CROMATOGRAFIA Informe Labo Quimica Organica

Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ingeniería Industrial

Informe Nro. 4: Cromatografía de compuestos

orgánicos

rofesor: Canales Martíne! C"sar

CU#S$ :

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA %orario: 6:00 – 8:00 pm

Integrantes :

C&digo:

Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ingeniería Industrial

I.I .IN NTR TROD ODUC UCC CIO ION N La cromatografía es un método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas, la cual tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio p rincipio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes. Diferencias sutiles en el coeficiente de partición de los compuestos da como resultado una retención diferencial sobre la fase estacionaria y por tanto una separación efectiva en función de los ti e empos de retenc ó i n de cada componente de la mezcla. La cromatografía puede cumplir dos funciones f unciones bsicas !ue no se e"cluyen mutuamente# •

$eparar los componentes de la mezcla, para obtenerlos ms puros y !ue puedan ser usados posteriormente %etapa final de muchas síntesis&.

•

'edir la proporción de los componentes de la mezcla %finalidad analítica&. En este caso, las cantidades de material empleadas son pe!ue(as.

II. _ _ OBJETIVOS '

Univ rsidad Nacional Mayor de San e Marcos tad de Ingeniería Fac Industrial

-)onocer la cromatografía como técnica de separación de mezclas de sustancias, sus características y los factores !ue en ella intervienen.

-Estudiar la incidencia del coeficiente de reparto entre la fase móvil y la fase estacionaria.

- *nalizar la influencia del solvente en la separación cromatogrfica. -observar las diferentes características de la placa en la cromatografía.

III.FUND AMEN TO TEOR ICO CROMATOGRAFIA

¿En !" con#$#t%& La cromatografía comprende un conjunto de técnicas !ue tienen como finalidad la separación de mezclas basndose en la diferente capacidad de interacción de cada componente en otra sustancia. De forma general, consiste en pasar una fase móvil %una muestra constituida por una mezcla !ue contiene el compuesto deseado en el disolvente& a través de una fase estacionaria fija sólida. La fase estacionaria retrasa el paso de los componentes de la muestra, de forma !ue los componentes la atraviesan a diferentes velocidades y se separan en el tiempo. )ada uno de los componentes de la mezcla presenta un tiempo característico de paso por el sistema, denominado tiempo de retención. )uando el tiempo de retención del compuesto deseado difiere del de los otros componentes de la mezcla, éste se puede separar mediante la separación cromatogrfica. La separación de los diferentes componentes de una mezcla !ue se encuentran en un lí!uido o gas es el resultado de las diferentes interacciones de los solutos a medida !ue se desplazan alrededor o sobre una sustancia lí!uida o sólida %la fase estacionaria&. Las diversas técnicas para la separación de mezclas complejas se fundamentan en la diversidad de afinidades de las substancias por un medio móvil gas o lí!uido y un medio absorbente estacionario %papel, gelatina, al+mina o sílice& a través del cual circulan.

¿'or !" #% #%(aran )o# com(on%nt%#& Dejamos !ue se mueva la mezcla por un soporte y los componentes se separan por !ue se mueven a dif erentes velocidades, *%+$*o a )a# *$f%r%nt%# f!%r,a# *% a*#orc$n !ue ejerce el soporte sobre cada elemento, así de fcil. $i no nos hemos e!uivocado es adsorción, !ue puede confundirse con absorción pero no es lo mismo. amos a e"plicarlo. La absorción es cuando una sustancia se introduce en la estructura de otra. Ejemplo# una esponja absorbe agua, entonces si cortamos la e sponja en pedazos vamos a encontrar agua en todas partes de la estructura de la esponja La adsorción es un fenómeno superficial, la sustancia adsorbida no se introduce en el volumen del cuerpo, sino solo se adhiere a la superficie. (


