Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química. Laboratorio de Fotoquímica II.
CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA (C.C.) Natalia Restrepo Mesa Cód. 1094900913 M.Sc. Fernando Agudelo Aguirre
RESUMEN En esta Práctica se ha realizado la separación de una mezcla equivalente de dos colorantes. Conocidos por su nombre común son el cristal violeta y el segundo naranja de metilo. Colorantes polares pero el primero mucho más que el otro. Se procedió realizándose dos eluciones aumentando la polaridad en la segunda elución. En la primera elución se uso etanol y el colorante que salió primero fue el naranja de metilo como era de esperarse. Luego se uso una mezcla de etanol/dietilamina 9:1 como eluyente pero esta vez el desarrollo de la cromatografía fue lento. La sílice gel retenía el cristal violeta por tanto la recolección de este fue tediosa.
OBJETIVOS
Conocer la técnica de cromatografía en columna, sus características y los factores que en ella intervienen. Utilizar la cromatografía en columna para la separación de mezclas de compuestos orgánicos. Controlar por cromatografía en capa fina la separación de una mezcla de compuestos por cromatografía en columna.
INTRODUCCIÓN Las cromatografías son un grupo de técnicas de separación selectiva de moléculas, en las que los componentes de una mezcla compleja de componentes pueden ser identificados y/o purificados. Existen varios tipos de cromatografías,
según los criterios que se usan para hacer los análisis, pero todas consisten de una fase estacionaria y una móvil. En la cromatografía de columna las moléculas de una mezcla son separadas en base a la afinidad de las moléculas por la fase estacionaria o por la fase móvil. Si una molécula A tiene más afinidad por la fase estacionaria que la B, B bajará más rápido que A. La cromatografía en columna se emplea para la separación de mezclas o purificación de sustancias a escala preparativa. Como fase estacionaria se usa, generalmente, gel de sílice o alúmina dentro de una columna. La elección del disolvente es crucial para una buena separación. Dicho disolvente pasa a través de la columna por efecto de la gravedad o bien por aplicación de presión (cromatografía flash). La columna se prepara mezclando el soporte con disolvente y se rellena la columna poniendo en el fondo de ésta un poco de algodón o lana de vidrio, para evitar que la sílica o la alúmina queden retenidas en la columna y que el disolvente se engrasada hasta el nivel
Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química. Laboratorio de Fotoquímica II. del soporte. A continuación se introduce la muestra por la parte superior de la columna y se eluye con el disolvente elegido, recogiéndose por lo general en tubos de ensayo. Una columna de cromatografía es un tubo de vidrio relleno con una sustancia sólida de propiedades adsorbentes constituida por pequeñas partículas: gel de sílice y alúmina son las más usadas. Este relleno es lo que se conoce en cromatografía como la fase estacionaria. A través de la columna se hará pasar una corriente de un disolvente o mezcla de disolventes denominada eluyente y/o fase móvil. La mezcla de compuestos a separar se disuelve en una pequeña cantidad de disolvente y se coloca sobre el adsorbente, en la parte superior de la columna, quedando adsorbida por el mismo. A continuación se pasa un flujo de eluyente a través de la columna. Los compuestos constituyentes de la mezcla son arrastrados por el eluyente a su paso, haciéndoles avanzar a lo largo de la columna. Sin embargo, no todos los compuestos avanzan a la misma velocidad, y esta es precisamente la clave de la cromatografía. Algunos compuestos se ven más fuertemente retenidos por el adsorbente (fase estacionaria) y por lo tanto avanzarán más despacio. Por el contrario, otros apenas son retenidos y avanzarán a mayor velocidad.
(eluyente). Se procedió a llenar la columna con el adsorbente sin dejarlo secar con el eluyente. Se abrió la llave, se golpeo suavemente las paredes de la columna mientras duraba la sedimentación del adsorbente para que este se compacte adecuadamente y se procuro que no se formaran burbujas. El etanol que se fue recogiendo de la columna se incorporo al vaso donde se preparó la suspensión adsorbenteeluyente para así recuperar la gel de sílice que hubiera podido quedar y se transvasa todo de nuevo a la columna. Se dejo que el eluyente bajara hasta una altura sobre el adsorbente de 1-2 mm, se cerro la llave de la columna y con una pipeta se añadió cuidadosamente 1 mL de una solución preparada de cristal violeta y naranja de metilo (1:1). Se abrió la llave de la columna para que esta disolución quedara inmersa en la gel de sílice y se volvió a cerrar cuando la disolución de colorantes alcanzo una altura de 1 mm sobre el adsorbente. Luego se comenzó la elución con etanol, añadiéndolo cada vez que este se agotaba, todo hasta que se recogió el primer colorante. Después se utilizo una mezcla de disolventes: etanol/dietilamina en proporción 9:1 como eluyente para el segundo colorante. Las eluciones se hicieron recogiéndose la solución desarrollada cada 6mL en tubos de ensayo desde el comienzo de la primera elución.
