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.