-ueda claro la diferencia/ 0ues ahora !ue ya sabemos lo !ue es la adsorción veamos otra definición de cromatografía# La cromatografía es una separación física de los componentes de una mezcla basado en la adsorción selectiva de los componentes de la mezcla al moverse por un soporte. 1maginemos el rotulador anterior, si pintamos sobre una tira de papel de filtro o secante con el rotulador un poco ms arriba de la base de la tira de papel %el papel ser el soporte& y ahora lo metemos en un recipiente con alcohol en la base del recipiente, el alcohol moja la base de la tira de papel, asciende por las tiras de papel y al llegar a la tinta del rotulador !ue pintamos, disuelve la tinta y sigue subiendo hasta provocar la separación de los pigmentos. Esto se produce por las distintas velocidades a las !ue se mueven los pigmentos por el papel cuando se mojan con el alcohol y se mueven. *bajo hay un video con ejemplo ya realizados para !ue los puedas ver. )omo vemos hay una fase fija !ue ser la colocación de la mezcla en el papel y otra móvil !ue ser la subida del alcohol por el papel. La fase fija se hace con papel %sólido& y la móvil se hace con un lí!uido, el alcohol. 's adelante e"plicaremos las fases cromatografías. *!uí tienes una imagen del ejemplo de la tinta del rotulador.

¿'ara !" #% !t$)$,a )a Cromatograf$a& La cromatografía se utiliza para lograr la separación de los componentes de una mezcla como para medir la proporción de cada elemento en la mezcla.

Fa#%# *% )a cromatografía Las cromatografías se hacen en dos fases. 2na esttica y otra móvil. En la fa#% %#tt$ca o estacionaria, la mezcla se coloca sobre un soporte fijo, por ejemplo papel. En esta fase tenemos ya la mezcla sobre un soporte, en nuestro ejemplo un papel.

)


En la fa#% m/$) se hace mover otra sustancia sobre la mezcla !ue ya est sobre el soporte de la fase esttica, por ejemplo un lí!uido !ue se mueve por el papel con la mezcla. En la fase móvil empezar el proceso de separación de los componentes de la mezcla al moverse a distintas velocidades por el lí!uido los distintos componentes de la mezcla sobre el papel.

T$(o# *% Cromatogra f$a *un!ue hay muchas y variadas técnicas cromatogrficas, el objetivo de todas es separar las sustancias !ue forman una mezcla y enviarlas secuencialmente a un detector para !ue las determine y cuantifi!ue.

To*a# #% +a#an %n %) m$#mo f%nm%no# permitir !ue las sustancias !ue forman una mezcla entren en contacto con dos fases %un lí!uido y un gas, un sólido y un lí!uido, etc.&. Una *% )a# fa#%# %# %#tt$ca %no se mueve& y tender a retener las sustancias en mayor o menor grado3 la otra, fa#% m/$), tender a arrastrarlas. )ada sustancia !uímica tiene distinta tendencia a ser retenida y a ser arrastrada. Dependiendo de la naturaleza de la fase esttica y de la fase móvil se pueden distinguir distintos tipos de cromatografía a& )romatografía sólido4lí!uido. La fase esttica o estacionaria es un sólido y la móvil un lí!uido. b& )romatografía lí!uido4lí!uido. La fase esttica o estacionaria es un lí!uido anclado a un soporte sólido. c& )romatografía lí!uido4gas. La fase esttica o estacionaria es un lí!uido no voltil impregnado en un sólido y la fase móvil es un gas. d& )romatografía sólido4gas. La fase estacionaria es un sólido y la móvil un gas. $eg+n el tipo de interacción !ue se establece entre los componentes de la mezcla y la fase móvil y estacionaria podemos distinguir entre. a& )romatografía de adsorción. La fase estacionaria es un sólido polar capaz de adsorber a los componentes de la mezcla mediante interacciones de tipo polar. b& )romatografía de partición. La separación se basa en las diferencias de solubilidad de los componentes de la mezcla en las fases estacionaria y móvil, !ue son ambas lí!uidas. c& )romatografía de intercambio iónico. La fase estacionaria es un sólido !ue lleva anclados grupos funcionales ionizables cuya carga se puede intercambiar por a!uellos iones presentes en la fase móvil.

4


TECNICAS DE SE'AR ACI0N1

La cromatografía y métodos de separación clsicos se basa en la separación de componentes de una muestra. Estas técnicas no son de caracterización propiamente dicha3 las propiedades de los materiales dependen de los componentes y de la proporción e"istente entre ellos.