MÉTODOLOGIA Con una bureta de 25mL se realizo un montaje de cromatografía en columna flash (Fig. 1). Introduciendo un pequeño copo de algodón en su extremo inferior y pasando aire a presión para acelerar el proceso. Primero se preparo una suspensión con 5g de gel de sílice 0,2 mm (adsorbente) y 50 mL de etanol
Fig. 1. montaje de cromatografía en columna flash.
Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química. Laboratorio de Fotoquímica II.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN En una bureta de 25mL se realizo un montaje de cromatografía en columna flash (Fig. 2). Introduciendo un pequeño copo de algodón en su extremo inferior y usando aire a presión para acelerar el proceso. Primero se preparo una suspensión con 5g de gel de sílice 0,2 mm (adsorbente) y 50 mL de etanol (eluyente). Se procedió a llenar la columna con el adsorbente sin dejarlo secar con el eluyente. Se abrió la llave, se golpeo suavemente las paredes de la columna mientras duraba la sedimentación del adsorbente para que este se compacte adecuadamente y se procuro que no se formaran burbujas. El etanol que se fue recogiendo de la columna se incorporo al vaso donde se preparó la suspensión adsorbenteeluyente para así recuperar la gel de sílice que hubiera podido quedar y se transvasa todo de nuevo a la columna. Se dejo que el eluyente bajara hasta una altura sobre el adsorbente de 1-2 mm, se cerro la llave de la columna y con una pipeta se añadió cuidadosamente 1 mL de una solución preparada de cristal violeta y naranja de metilo (1:1). Se abrió la llave de la columna para que esta disolución quedara inmersa en la gel de sílice y se volvió a cerrar cuando la disolución de colorantes alcanzo una altura de 1 mm sobre el adsorbente. Luego se comenzó la elución con etanol, añadiéndolo cada vez que este se agotaba, todo hasta que se recogió el primer colorante. Después se utilizo una mezcla de disolventes: etanol/dietilamina en proporción 9:1 como eluyente para el segundo colorante. Las eluciones se hicieron recogiéndose la solución desarrollada cada 6mL en tubos de ensayo desde el comienzo de la primera elución.
Fig. 2. Montaje de cromatografía en columna flash. La solución preparada de los colorantes cristal de violeta y naranja de metilo poseía una coloración marrón (Fig. 3). Luego de eluir con etanol, este fue capaz de arrastrar el naranja de metilo. Además se observa una gran afinidad del eluyente frente al colorante, el desarrollo de este colorante tuvo un corto tiempo. Además cuando se fue separando la mezcla un color amarillo bajaba mientras que un color violeta quedaba retenido en el inicio del adsorbente, desapareciendo el color marrón que formo los dos colores ya mencionados.
Fig. 3. Solución de los colorantes a separar
Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química. Laboratorio de Fotoquímica II. En la Figura 4, se puede observar la separación de los colores en donde el cristal violeta es retenido por el adsorbente mientras el etanol se lleva el naranja de metilo en la primera elución.
Fig. 4. Elución de la cromatografía en columna flash. (Naranjado de metilo). En la segunda elución con etanol/dietilamina (9:1) aumentando la polaridad, pero aun así se observo un desarrollo mucho más lento para la recolección del cristal violeta y la gran afinidad del adsorbente (Fig. 4). Más de 40mL del eluyente. Además el colorante ocupo casi todo la columna mientras se eluía (Fig. 5).
Fig. 5. Elución con etanol/dietilamina 9:1. (Cristal violeta).
CONCLUSIÓN En esta práctica se realizó la separación por columna de una mezcla de Anaranjado de metilo con Cristal Violeta. El inconveniente como se vio en el laboratorio es que para la separación de solo 1mL de la muestra de colorantes, se uso mas de 50 mL de etanol, mas de 50mL de la mezcla etanol/dietilamina y mas de dos horas de trabajo. Además los compuestos a separar solamente eran dos y para agregar eran coloreados lo que hizo mucho más fácil la separación, pero si hubiese sido una mezcla de más sustancias y además no tuviesen color, la separación se complicaría mucho más. La cromatografía por columna se emplea para la separación de mezclas o purificación de sustancias, reteniendo en su fase estacionaria (en este caso la alúmina) a algunos compuestos por su propiedad de adsorción, por la que a través de ella se hará pasar una corriente de disolventes o mezcla de disolventes (fase móvil: eluyente) que arrastrará a los compuestos constituyentes de la mezcla, haciéndoles avanzar a través de la columna. Este tipo de cromatografía se utiliza para saber en qué recipientes se encuentra un componente buscado y para determinar la cantidad de este cuantitativamente, contrario a la cromatografía por capa fina donde solo se puede hacer un análisis cuantitativo.
Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química. Laboratorio de Fotoquímica II.
BIBLIOGRAFÍA
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Agudelo A. F. Universidad del Quindío Facultad de ciencias básicas y tecnología programa de química - prácticas de laboratorio de fotoquímica II. Cromatografía en columna (C.C.)
