Post on 08-Jul-2015
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Análisis electroquímico
Facultad de ciencias químicas
Tema:
CROMATOGRAFIA DE REPARTO, ADSORCION,
INTERCAMBIO Y EXCLUSION
Es un método muy empleado para la
separación, identificación y determinación de
los componentes químicos de mezclas
complejas. Ningún otro método de separación
es tan poderoso ni tiene tantas aplicaciones
como la cromatografía.
Es un conjunto de técnicas basadas en el
principio de retención selectiva, cuyo objetivo es
separar los distintos componentes de una
mezcla, permitiendo identificar y determinar las
cantidades de dichos componentes.
FASES (MOVIL Y ESTACIONARIA)
Consiste en un fluido (gas, líquido o fluido
supercrítico) que arrastra a la muestra a través
de una fase estacionaria que se trata de un
sólido o un líquido fijado en un sólido. Los
componentes de la mezcla interaccionan en
distinta forma con la fase estacionaria. De este
modo, los componentes atraviesan la fase
estacionaria a distintas velocidades y se van
separando. Después de que los componentes
hayan pasado por la fase estacionaria,
separándose, pasan por un detector que
genera una señal que puede depender de la
concentración y del tipo de compuesto.
La separación entre dos sustancias empieza cuandouna es retenida más fuertemente por la faseestacionaria que la otra, que tiende a desplazarsemás rápidamente en la fase móvil. las retencionesmencionadas pueden tener su origen en dosfenómenos de interacción que se dan entre las dosfases y que pueden ser :
1. La adsorción, que es la retención de unaespecie química por parte de los puntos activos dela superficie de un sólido quedando delimitado elfenómeno a la superficie que separa las fases osuperficie interfacial.
2. La absorción, que es la retención de unaespecie química por parte de una masa, y debidoa la tendencia que esta tiene a formar mezcla conla primera, absorción pura, o a reaccionarquímicamente con la misma, absorción conreacción química, considerando ambas como unfenómeno másico y no superficial.
En 1906 Tswett definió la cromatografía como:
Método en el cual los componentes de una mezcla
son separados en una columna adsorbente dentro
de un sistema fluyente.
Recientemente la I.U.P.A.C define la cromatografía
de forma más amplia como:
Método usado principalmente para la separación de
los componentes de una muestra, en el cual los
componentes son distribuidos entre dos fases, una
de las cuales es estacionaria, mientras que la otra
es móvil. La fase estacionaria puede ser un sólido o
un líquido soportado en un sólido o en un gel
(matriz). La fase estacionaria puede ser
empaquetada en una columna, extendida en una
capa, distribuida como una película, etc...
Los métodos cromatográficos son de
dos tipos fundamentales:
Cromatografía en columna:
La fase estacionaria se mantiene dentro
de un tubo angosto y la fase móvil se
hace pasar por el tubo con presión o
por gravedad
Cromatografía plana
La fase estacionaria esta sujeta por una
placa plana en los poros de un papel.
En este caso la fase móvil se mueve a
través de la fase estacionaria por
acción capilar por la influencia de
gravedad.
Como se muestra en la tabla los métodos
cromatográficos en columna se clasifican de acuerdo
con la naturaleza de la fase móvil, específicamente,
líquidos, gases y fluidos supercríticos. La segunda
columna de la tabla muestra que hay cinco tipos de
cromatografía líquida y dos tipos de cromatografía de
gases que difieren en la naturaleza de la fase
estacionaria y en los tipos de equilibrio entre las fases.
Clasificación
general
Método específico Fase estacionaria Tipo de equilibrio
1. Cromatografía
de gases (CG)
A) Gas- líquido
B) Gas- sólido
Líquido absorbido o
unido a una
superficie sólida
Sólido
Partición entre gas y
líquido.
Adsorción
2. Cromatografía
de líquidos (CL)
A)Líquido-líquido o
partición
B)Líquido-sólido o
adsorción.
C) Intercambio iónico
D)Exclusión por
tamaño
E)Afinidad
Líquido absorbido o
unido a una
superficie sólida
Sólido
Resina de
intercambio iónico
Liq. En intersticios de
un sólido polimérico.
Liq. Con un gpo.
Específico unido a
una sup. sólida
Partición entre
líquidos inmiscibles
Adsorción
Intercambio iónico
Partición-tamizado.
Partición entre
superficie líquida y
líquido movil
3. Cromatografía
de fluidos
supercriíticos (CFS)
Especies orgánicas
unidas a sup. sólida
Partición entre fluído
supercritico y
superficie unida.
El sólido adsorbe al componente que inicialmente estaba en fase móvil
(liquida o gaseosa) (Fuerzas de Van der Waals). Si una mezcla de
sustancias disuelta en una fase se pone en contacto con otra fase, las
sustancias se concentran más o menos en la superficie de la otra fase;
esto se llama adsorción.
CROMATOGRAFIA DE ADSORCION LÍQUIDO-GAS:
La fase fija es un liquido y la fase móvil un gas.
o CROMATOGRAFIA DE ADSORCIÓN SÓLIDO-GAS:
La fase fija es un sólido y la móvil un gas.
o CROMATOGRAFIA DE ADSORCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO:
La fase fija es un sólido y la móvil un líquido. Es la mas usual, se puede
hacer en columna o en capa fina.
La cromatografía de reparto es hoy en día el método másutilizado. La cromatografía de reparto se divide en “fasenormal”, y “fase reversa”, cuyas principales diferencias radicanen las distintas polaridades de sus fases estacionarias y móviles.
CROMATOGRAFIA EN FASE REVERSA:
En la cromatografía de fase reversa su fase estacionaria esapolar, y la fase móvil polar. Las fases estacionarias han sidoobtenidas haciendo reaccionar químicamente los centrossilanoles activos de la sílice con un trialquilclorosilano.