Estas técnicas no dan información de la naturaleza de los componentes, para eso se necesitan otros métodos de anlisis.

1. Mecanismos de Separación:

a2 S%(arac$n (or a*#orc$n 3cromatografía *% a*#orc$n21 Diferente afinidad de los componentes de la muestra sobre la superficie de un sólido activo %componentes con polaridad baja o media&.

*

Univ rsidad Nacional e Mayor tad de Fac Ingeniería Indus

de San Marcos trial

+2 S%(arac$n (or r%(arto 3cromatografía *% r%(arto21 Diferente solubilidad en fases estacionaria y móvil %)omponentes con polaridad media o alta&.

c2 S%(arac$n (or tama4o mo)%c!)ar 3Cromatografía *% (%rm%ac$n *% g%)5 *% tam$, mo)%c!)ar o *% %6c)!#$n (or tama4o#21

0armetros de columna  

1ntervalo de trabajo# intervalo de ' !ue pueden ser separados Límite de e"clusión# ' mínimo a partir del cual las macromoléculas no e"perimentan retención.

+


Las moléculas pequeñas penetran en los poros de las partículas de gel, por lo que necesitan más tiempo para salir al final de la columna. Las moléculas grandes, en cambio, al no penetrar en las partículas de gel se mueven con el disolvente a una velocidad mayor de elución y salen antes de la columna. Por tanto, a mayor masa molecular menor tiempo de elución. Este método permite separar por tamaños moleculares siendo posible obtener incluso distribuciones de masas moleculares a

*2 S%(arac$n (or Int%rcam+$o $n$co1 La separación se basa principalmente en la diferente afinidad para el intercambio de iones de los componentes de la muestra.

,


Las especies cargadas negativamente se unen a la matri sólida cargada positivamente y son retenidas, mientras que las especies positivas son rec!aadas. "e esta manera en función de la carga las especies se eluyen a distintos tiempos dando lugar a la correspondiente separación. La elución de las especies retenidas se consigue cambiando el p# del disolvente

“Una separación puede estar basada en la conjunción de diversos mecanismos”

2.

Métodos de análisis cromatográfico:

a& b& c& d&

*nlisis por desarrollo %cromatografía en papel o capa fina&. *nlisis por elución %cromatografía de gases, cromatografía lí!uida&. *nlisis frontal. *nlisis por desplazamiento.

An)$#$# (or *%#arro))o -


An)$#$# (or %)!c$n

An)$#$# (or *%#arro))o




3. Clasificación de acuerdo con la forma del lecho cromatográfico: a& )romatografía en columna. a. )olumna empa!uetada. b. )olumna tubular abierta. b& )romatografía plana %o de lecho abierto&. a. )romatografía en pape. b. )romatografía en capa fina %5L)&. 4. Clasificación de acuerdo con el estado físico de la fase móil: a& 5écnicas cromatogrficas.  6L)  6$)  LL)  L$) b& )romatografía de gases %siempre en columna&. c& )romatografía Lí!uida %en columna o sobre plano&.  )romatografía Lí!uida de *lta Eficacia o de *lta 0resión, 70L). d& )romatografía con fluido supercrítico.

!. "écnicas especiales:

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Univ rsidad Nacional Mayor de San e Marcos tad de Ingeniería Fac Industrial a& b& c& d& e& f&

)romatografía con fase invertida )romatografía con fase normal *nlisis isocrtico %composición 8. móvil constante& Elución con gradiente %)omposición 8. móvil cambia de forma continua& Elución en etapas o escalonada %)omposición 8. móvil cambia de forma escalonada& )romatografía bidimensional %etapas adicionales de separación&

