Fase estacionaria

Profesores de Química
Ana Varela
[email protected]
Alejandro Negro
[email protected]
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Concepto, clasificación y métodos
cromatográficos.
Aplicación, estudio de caso y actividad
experimental para educación media.
Definición
Método analítico empleado en la separación,
identificación y determinación de los
componentes químicos en mezclas complejas.
Método físico de separación. Los componentes
de una muestra se distribuyen entre dos fases:
 FASE ESTACIONARIA
Sólida o líquida, inmóvil y contenida en un soporte
 FASE MÓVIL
Líquida o gas, pasa a través de la fase estacionaria
Su inventor fue el británico
ruso Mikhail Tswett.
En 1903 aplicó por primera vez
la cromatografía de adsorción
para separar pigmentos
vegetales.
Como los componentes
separados aparecían como
bandas coloreadas, llamó al
método cromatografía, que
proviene del griego chroma
"color" y graphos "escribir").
Clasificación de los métodos
cromatográficos
En función del mecanismo de interacción del
soluto con la fase estacionaria:

Cromatografía de adsorción

Cromatografía de partición o reparto

Cromatografía de intercambio iónico


Cromatografía de exclusión molecular, filtración o
permeación en gel
Cromatografía de afinidad
Cromatografía de adsorción
El soluto se adsorbe
en la superficie de las
partículas sólidas de la
fase estacionaria. Es
un fenómeno
superficial.
 Fase estacionaria: sólido
 Fase móvil: gas o líquido
Cromatografía de partición o
reparto
El soluto se equilibra entre
el líquido de la fase
estacionaria y la fase móvil,
por diferencia de
solubilidad.
 Fase estacionaria: líquido
 Fase móvil: líquido o gas
Cromatografía de
intercambio iónico
Existen aniones o
cationes unidos
covalentemente a la fase
estacionaria sólida
(resina).
Los iones en disolución
de carga opuesta son
atraídos a la fase
estacionaria por fuerzas
electrostáticas.
 Fase estacionaria: sólido
 Fase móvil: líquido.
Cromatografía de exclusión
molecular, filtración o permeación en
gel.
 Filtración molecular a través de
la red de un gel.
 Almidón, agar-agar, látex
natural.
 Separa moléculas por su tamaño.
 No hay una interacción atractiva
entre las fase estacionaria y el
soluto.
 Las moléculas grandes pasan
más rápidamente que las
pequeñas ya que no pueden
penetrar en el interior.
Cromatografía de afinidad
Emplea interacciones específicas entre una clase
de moléculas de soluto y una segunda molécula
que está unida covalentemente a la fase
estacionaria.
Clasificación de los métodos
cromatográficos
Clasificación de los métodos
cromatográficos
Cromatografía plana
 Cromatografía en papel
 Cromatografía en capa fina (TLC)
Cromatografía en columna
 Cromatografía gaseosa (CG)
 Cromatografía líquida de alta resolución
(HPLC)
Cromatografía plana
Fase estacionaria
 Sostenida por una placa plana o en los poros de un papel.
Fase móvil
 Se mueve a través de la fase estacionaria por acción
capilar o gravedad.
Cromatografía en columna
Fase estacionaria
 Dentro de un tubo angosto.
Fase móvil
 Forzada a pasar a través del tubo bajo presión o
gravedad.
Cromatografía en papel y
capa fina (TLC)
Cromatoplacas
El adsorbente (fase
estacionaria) fijo a un soporte
(vidrio, plástico o aluminio).
Adsorbentes
más usados
Sílica gel (SiO2)
Alúmina (Al2O3)
Papel
Fase estacionaria
Agua retenida
en el papel
El papel contiene un 20 % de agua retenida
aunque lo notemos seco.
Fase móvil
Se pueden utilizar un único disolvente o
mezclas de disolventes.
Capilares o jeringas para realizar la
siembra
Cámara de desarrollo
Recipiente con tapa que cierra