La retención se produce en esta especie de capa líquidadepositada químicamente como consecuencia de la distintasolubilidad relativa entre la fase estacionaria ( apolar) y la fasemóvil (polar).
Los compuestos más retenidos son los más apolares. La retencióny selectividad se controlan fundamentalmente con lacomposición de la fase móvil. Para obtener una fase móvil defuerza de elución óptima, se ensayan mezclas de metanol,acetonitrilo o tetrahidrofurano en agua.
CROMATOGRAFIA EN FASE NORMAL
En esta cromatografía a diferencia de en fase reversa, la fase
estacionaria es polar y la móvil apolar. Las fases estacionarias
se obtienen haciendo reaccionar químicamente los centros
silanoles activos de la sílice con un trialquilclorosilano.
La retención también (como la de fase reversa) tiene lugar en
esa especie de capa líquida depositada químicamente,
como consecuencia de la distinta solubilidad relativa en la
fase estacionaria (polar) y la fase móvil (apolar). Donde el
analito menos polar será el primero que se eluye y el más polarel último en eluir.
La cromatografía iónica se usa para separar y determinar especies iónicas. La fase
móvil es un líquido acuoso y salino que contiene un disolvente orgánico como
metanol o acetonitrilo y un compuesto iónico que aporta un contraion de carga
opuesta al analito. La elución de los pares iónicos se consigue mediante una
disolución acuosa de metanol u otro disolvente orgánico soluble en agua. La fase
estacionaria es una resina de intercambio iónico. Se trata de un material polimérico
(Ej: poliestireno), que contiene muchos grupos funcionales por molécula y
prácticamente insoluble en agua.
Hay dos tipos de cromatografía iónica, que se clasifican según el método empleado,
para evitar que la alta conductividad de la fase móvil interfiera en la medida de
conductividad del analito. Estos dos tipos son:
Con detector conductimétrico y supresión química: Se coloca una columna
supresora del eluyente inmediatamente después de la columna analítica (de baja
capacidad). Esta columna supresora es un intercambiador iónico de alta capacidad
y de signo opuesto a la columna analítica, que convierte los iones del eluyente en
especies moleculares poco ionizadas y no retiene los iones del analito. La columna
supresora se debe regenerar periódicamente. Veamos las reacciones entre el
eluyente y el supresor:
La primera reacción de la imagen se corresponde a cuando la columna analítica es
catiónica.
La segunda reacción de la imagen corresponde a
cuando la columna analítica es aniónica:
Con detector conductimétrico y supresión electrónica: Se utilizan
fases móviles de conductividad muy baja y diluidas. Su
conductividad se corrige de forma electrónica. Comparada con
la supresión química, requiere un equipo más sencillo, pero menos
sensible.
La Cromatografía De Exclusión por Tamaño selecciona
los componentes de una muestra de acuerdo con su
tamaño molecular, según su capacidad para atravesar
el entramado de los geles que constituyen la FE .
Las partículas de gran tamaño solopueden recorrer el espacio intersticialentre las partículas de la Fase E., las detamaño intermedio pueden penetraren los poros de mayor diámetro de losgránulos de relleno, y los maspequeños pueden viajar a lo largo dela columna por el volumen intersticial ypor los canales , grandes o pequeños,del interior de las partículas de FE.
Existe correlación logarítmica entre el volumen de
elución y la masa molecular
VR: volumen de retención
• Vo: volumen extrapartícular
• Vt:: volumen total
• Vi: v. intraparticular= Vt-Vo
Kpr= VR – Vo
Vt - Vo
Explique el fundamento de la Cromatografía deexclusión molecular.
La cromatografía de filtración molecular es un métodode cromatografía en columna por el cual las moléculasse separan en solución según su peso molecular, o másprecisamente, según su radio de Stokes.
En esta cromatografía, la fase estacionaria consiste enlargos polímeros entrecruzados que forman una redtridimensional porosa. A los fines prácticos, la columnasse empaquetan con pequeñas partículas esferoidalesformadas por esos polímeros entrecruzados. Enconsecuencia, estas partículas son porosas, y el tamañode los poros es tal que algunas moléculas (lasdemasiado grandes) no podrán ingresar a esos poros, entanto que otras (las suficientemente pequeñas) podránpasar libremente. Los poros quedan conectadosformando una malla o red, lo cual determina una seriede caminos a ser recorridos por las moléculas queacceden al interior de esta.
Los poros de la matriz deben ser de tamaño comparableal tamaño de las moléculas que se desea separar. Lasmoléculas de mayor tamaño que los poros harán elcamino más corto, ya que nunca entran a la malla de lafase estacionaria. Se dice que estas moléculas sonexcluidas. Las moléculas pequeñas pueden difundirdentro de la matriz. Cuanto menor es su tamaño, mayores la probabilidad de que entren a un poro. Así, a menortamaño de la molécula, más largo el camino queseguirá dentro de la malla de la fase estacionaria.
En una columna de filtración molecular, las partículas que
forman la fase estacionaria están empaquetadas dentro
de una columna cilíndrica por donde fluye la fase móvil (el
eluyente). Es frecuente que estas columnas estén en
posición vertical y que el pasaje de la fase móvil sea
impulsado por la fuerza de gravedad.
La moléculas excluidas se mueven continuamente junto
con el eluyente, en tanto que aquellas que por su tamaño
pueden ingresar a la fase estacionaria son retardadas en
función de sus tamaños. Por lo tanto, las primeras
moléculas que eluyen son las excluidas, y luego, en orden
de tamaño decreciente, las moléculas no excluidas.