CROMATO7RAF8A EN '9ACA FINA La cromatografía en capa fina %en inglés thin layer chromatography o 5L)& es una técnica analítica rpida y sencilla, muy utilizada en un laboratorio de uímica 9rgnica. Entre otras cosas permite# 4 Determinar el grado de pureza de un compuesto. $e puede determinar así, por ejemplo, la efectividad de una etapa de purificación. 4 )omparar muestras. $i dos muestras corren igual en placa podrían ser idénticas. $i, por el contrario, corren distinto entonces no son la misma sustancia. 4 :ealizar el seguimiento de una reacción. Es posible estudiar cómo desaparecen los reactivos y cómo aparecen los productos finales o, lo !ue es lo mismo, saber cundo la reacción ha acabado. La muestra a analizar se deposita cerca de un e"tremo de una lmina de plstico o aluminio !ue previamente ha sido recubierta de una fina capa de adsorbente %fase estacionaria&. Entonces, la lmina se coloca en una cubeta cerrada !ue contiene uno o varios disolventes mezclados %eluyente o fase móvil&. * medida !ue la mezcla de disolventes asciende por capilaridad a través del adsorbente, se produce un reparto diferencial de los productos presentes en la muestra entre el disolvente y el adsorbente.

A*#or+%nt%# : %)!:%nt%# ''


Los dos adsorbentes %fase estacionaria& ms ampliamente utilizados son la gel de sílice %$i9;& y la al+mina %*l;9<&, ambas de carcter polar. La al+mina anhidra es el ms activo de los dos, es decir, es el !ue retiene con ms fuerza a los compuestos3 por ello se utiliza para separar compuestos relativamente apolares %hidrocarburos, haluros de al!uilo, éteres, aldehídos y cetonas&. El gel de sílice, por el contrario, se utiliza para separar sustancias ms polares %alcoholes, aminas, cidos carbo"ílicos&. El proceso de adsorción se debe a interacciones intermoleculares de tipo dipolo4dipolo o enlaces de hidrógeno entre el soluto y el adsorbente. El adsorbente debe ser inerte con las sustancias a analizar y no actuar como catalizador en reacciones de descomposición. El adsorbente interacciona con las sustancias mediante interacción dipolo4dipolo o mediante enlace de hidrógeno si lo presentan. El orden de elución de un compuesto se incrementa al aumentar la polaridad de la fase móvil o eluyente. El eluyente puede ser un disolvente +nico o dos miscibles de distinta polaridad. En el siguiente recuadro se recoge por orden creciente de f uerza eluyente los disolventes ms com+nmente empleados. 7e"ano = tetraclorometano = cloroformo = diclorometano = acetato de etilo = acetona = ;4propanol = metanol = agua En general, estos disolventes se caracterizan por tener bajos punto s de ebullición y viscosidad, lo !ue les permite moverse con rapidez. :aramente se emplea un disolvente ms polar !ue el metanol. 2sualmente se emplea una mezcla de dos disolventes en proporción variable3 la polaridad de la mezcla ser el valor promediado en función de la cantidad de cada disolvente empleada. El eluyente idóneo para cada caso ha de encontrarse por >el método del ensayo y del error>.

D%t%rm$nac$n *% Rf La retención se puede e"plicar en base a la competencia !ue se establece entre el soluto a separar y la fase móvil por adsorberse a los centros activos polares de la fase estacionaria. *sí, las moléculas de soluto se encuentran adsorbidas en la fase estacionaria y a medida !ue se produce la elución van siendo desplazadas por la fase móvil. La retención y la selectividad en la separación dependen de los valoresrespectivos de las constantes de los diferentes e!uilibrios !uímicos !ue tienen lugar, !ue estn en función de# 4 la polaridad del compuesto, determinada por el n+mero y naturaleza de los grupos funcionales presentes. Los solutos ms polares !uedarn ms retenidos puesto !ue se adsorben ms firmemente a los centros activos de la fase estacionaria, mientras !ue los no polares se eluirn con mayor facilidad. 4 naturaleza del disolvente. *sí, para un mismo compuesto, un aumento en la polaridad del disolvente facilita su desplazamiento en la placa.