herméticamente, donde se forma
el cromatograma.
Saturación de la cámara de
desarrollo:
Papel de filtro recubriendo las
paredes.
Desarrollo
Es el proceso por el cual una muestra migra a lo
largo de la fase estacionaria por acción de la
fase móvil.
Tipos de desarrollo
Desarrollo ascendente
Desarrollo descendente
Desarrollo horizontal
Desarrollo radial o circular
Desarrollo bidimensional
Desarrollo ascendente
Desarrollo descendente
Desarrollo bidimensional
Desarrollo horizontal
Desarrollo radial o circular
Revelador o agente
cromógeno
Agente físico o químico que hace visible las
sustancias separadas por cromatografía.
Aplicación
Técnica de inmersión
Técnica de pulverización
Técnica de inmersión
Técnica de pulverización
Clasificación de reveladores
Clasificación de reveladores
Relación de frente (Rf)
Es siempre menor o igual a 1.
Diferencias entre cromatografía en papel
y TLC
Cromatografía en columna
ELUCIÓN: proceso de paso de un líquido o un
gas a través de una columna cromatográfica.
ELUYENTE: fluido que entra por la columna.
ELUATO: fluido que sale por la columna.
eluyente
entra
COLUMNA
eluato
sale
Cromatografía gaseosa (CG)
Se hace pasar el analito en forma gaseosa a
través de la columna, arrastrado por una fase
móvil gaseosa, llamada gas portador.
 Fase móvil: gas (normalmente He, N2 o H2).
 Fase estacionaria: normalmente líquido no volátil, pero también
puede ser un sólido.
 Analito: gas o líquido volátil.
Cromatografía gas-líquido de reparto:
la fase estacionaria es un líquido no volátil que recubre la pared
interior de una columna o un soporte sólido.
Cromatografía gas-sólido de adsorción:
el analito se adsorbe sobre las partículas
sólidas de la fase estacionaria.
Cromatógrafo de gases
Diagrama esquemático de un cromatógrafo de
gases
 La muestra se inyecta en un portador caliente.
 Se arrastra a través de la columna por el gas portador.
 Los analitos separados llegan al detector.
Componentes
Inyectores
Columnas
Detectores
Inyectores
 Ayuda a volatilizar la muestra.
 Retiene productos de descomposición y no volátiles.
 Diferentes muestras requieren diferentes tipos de
inyección.
Columnas
Columnas Tubulares Abiertas
Columnas empaquetadas
Columnas Tubulares Abiertas
 Largas y estrechas
 Hechas de sílice fundida.
Columnas Empaquetadas
 Son de Acero Inox. Níquel o Vidrio
 Contienen soporte sólido fino recubierto de fase
estacionaria
Detectores
Luego de separados, se tiene que detectar
los analitos a medida que van saliendo de la
columna.
Tipos
 De Conductividad Térmica
 De Ionización de Llama
 De Captura Electrónica
Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC)
High-performance liquid chromatography
High pressure liquid chromatography
Utiliza una presión elevada para forzar al
disolvente a que pase por una columna que
contiene partículas muy finas,
consiguiendo así separaciones de gran
resolución.
Es muy utilizada.
Las razones de popularidad de esta técnica son:
 Sensibilidad.
 Determinaciones cuantitativas exactas.
 Separación de especies no volátiles y termolábiles.
 Gran aplicabilidad: aminoácidos, proteínas, ácido
nucleicos, hidrocarburos, carbohidratos, fármacos,
plaguicidas, antibióticos, esteroides, gran variedad
desustancias inorgánicas
Tipos
Reparto
Adsorción
Intercambio iónico
Exclusión molecular
Afinidad
Equipo para una HPLC
Equipo para una HPLC
Fase móvil
La composición de la fase móvil depende del
tipo de analito, del tipo columna
cromatográfica a utilizar y del equipo.
La fase móvil debe estar exenta de partículas
en suspensión y gases disueltos.
Columnas para
HPLC
Tubos de acero inoxidable



