Nahin Rodríguez Castillo PRACTICA 6. CROMATOGRAFIA EN COLUMNA. TECNICA DE MICROESCALA 1. Fundamentos Fundamentos de una cromatografía cromatografía en columna. ¿en qué consiste?, consiste?, usos, diferencias o semejanzas con la c.c.f.
Es una técnica de purificación, puesto que permite aislar los compuestos deseados de una mezcla. La cromatografía en columna utiliza una columna de vidrio vertical que se llena con un soporte sólido adsorbente (fase estacionaria: los más utilizados son gel de sílice (SiO2) y alúmina (Al2O3))+. La muestra que se quiere separar se deposita en la parte superior de este soporte. El resto de la columna se llena con el eluyente (disolvente que constituye la fase móvil) que, por efecto de la gravedad, hace mover la muestra a través de la columna. Se establece un equilibrio entre el soluto adsorbido en la fase estacionaria y el disolvente eluyente que fluye por la columna. Debido a que cada uno de los componentes de una mezcla establecerá interacciones diferentes con la fase estacionaria y la móvil, serán transportados a diferentes velocidades y se conseguirá su separación. Es uno de los principales métodos para la separación de especies químicas. Además, se puede emplear para la identificación tanto cualitativa como para la determinación cuantitativa de las especies separadas. 2. ¿Cual es la fase estacionaria estacionari a en una columna de cromatografía? cromatografí a? Que tipos estacionaria hay? Y en que casos se usa cada una?
de fase
Nahin Rodríguez Castillo Fase estacionaria: los más utilizados son gel de sílice (SiO2) y alúmina (Al2O3) 3. ¿Cómo son las Interacciones de la fase estacionaria con los compuestos a separar?
Si se agrega polvo o tierra fina de alúmina (o sílica gel) a una solución que contenga un compuesto orgánico, algo del compuesto orgánico será adsorbido o se pegará a las partículas finas de alúmina. Muchos tipos de fuerzas intermoleculares provocan la unión de las moléculas orgánicas a la alúmina. Si un compuesto es sensible al ácido, se debe usar ya sea alúmina básica o neutra. Las fuerzas de interacción varían en fuerza de acuerdo a su tipo. Las interacciones más importantes son aquellas típicas de los compuestos polares (orgánicos). Ya sea que estas fuerzas sean del tipo dipolo – dipolo ó involucren otro tipo de interacción (coordinación, puentes de hidrógeno, formación de sales). Las fuerzas de interacción obedecen el siguiente orden: Formación de sales > coordinación > puentes de hidrógeno > dipolo – dipolo > Van der Waals Se puede utilizar la siguiente regla para predecir: “Entre mas polar sea el grupo funcional del compuesto, más fuerte es la unión a la alúmina (ó sílica gel)”
4. ¿Qué es un adsorbente: clases y usos en cromatografía en columna
Es un proceso físico o químico por el cual una especie química (átomos, iones o moléculas) es retenida en puntos activos de la superficie de un material. El fenómeno queda limitado a la superficie que separa las fases (superficie interfacial) Adsorbentes sólidos para cromatografía en columna (en orden ascendente de fuerzas de interacción hacia compuestos polares). Es un proceso físico (absorción pura) o químico (absorción con reacción química) en el cual una especie química se traslada de una primera fase a otra, incorporándose a la masa de la segunda fase. Ambos son fenómenos másicos (no superficiales) Florisil
Cloroformo*
Oxido de magnesio
Cloruro de metilo
Oxido de aluminio (alúmina)*
Éter etílico
Norita (carbón activado)
Acetato de etilo
*Básico. Lavado ácido y neutro
Acetona Piridina
Azucares
Tabla 2. Solventes (eluyentes) para cromatografía
Silicato de magnesio
Éter de petróleo
Sulfato de calcio
Ciclohexano
Acido silícico
Tetracloruro de carbono*
Sílica gel
Benceno*
Tabla 1. Adsorbentes sólidos para cromatografía en columna (en orden ascendente de fuerzas de interacción hacia compuestos polares)
Papel Celulosa Almidón
Etanol Metanol Agua Acido acético * Se sospecha carcinógeno
Nahin Rodríguez Castillo 5. ¿Cuáles son los solventes más comunes para cromatografía por orden de polaridad?
6. ¿Cómo es la secuencia de elusión de los diferentes tipos de compuestos orgánicos en una columna cromatografíca?
La polaridad del eluyente afecta las velocidades relativas con las que los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la columna. Los disolventes polares compiten más eficientemente con las moléculas polares de una mezcla por los lugares polares del adsorbente. Por lo tanto, un disolvente polar desplazará las moléculas, incluyendo las más polares, rápidamente a través de la columna. Si el disolvente es muy polar la elución será muy rápida y generalmente habrá poca separación de los componentes de la mezcla. Si por el contrario el disolvente es muy apolar, no eluirán los compuestos de la columna. Por lo tanto, la elección del eluyente es crucial para el éxito
Nahin Rodríguez Castillo de la cromatografía en columna. A menudo se utiliza un gradiente creciente de polaridad para la elución. La CCF se utiliza para determinar y elegir el sistema solvente adecuado para cada separación.
El orden aproximado de elución de compuestos es aproximadamente el que se indica y la polaridad de los disolventes se recoge en el gráfico de la izquierda
7. ¿Existe alguna relación entre el tamaño de la columna y la cantidad de adsorbente utilizado?
8.