'(


La relación entre las distancias recorridas por el soluto y por el eluyente desde el origen de la placa se conoce como :f, y tiene un valor constante para cada compuesto en unas condiciones cromatogrficas determinadas %adsorbente, disolvente, tama(o de la cubeta, temperatura, etc.&. Debido a !ue es prcticamente imposible reproducir e"actamente las condiciones e"perimentales, la comparación de una muestra con otra debe realizarse eluyendo ambas en la misma placa. 0ara calcular el :f se aplica la siguiente e"presión# :f ? distancia recorrida por el compuesto %@& A distancia recorrida por el eluyente %B&

La distancia recorrida por el compuesto se mide desde el centro de la mancha. $i ésta es e"cesivamente grande se obtendr un valor erróneo del :f. $e recomienda elegir un eluyente en el !ue los componentes de la mezcla presenten un :f medio entorno a C.<4C.. 0ara compuestos poco polares, se

')


debe utilizar un disolvente apolar como el he"ano.En el caso de compuestos con polaridad media, se aconseja utilizar mezclas he"anoAacetato de etilo en distintas proporciones. Los productos ms polares, re!uieren disolventes ms polares como mezclas de diclorometanoAmetanol en distintas proporciones.

R%/%)a*o *% )a# ()aca# La mayor parte de las placas de cromatografía llevan un indicador fluorescente !ue permite la visualización de los compuestos activos a la luz ultravioleta %; nm&. El indicador absorbe la luz 2 y emite luz visible. La presencia de un compuesto activo en el 2 evita !ue el indicador absorba la luz en la zona en la !ue se encuentra el producto, y el resultado es la visualización de una mancha en la placa !ue indica la presencia de un compuesto. En el caso de compuestos !ue no absorben luz 2, la visualización %o revelado& del cronograma re!uiere utilizar un agente revelador. Este tiene !ue reaccionar con los productos adsorbidos proporcionando compuestos coloreados.

IV.MATERIA9ES 45ubo de prueba.

-beaker

4capilares

'4

Univ rsidad Nacional Mayor de San e Marcos tad de Ingeniería Fac Industrial 4mechero 4camara de revelado 4)romatoplaca.

4papel Fhatman

4$ilicagel 6 activado.

V.'roc%*$m$%nto •

S% toma %) ca($)ar : %n )a (art% c%ntra) a c$%rta *$#tanc$a #% (a#a f!%go (ara (art$r)a (or )a m$ta* *% )a forma !% !%*%n (%!%4o# or$f$c$o# .

'*


•

2na vez separados y ya teniendo los ; capilares ,se toma con estos parte de la muestra standart y se vierte en la cromatoplaca apro". * GCmm hacia arriba desde el borde inferior y  mm al lado de los costados ,se repite esto tanto en derecha como iz!uierda.

'+


',

Univ rsidad Nacional Mayor de San e Marcos tad de Ingeniería Fac Industrial •

Introducir la cromatoplaca en la cámara de saturaci&n y esperamos 0ue el li0uido el 0ue a su ve! contiene ( ml del sistema solvente. Cuando el solvente este por llegar al 1orde superior retirarla de la cámara2 marcar el frente de solvente2 de3ar secar.

'-


•

Llevamos la cromatoplaca a !ue sea revelado ,con ayuda de una manguera y con el li!uido revelador soplamos a cierta distancia del papel hasta !ue se produzca el revelado

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•

8inalmente calculamos el :f

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('


VI .CUESTIONARIO ;.¿
=.M%nc$on% )a# a()$cac$on%# *% )a cromatografía (or >'C9 : )a cromatografía *% ga#%#

COMPARACIÓN ENTRE CROMATOGRAFÍA DE GASES Y HPLC: Como características de am1os m"todos: Son ecientes2 muy selectivos2 ampliamente aplica1les. S&lo se re0uiere una muestra pe0ue5a. ueden utili!arse sin destruir la muestra. Se adapta fácilmente al análisis cuantitativo. e!ta"as #e $a HPLC : uede acomodar muestras no volátiles e inesta1les t"rmicamente. 6s aplica1le a iones inorgánicos. e!ta"as #e $a CG : Se trata de un e0uipo sencillo y 1arato en comparaci&n con %7C. 6s rápido. 8iene resoluci&n en paralelo 9columnas capilares. Se conecta fácilmente con la espectroscopia de masas2 9MS. 7a C;2 ofrece la venta3a de la velocidad y simplicidad del e0uipo2 pero la %7C es aplica1le a sustancias no volátiles y materiales t"rmicamente inesta1les. amiento de 1anda.