Longitud: 10-30cm
Diámetro interno: 2-5 mm
Partículas para empaquetamiento
de la columna: 3-10 μm
Detectores
Dependiendo de la naturaleza del analito
buscado varían los tipos de detectores que
se pueden utilizar.
Estos se clasifican según la propiedad que
midan ya sea de la solución o del soluto.
No existen detectores universales.
Mas usados se basan en la absorción de UV
y visible.
APLICACIÓN
Estudio de Caso
La educación básica representa,
para una gran proporción de
uruguayos, la única posibilidad de
acceder a aprender QUÍMICA.
Por lo tanto, elaborar estrategias
de enseñanza de la QUÍMICA,
plantea para nosotros los
docentes, el desafío de conocer y
analizar nuestras propias
prácticas.
Debemos fomentar que el alumno
se acerque lo más posible al
conocimiento científico, de tal
manera que sea capaz de
utilizarlo en su vida cotidiana y
así ampliar su comprensión del
mundo.
La experimentación para la
enseñanza es distinta a la que se
realiza en la investigación
científica; no es posible
pretender que se efectúe en cada
caso el extenso proceso que
conduce al científico a un
descubrimiento.
Por eso, los experimentos
efectuados con fines didácticos
tienen siempre un carácter de
verificación mediante el
redescubrimiento, la
interpretación o comprobación.
El propósito educativo de la
actividad experimental a
presentar es:


Revisar y profundizar
temas tales como
MEZCLAS Y MÉTODOS
DE
FRACCIONAMIENTO.
Desarrollar capacidades
tales como:
 Observación
 Indagación
 Reflexión

