Practica No.5 CROMATOGRAFIA EN CAPA DELGADA Y COLUMNA
Jhon Burbano(28140219) , Marlon Riascos(27140275) Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Nariño. Sede Torobajo. Cra 18 Clle 50 , Pasto. Colombia
RESUMEN
En esta práctica se estudió y se aplicó el concepto de cromatografía, tanto de columna como de capa delgada, aplicándolas como técnicas de separación de mezclas y como técnica de análisis de los componentes de una mezcla a separar o ya separados respectivamente; utilizando la técnica de cromatografía en columna se logro la separación de la mezcla de Naranja de metilo y Violeta cristal utilizando como eluyentes etanol y etanol:trietilamina 9:1 respectivamente ; por la técnica de cromatografía de capa delgada se observo el comportamiento de los colorantes puros y de la mezcla de los dos colorantes , determinándose también su Rf : 0.79 y 0.43 para naranja de metilo y violeta cristal respectivamente, utilizando como eluyente etanol:trietilamina 1:9. INTRODUCCION
La cromatografía es una técnica de fraccionamiento que permite separar, aislar e identificar los componentes de una mezcla. La cromatografía constituye un método físico de separación en el cual los componentes a separar se distribuyen entre dos fases: una estacionaria (solida o liquida) de gran área superficial , y una fase móvil (liquida o gaseosa), esta ultima pasa a través de la fase estacionaria. La cromatografía de capa delgada (C.C.D.) es una técnica de adsorción solido-liquido, donde la fase móvil asciende por capilaridad a través de una capa delgada de adsorbente adherida a un soporte, esta técnica permite determinar la relación de frente (Rf), definido por:
Este valor se encuentra en el rango de 0 a 1, y es constante para cada compuesto, teniendo en cuenta el conjunto de variables en la cromatografía como son : tipo de adsorbente, eluyente, así como también las
condiciones de la placa, temperatura, vapor 1 de saturación, entre otras.
Figura No.1. Cromatografía de capa delgada
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La cromatografía de columna (C.C) se emplea para separación de mezclas y sustancias a escala preparativa; la fase estacionaria es ubicada en una columna y el disolvente pasa a través de ella por efecto de gravedad. Este método presenta ciertas ventajas frente a la C.C.D. , como por ejemplo, permite sembrar y separar mayor cantidad de muestra, se pueden realizar cambios secuenciales de la polaridad del disolvente de elusión, lo que 2 mejora la eficiencia de la separación. La cromatografía en columna y en capa delgada solo difieren en el medio de
soportar el adsorbente. En ambas se emplea alúmina (Al2O3) o gel de sílice (ácido silícico, SiO2.xH2O) como fase estacionaria , y una fase móvil orgánica. Los principios que se aplican a una variante de la técnica cromatografía, se aplican también a las 3 demás variantes.
Figura No.3. Proceso separación C.C.
Figura No.2 . Estructura Silica gel – interacciones con 4 algunos compuestos polares
RESULTADOS Y DISCUSION 1.Cromatografia de Columna
Para este procedimiento se utilizo como fase estacionaria sílica gel, de la cual se peso 3 g , se mezclo con etanol y se trasvaso a la columna, buscando de esta manera obtener la fase estacionaria lo más compacta posible. Se logró la separación de la mezcla de tintes, obtenido en primer lugar la fracción de naranja de metilo, se utilizo como eluyente etanol hasta observar que se ha recogido en su gran mayoría el colorante naranja de metilo; seguido de esto se agregó como eluyente la mezcla etanol:trietilamina 9:1, permitiendo así recoger el colorante violeta cristal, como se muestra en la siguiente figura:
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Analizando los resultados obtenidos se observa que en el primer paso , donde se utiliza como eluyente etanol, este permite la separación del colorante naranja de metilo; teniendo en cuenta que la adsorción se debe a interacciones intermoleculares del tipo dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido o enlaces de hidrogeno, entre el adsorbente y el soluto, para este caso el naranja de metilo, como se muestra en la figura No.4, tiene tres grupos polares como son SO 3Na y 2 aminas , mientras que el violeta cristal tiene 3 aminas ; generándose de esta manera entre el colorante naranja de metilo y la fase estacionaria fuerzas intermoleculares no tan fuertes como las de el colorante azul cristal y la silica gel..