?.D$ga !% %# %)%ctrofor%#$# : c!a) % #! f!n*am%nto

La electroforesis es una técnica para la separación de moléculas la base de su tama(o molecular y carga eléctrica. Los cidos nucleicos ya disponen de una carga eléctrica negativa, !ue los dirigir al polo positivo, mientras !ue las proteínas se cargan con sustancias como el $D$ %detergente& !ue incorpora cargas negativas de una manera dependiente del peso molecular. 0ara la separación se usa un gel de agarosa o poliacrilamida %fibras cruzadas, como una malla&. *l poner la mezcla de moléculas y aplicar un campo eléctrico, éstas se movern y debern ir pasando por la malla, por la !ue las pe!ue(as se movern mejor, ms rpidamente. *sí, las ms pe!ue(as avanzarn ms y las ms grandes !uedarn cerca del lugar de partida. $e fundamenta en la velocidad molecular y en la movilidad.

((


VII.R%#!)ta*o# '. ?ue precauciones de1i& tener en cuenta durante el desarrollo del cromatograma ero se de1e estirar por los e=tremos y asi sea mas rápido
•

@ constante.

(. ?ue de1es tener en cuenta para 0ue la muestra pueda ser aplicada en la lacromatografia Son diferentes los factores 0ue de1emos tener en cuenta: '.

6l tiempo.A 6s muy importante calcular el tiempo 0ue de1e estar sumergida la placa2 en la muestra2 ya 0ue determinara la cantidad a1sor1ida.

(.

Manipulaci&n.ACon respecto al trato 0ue se le de1e >acer a la placa2 pues una ve! ya a1sor1ida2 entonces de1emos manipularla con delicado2 evitando 0ue se Bcontamine

).

%a1er >ec>o las marcas respectivas2 para así lograr un 1uen cálculo de las distancias 0ue serán necesarias en la ra!&n 0ue >allaremos.

4.

7a temperatura.A as placas están contaminadas con grasa o agentes plasticantes o ad>esivos. ara el tra1a3o a pe0ue5a escala2 "stas de1en limpiarse

).?ue precauciones se de1en tener en cuenta en el revelado del cromatograma:

G.4 mantener la distancia prudente para !ue el li!uido revelador logre su objetivo. ;.4 El soplido debe ser constante para obtener un revelado parejo. <.4 debe evitarse usar demasiada fuerza a la hora de soplar. .4 Ho aspirar y cerciorarse !ue la manguera este limpia 4.6l #f de la muestra de la cromatografía en capa na:

Muestra estándar:/.))

()


VI II . CON C 9USI ONES La cromatografía de capa fina %5L)& es una técnica muy simple, !ue presenta una gran utilidad en separaciones de compuestos para llevar a cabo un anlisis cualitativo. :esulta particularmente +til en la separación de colorantes, puesto !ue al tratarse de sustancias detectables a simple vista, no se re!uiere la etapa de revelado de las manchas. En los tintes comerciales estudiados, esta técnica ha permitido detectar la presencia de hasta I colorantes distintos en una misma formulación y comparar los constituyentes de los diferentes ti ntes. .Dado !ue la cuantificación de los compuestos separados por 5L) presenta una dificultad notable, los resultados obtenidos por esta técnica pueden emplearse como etapa previa a un estudio por 70L). •

•

•

•

(4


BIB9IO 7R AF8 A



http#AAdepa.p!uim.unam.m"AJfercorAd!oAmanualesAG


http#AAes.Fiipedia.orgAFiiAElectroforesis



Remington Farmacia. $egunda Edición. Editorial 'édica 0anamericana.



Principio y aplicaciones de la cromatografía. 'iriam Mar!uero uiroz. $erie uímica.



Química orgánica. 'orrison y Moyd. uinta Edición GNNO. 1mpreso en 'é"ico.



Química orgánica# Fundamentos teóricoprácticos para laboratorio! Lydia :a!uel. 1mpreso en Espa(a.



Química orgánica. *liger )ava de Pongh Ponhson. $egunda Edición. 1mpreso en Espa(a.



Química orgánica" conceptos y aplicaciones! 0hili p $. Mail ey, )hristi na *. Mail ey Q GNNO *MM95 D. y *ndreFs :.$. #ntroducción a la $romatografía.


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CROMATOGRAFIA Informe Labo Quimica Organica

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