Generar actitudes positivas
hacia el aprendizaje de los
conocimientos científicos que
los permite relacionarlos con
su entorno.
¿Qué nos motiva en ocasiones a
decir estas expresiones sino
hemos probado los postres?
……………………………………………
SIN DUDA QUE LOS COLORES
QUE POSEEN
En la actualidad la industria
alimenticia emplea los colorantes
artificiales con el objeto de
modificar las preferencias del
consumidor.
O sea … el color es el principal
atributo para la preferencia de
un alimento. Se asocia color con
sabor.
COLORANTES
¿BUENOS O MALOS?
TARTRACINA
5-hidroxi-1- (4-sulfonatofenil)-4-(4-sulfonatofenilazo)- H-pirazol-3-carboxilato trisódico
COLORANTE ARTIFICIAL
(pertenece a la familia de los
colorantes AZOICOS)
Se presenta en forma de polvo y
es soluble en agua; haciéndose de
color más amarillo en tanto más
disuelta esté.
Tartracina
Código UE
E-102
Uso de
Colorante
Otros nombres
Tartracina
Cantidad
Tonalidad
1 MOL / 1L agua*
1/2MOL / 1L agua*
1/4MOL / 1L agua*
1/8MOL / 1L agua*
(*) 1 litro de agua desmineralizada.
Colores aproximados debido a que el color final no es de tonalidad
transparente
La tartracina aumenta su
potencial comercial porque al ser
mezclada con otros colorantes,
como el azul, se obtienen diversas
tonalidades de verde.
Como colorante posee los
códigos E-102 (Unión Europea)
o INS 102 (Sistema Numérico
Internacional) o Amarillo 5
Yellow 5 (FDA-USA), lo cual
nos posibilita identificar que
productos la tienen.
Algunas personas son sensibles a
la tartracina y pueden presentar
reacciones alérgicas y, aunque la
susceptibilidad a presentar
reacciones alérgicas es baja (1 de
cada 10.000)
Aunque…
Aumenta entre las personas
hipersensibles a la aspirina (el
10% de ellas son alérgicas a la
tartracina).
Está relacionada con un gran
porcentaje de los casos de
hiperactividad en los niños.
ACTIVIDAD PRÁCTICA
CROMATOGRAFÍA EN
CAPA FINA
OBJETIVOS:
 Fabricar
Cromatoplacas de
Sílica Gel.
 Separar
e
identificar
Tartracina presente
en colorantes para
repostería.
 Interpretar
el
cromatograma
obtenido
Materiales y Sustancias
 Balanza.
 Vaso
de Bohemia.
 Probeta.
 Capilares ó
mondadientes.
 Porta Objetos o
láminas de acetato.
 Varilla de Vidrio.
 Estufa.
 Colorantes
para
repostería (verde,
azul y amarillo).
 Cloruro de Sodio
(NaCl) .
 Agua.
 Sílica
gel (SiO .nH O)
 Sulfato de Calcio
(CaSO ).
4
2
2
Preparación de Cromatoplacas
(primera parte)
 Masar
30 g de sílica gel y 9 g de Sulfato de
calcio.
 Medir 60 mL de agua.
 Verter todo en un vaso de bohemia y
mezclar con varilla.
Preparación de Cromatoplacas
(segunda parte)
 Verter
la mezcla,
sobre los porta
objetos, de tal
forma que se forme
una capa fina.
 Poner a calentar en
estufa durante 2
hora a 105 ºC para
activar las
cromatoplacas.
Preparación de Cámara de
Desarrollo
 Preparar
una
solución de NaCl 1%
m/v
 Colocar dentro del
frasco 10 mL de la
solución preparada.
 Tapar
el frasco.
SIEMBRA
 Trazar
una línea de
siembra con lápiz, a
1,5 cm del borde.
 Marcar puntos de
siembra a 0,5 cm de
los bordes y 1,0 cm
entre estos e
identificarlos.
 Sembrar
utilizando
capilares, ó
mondadientes.
 Aplicar de a una
vez, dejando secar
entre cada
aplicación.
DESARROLLO
 Colocar
las
cromatoplacas en
las cámaras de
desarrollo.
 Esperar hasta que la
fase móvil esté a 1
cm del borde
superior.
 Retirar
secar.
y dejar
INTERPRETACIÓN Y
PREGUNTAS
 ¿Por
qué se usa
lápiz en vez de
bolígrafo para
marcar la
cromatoplaca?
 ¿Por qué la fase
móvil sube por la
placa?
 ¿Por
qué se separan
los colorantes?
 El colorante verde
¿es una mezcla de
colorantes?
 ¿Las personas
alérgicas a la
TARTRACINA
pueden consumir
alimentos de
cualquier color?
BIBLIOGRAFÍA
X, “Cromatografía en papel y en
capa delgada”, Monografía Nº 16,
Secretaria General de la OEA, 1975
 Harris, D, “Análisis químico cuantitativo”,
Tercera edición, Reverté, 2003.
 Phillips John S. y otros, “ Química
Conceptos y aplicaciones”, Mc Graw Hill,
México, 2007
 Skoog-West-Holler, “Química Analítica”,
Sexta edición, Mc Graw Hill, 1995.
 Skoog-West-Holler-Crouch, “Fundamentos
de Química Analítica”, Editorial Thomson,
2005.
 Domínguez.
¿QUE SON LOS COLORANTES AZOICOS?
Los colorantes azoicos forman parte de una familia de sustancias químicas orgánicas
caracterizadas por la presencia de un grupo peculiar que contiene nitrógeno unido a
anillos aromáticos. Los colorantes azoicos constituyen el grupo más extenso, de todos
los colorantes orgánicos disponibles en el mercado. La estructura química de este tipo
de colorantes, se caracteriza por la presencia del grupo azo
–N=N
como cromóforo, asociados a grupos auxocromo de tipo amino o hidroxilo. La
fabricación de los colorantes azo tiene lugar mediante la diazotación de una arilamina
primaria, obteniéndose la sal de diazonio. Para la diazotación, se emplea ácido nitroso,
que se obtiene por disolución de nitrito sódico en agua y posterior adición de ácido
clorhídrico. Esta se hace reaccionar con una amina aromática o un compuesto
alcohólico, con objeto de formar el colorante. Esta reacción denominada de
“acoplamiento” o “copulación”, se realiza en medio ácido en el caso de las aminas y en
medio básico en el caso de alcoholes.
TOXICOLOGIA
El grupo azo característico de los colorantes azoicos, es susceptible de reducirse,
dando lugar a la formación de aminas aromáticas. Algunas de estas arilaminas
aromáticas, tienen un potencial cancerígeno demostrable