajas el diseño tubular abierto se debe a la trayectoria abierta en el centro
de la columna. En las columnas empacadas se opone al flujo de la fase móvil, de
modo que el gasto lineal no puede ser muy alto. Para las misma longitud de la
columna y presión aplicada, el gasto lineal es mucho mayor en una columna
tubular abierta que en una empacada. Además, la altura equivalente de plato
teórico suele ser menor para la columna tubular abierta, lo que mejora la
resolución por unidad de longitud.
En una columna tubular abierta no hay ensanchamiento de banda por multiplicidad
de trayectorias, porque todo el soluto sigue esencialmente la misma trayectoria.
Para obtener un alto rendimiento de una columna tubular abierta. El radio de la
columna debe ser pequeño y la fase estacionaria debe ser lo más delgada posible.
Las dimensiones reducidas aseguran un intercambio rápido del soluto entre las
fases móvil y estacionaria, que es la base de la separación de solutos.
Formas de las bandas
Una gráfica de Cs en función de Cm (a una temperatura dada) se llama isoterma.
La isoterma central es ideal, y da por resultado un pico simétrico.
La isoterma superior es típica de una
columna sobrecargada. Contiene tanto
soluto que éste afecta las propiedades
físicas de la fase estacionaria. Una fase
estacionaria sobrecargada se comporta más
bien como una fase líquida constituida por el
soluto. Puesto que el soluto es más soluble
en sí mismo, el valor Cs/Cm se incrementa
con la carga del soluto.
En la isoterma inferior se observa cuando pequeñas cantidades de soluto se
retienen más fácilmente que grandes cantidades. Esto es exactamente la situación
opuesta a la sobresaturación. Ello conduce a un incremento relativamente abrupto
de la concentración al comienzo de la banda, y una larga cola en la cual la
concentración decrece gradualmente después del pico.
En conclusión cada uno de estos puntos importantes no es posible entender que
la cromatografía es una extensión lógica de la disolución a contracorriente; la cual
se divide en diferentes tipos según el estado de las fases y el tipo de interacción
que ejercen entre ellas. Otro dato que es interesante saber es que el reparto entre
la fase móvil y la fase estacionaria son la causa de la separación de solutos.
También es importante saber que tipo de columnas tienen más ventajas, por
ejemplo comparando las columnas tubulares con las columnas empaquetadas
abiertas, las tubulares ofrecen: mayor resolución, menor tiempo de análisis, mayor
sensibilidad y menor capacidad de muestra.