Nahin Rodríguez Castillo 8. ¿Qué problemas se pueden presentar en el empaquetamiento de una columna? Se generarían canales o zonas de empaquetamiento irregular, por lo que el frente de elución estaría modificado, y se obtendría una mala resolución, es decir, una mala separación de los componentes a separar. El tiempo de retención es un parámetro importante para caracterizar (con ayuda de un estándar claro) el analito en cuestión. Si hay burbujas, el tiempo de retención variaría, entonces nunca podríamos compararlo con el estándar.
9. Fundamentos y breve descripción de la cromatografía de líquidos de alta Resolución.
es un sistema compuesto de un reservorio de fase móvil, bomba, inyector, columna deseparación y detector. El analito se pasa a través de una columna de la fase estacionaria bombeando la fase móvil liquida con alta presión. La muestra se introduce en pequeños volúmenes a la corriente de la fase móvil y allí se retarda por medio de interacciones químicas con la fase estacionaria mientras atraviesa la columna. El retardo se conoce como tiempo de retención, único para analito. Depende de la naturaleza del analito, de la fase estacionaria y de la composición de la fase móvil. Los solutos mas comunes usados en la fase móvil son combinaciones de agua purificada con líquidos orgánicos, los más comunes son Metanol y Acetonitrilo, también suelen usarse sales y bufferes para contribuir a la separación de componentes. También se usa el Ácido Trifluoroacetico para actuar como formador de pares iónicos. Estas combinaciones introducen el concepto de gradiente de elución. Consiste en la variación de la composición de la fase móvil, para adaptarse a los diferentes analitos y conseguir mejores resultados. El gradiente separa la matriz del analito en función de la afinidad del analito por la composición de la fase móvil. Cada analito tiene un gradiente de elución óptimo para obtener la máxima separación de picos en el detector.
Nahin Rodríguez Castillo
Nahin Rodríguez Castillo PRACTICA 7. PUNTO DE EBULLICION
1. Defina punto de ebullición.
Punto de ebullición Es la temperatura a la cual se produce la transición de la fase líquida a la gaseosa. En el caso de sustancias puras a una presión fija, el proceso de ebullición o de vaporización ocurre a una sola temperatura; conforme se añade calor la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido ha hervido. 2. ¿Cómo afecta la presión atmosférica el punto de ebullición? El Punto de Ebullición se alcanza cuando la presión de vapor del líquido iguala la presión atmosférica. Consecuentemente si se aumenta dicha presión. La presión de vapor también deberá aumentar, y para lógralo se necesita incrementar la temperatura. EL Punto de Ebullición, es DIRECTAMENTE proporcional al AUMENTO de la presión. O sea a mayor presión más alto el Punto de Ebullicion. 3. En qué consiste la gráfica llamada nomograma de presión temperatura?
El nomograma representa simultáneamente el conjunto de las ecuaciones que definen determinado problema y el rango total de sus soluciones. 4. ¿Qué es la tensión de vapor de un líquido?
La tensión de vapor mide la tendencia de las moléculas a dispersarse de una fase líquida para generar una fase vapor en equilibrio termodinámico. Es una función creciente de la temperatura y específica de cada cuerpo puro. Esta característica es muy significativa ya quede una m anera indirecta indica el contenido en productos livianos que determinan la seguridad durante el transporte; las pérdidas en el almacenamiento, en el transporte y la volatilidad de las naftas. Representa el factor clave en la emisión de compuestos Volátiles 5. Puntos de ebullición como constante física.
Nahin Rodríguez Castillo Sustancia
Punto de fusión (°C)
Punto de ebullición (°C)
0
100
Alcohol
-117
78
Hierro
1539
2750
Cobre
1083
2600
660
2400
Plomo
328
1750
Mercurio
-39
357
Agua
Aluminio
6. Escalas de temperatura.
A veces hay que convertir la temperatura de una escala a otra. A continuación encontrará cómo hacer esto. Es una graduación de mercurio cuando se dilata para distintos estados térmicos. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más “caliente” tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la
energía interna de un sistema termodinámico. Existen tres tipos de escalas de temperatura: a) Escala de Celsius: Esta escala fue creada por Anders Celsius en el año 1742, construyo un termómetro basándose en la propiedad de dilatación del mercurio con la temperatura y fijo como puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100 para la ebullición del agua a nivel del mar. La ecuación de esta en relación a °F es °C=5/9(°F-32) b) Escala de Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel Fahrenhit en el año 1724 el encontró un estado térmico más frío que la solidificación del agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto coloco el 0 (cero). Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a los 100 ° C. Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se obtiene la ecuación siguinte : °F= 9/5°C+32 c) Escala Kelvin: Lord Kelvin estudiando la relación entre volumen y temperatura para un gas cualquiera propone que el cero absoluto o sea el valor más bajo en °C que se lo podía lograr seria la “desaparición” de un gas al enfriarse, sabemos que esto no es posible; el menor volumen al que podía llegar un gas al enfriarse y sus moléculas se encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación: T °K= °C + 273
Nahin Rodríguez Castillo 1.
Para convertir de ºC a ºF use la fórmula: ºF = ºC x 1.8 + 32.
2.
Para convertir de ºF a ºC use la fórmula: ºC = (ºF-32) ÷ 1.8.
3.
Para convertir de K a ºC use la fórmula: ºC = K – 273.15
4.
Para convertir de ºC a K use la fórmula: K = ºC + 273.15.
5.
Para convertir de ºF a K use la fórmula: K = 5/9 (ºF – 32) + 273.15.
6.
Para convertir de K a ºF use la fórmula: ºF = 1.8(K – 273.15) + 32.
