Actividad 2 - Universidad Autónoma de Yucatán

Universidad Autónoma de Yucatán
Facultad de Química
Campus de ciencias de la salud
Métodos ópticos, electroquímicos y
cromatográficos
Actividad 2
EQUIPO
Bacab Méndez María José
Díaz Manzanero Lucía
Grijalva Arévalo Yajayra
Puc Quintal Eduardo
Viernes 23 de mayo de 2014
MÉRIDA, YUCATÁN, MÉXICO
2014
Parámetro, tipos de cromatografía y la importancia en el análisis químico en
métodos instrumentales y no instrumentales
En la práctica, la cromatografía se divide en varias clases:
1. Cromatografía de adsorción. Es la forma más antigua de la cromatografía,
en la cual se utiliza una fase estacionaria sólida y una fase móvil líquida o
gaseosa. El soluto puede adsorberse en la superficie de las partículas
sólidas. El equilibrio entre el estado y la solución es la causa de la
separación de las moléculas de soluto.
2. Cromatografía de reparto: En esta técnica, una fase estacionaria forma una
película delgada en la superficie de un soporte sólido. El soluto se equilibra
entre este líquido estacionario y una fase móvil líquida o gaseosa.
3. Cromatografía de intercambio iónico: aniones o cationes se unen
covalentemente a la fase estacionaria sólida, por lo común una resina. Los
iones de soluto, de carga opuesta a los de la fase estacionaria, son atraídos
por esta última mediante una fuerza electrostática. La fase móvil es un
líquido.
4. Cromatografía de exclusión molecular: No existen interacciones por
atracción entre la fase estacionaria y el soluto. La fase móvil líquida o
gaseosa para a través de un gel poroso. Los poros son suficientemente
pequeños para excluir las moléculas grandes de soluto, pero no las
pequeñas. La corriente de moléculas grandes pasa sin penetrar en el gel.
Esta técnica también se conoce como cromatografía de filtración en gel o
de permeación en gel.
5. Cromatografía por afinidad Se utilizan interacciones altamente específicas
entre un tipo de moléculas de soluto y otras moléculas que se unen
(inmovilizan) covalentemente a la fase estacionaria.
Cada uno de los tipos de cromatografía está sujeto a ciertos parámetros, los
cuales se describen a continuación:
Tiempo muerto (tM): Es el tiempo que se requiere para que una especie no
retenida pase a través de una columna. Este tiempo proporciona una medida de la
velocidad promedio de la migración de la fase móvil y es un parámetro importante
para la identificación de los picos de los analitos.
Tiempo de retención (tR): Es el tiempo entre la inyección de una muestra y la
aparición, del pico de un soluto en el detector de la columna cromatográfica. Los
tiempos de retención no son reproducibles, ni siquiera en una misma columna
cromatográfica.
Tiempo de retención ajustado (T’i): Se define como el tiempo de retención
menos el tiempo muerto. Es el tiempo que transcurre entre la aparición de la señal
que corresponde a un componente inerte y a la del componente considerado.
T’i =tR - tM
Tiempo de retención relativa (rip): Es la razón entre los tiempos de retención
corregidos del componente considerado, i, y de otro, p, que se toma como patrón
de referencia.
𝑟𝑖𝑝 =
𝑡𝑖′
𝑡𝑝′
Volumen de retención de un componente (VR): Es el volumen necesario de fase
móvil para transportar el soluto de un extremo a otro del sistema cromatográfico.
Se define como:
VR = tR-Fm
Donde VR es el volumen de retención expresado como el producto del tiempo de
retención de un componente (tR) y el flujo de la fase móvil (Fm). Y el flujo de fase
móvil se define como:
𝜋 ∙ 𝑑2
𝐹𝑚 =
∙𝜀
4
Donde d es el diámetro interior del soporte utilizado y ε es la porosidad de la fase
estacionaria, que suele tener un valor de 4 para empaquetamientos sólidos.
Resolución cromatográfica (R): Es una medida cuantitativa del grado de
separación entre los dos picos cromatográficos, A y B y se define como:
𝑅=
𝑡𝑟𝐵 − 𝑡𝑟𝐴
2∆𝑡𝑟
=
0.5 (𝑤𝐵 + 𝑤𝐴 )
𝑤𝐵 + 𝑤𝐴
El grado de separación entre dos picos mejora cuando R aumenta. Como la
resolución es una medida cuantitativa de una separación satisfactoria, constituye
una forma útil de determinar si un cambio en las condiciones experimentales
permitirá una mejor separación.
Factor de capacidad (k’): Medida de la fortaleza con que la fase estacionaria
retiene un soluto dado. Este puede determinarse en el cromatograma midiendo el
tiempo muerto de la columna tm y el tiempo de retención del soluto, tr. De manera
ideal el factor de capacidad para los solutos de la mezcla deben de estar en un
intervalo de entre 1 y 5. Este se cacula a partir de la constante de distribución del
soluto D y los volúmenes de las fases móvil y estacionaria.
𝑘′ = 𝐷
𝑘′ =
𝑉𝑒
𝑉𝑚
𝑡𝑟 − 𝑡𝑚
𝑡𝑚
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.
Factor de selectividad: Cociente de los factores de capacidad de dos solutos que
muestra la selectividad de la columna uno de ellos (α)
𝛼=
𝑘𝐵′
𝑡𝑟,𝐵 − 𝑡𝑚
′ =
𝑘𝐴 𝑡𝑟,𝐴 − 𝑡𝑚
Proporciona una medida de qué tan bien serán separados dos analitos en una
columna.
Plato teórico: Medio cuantitativo para evaluar la eficacia de una columna y que
consiste en tratar una columna como si estuviera compuesta de pequeñas zonas,
o platos, en las que tienen lugar el reparto entre las fases móvil y estacionaria. La
eficacia de una columna mejora con el aumento del número de platos teóricos o
con la disminución de la altura del plato teórico. El número de platos teóricos se
define como
𝑁=
𝐿
𝐻
Donde L es la longitud del empaque de la columna, H la altura de un plato teórico
y N el número de platos teóricos. La altura de un plato teórico se define como la
varianza por unidad de longitud de la columna.
El número de platos teóricos de una columna cromatográficas se obtiene mediante
𝑡𝑟 2
𝑁 = 16 ( )
𝑤
w es el ancho de las base del pico.
Las separaciones cromatográficas pueden ser optimizadas mediante los
parámetros descritos, y es en esta posibilidad donde recae la importancia de su
conocimiento.
Una vez definido el factor de capacidad, la selectividad y la eficacia de la columna,
estos términos pueden variarse, de manera más o menos independiente, para
obtener la resolución y el tiempo de análisis deseado para un par de solutos.
Una de las formas más sencillas de mejorar la resolución consiste en ajustar el
factor de capacidad para el soluto B. En cromatografía gaseosa esto se consigue
haciendo ajustes crecientes del factor de capacidad en función del tiempo con la
programación de temperatura. En cromatografía líquida se obtiene el mismo efecto
aumentando la fuerza del disolvente de la fase móvil, a lo que se le conoce como
elución a gradiente.
Los cambios de selectividad son posibles si las condiciones cromatográficas se
alteran de una forma más selectiva para uno de los solutos. En la cromatografía
gaseosa, los ajustes de α suelen hacerse cambiando la fase estacionaria, mientras
que en la cromatografía líquida se utiliza el cambio de composición de la fase
móvil.
La forma más fácil de aumentar el número de platos teóricos consiste en duplicar
la longitud de la columna, sin embargo también aumenta el tiempo de análisis.
Una forma más deseable consiste en reducir a la mitad de la altura del plato
teórico, consiguiendo así la resolución deseada sin variar el tiempo de análisis.
Conclusión
En un sistema cromatográfico estable, el tiempo de retención de un soluto
particular es constante, y por lo tanto puede utilizarse para identificar ese soluto.
Así, aunque la cromatografía es primordialmente una técnica de separación, es
posible identificar los compuestos separados de una mezcla compleja por medio
de sus tiempos de retención. Los tiempos de retención pueden predecirse a partir
de los tiempos conocidos de otros miembros de la serie homóloga. La probabilidad
de una coincidencia exitosa en los valores de los tiempos de retención depende de
la muestra, y por tanto de la aptitud para prever la presencia de compuestos
específicos. El método de las adiciones estándar se puede utilizar para verificar el
tiempo de retención del compuesto en cuestión. El tiempo de retención del pico en
la muestra no debe cambiar después de efectuada la adición con respecto al valor
original si ambos compuestos (el problema y el estándar añadido) son el mismo.
Cuando no se tienen disponibles los compuestos de referencia debe recurrirse a la
información
estructural
independiente
que
proporcionan
otras
técnicas
espectroscópicas. En muchos casos la identificación de compuesto puede hacerse
aislando el pico durante la obtención del cromatograma y analizándolo a
continuación por un método suplementario. La espectrometría de masas se ha
acoplado con éxito a la cromatografía tanto de gases como líquida. La información
que se puede obtener incluye el peso molecular y la fórmula empírica, información
y confirmación de la estructura.