Figura No.4.Estructura Naranja de Metilo
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Para extraer el colorante violeta cristal , se utilizo como eluyente etanol:trietilamina 9:1, debido a que según la estructura del colorante como se muestra en la figura No.5, este tendrá más afinidad con el eluyente que con la silica gel , puesto que el eluyente contiene en cierta proporción una amina, permitiendo así atraer el colorante por la disminución de fuerzas intermoleculares mayores entre el colorante y la fase estacionaria.
violeta cristal, el colorante naranja de metilo fue arrastrado por este eluyente mucho más que el colorante violeta cristal ; la proporción de trietilamina arrastró hasta cierta posición el colorante violeta cristal, por la razones ya expuestas. Con los resultados obtenidos de distancia recorrida para cada solución, se calculo el valor de Rf para cada caso así: Figura No.5. Estructura Violeta Cristal.
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2.Cromatografia de capa delgada (C.C.D)
La mezcla de colorantes, y las fracciones obtenidas de cada colorante por la técnica de cromatografía de columna, se analizaron en cromatografía de capa delgada , utilizando como adsorbente gel de sílice; debido a que los colorantes ya separados, se encontraban muy diluidos en los respectivos eluyentes, no fue posible observar las distancias recorridas por cada uno de los colorantes. Teniendo en cuenta este resultado, se analizaron por esta misma técnica la mezcla de colorantes y los colorantes puros, obteniendo los siguientes resultados:
Colorante Naranja de metilo: a = 3.1cm b = 3.9cm Colorante Violeta cristal: a = 1.7cm b = 3.9cm
Teniendo en cuenta estos resultados, se compararon los valores de Rf de los colorantes empleados: Naranja de metilo 0.79
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Violeta cristal 0.43
Por lo tanto se reafirma que el colorante Naranja de metilo es menos polar que el colorante Violeta cristal. CUESTIONARIO
La cubeta de cromatografía contenía etanol:trietilamina en una proporción 9:1, por lo tanto la proporción de etanol será mucho mayor y por la baja polaridad del naranja de metilo en comparación con el
1.Explique con base en las estructuras de los tintes, porque y como se separan los compuestos de la mezcla de tintes? La cromatografía en capa fina y de columna son las técnicas de separación e identificación de sustancias químicas colorantes, por la diferente retención que experimentan los componentes de la mezcla de tintes, al ser más o menos adsorbidos por los componentes de una fase fija, cuando son arrastrados por un disolvente. Este adsorbente, generalmente con un adhesivo,
se deposita sobre una hoja de vidrio o de otro material que actúa como soporte inerte de la capa. Intervienen los fenómenos de adsorción y disolución, por consiguiente es fundamental tener en cuenta la polaridad, tanto de las sustancias a arrastrar como del disolvente, si queremos tener una buena separación.6 2.Cual es el desarrollo múltiple y el desarrollo bidimensional en CCD?
El desarrollo múltiple implica la vaporización del disolvente después de que el frente de disolventes ha alcanzado el extremo de la hoja , seguida de la repetición del desarrollo en la misma dirección. El desarrollo bidimensional , implica el uso de dos disolventes sucesivos, el cromatograma se desarrolla primero en una dirección , se seca luego para evaporar el primer disolvente, se gira 90°, y se desarrolla 7 por segunda vez con un segundo disolvente. 3.En que consiste la cromatografía de CCD preparativa?
La cromatografía preparativa se diferencia de la técnica básica en muchos aspectos; la preparación de la capa delgada, debe hacerse con menos agua que de ordinario. Una mezcla más espesa ayuda a estabilizar el grosor de las placas que se precisa para una carga de mayor magnitud. El espesor óptimo oscila desde un mínimo de 1 mm. Hasta un máximo de 2 mm. Las placas utilizadas en cromatografía preparativa son placas grandes, de aproximadamente 20x20 cm. que permiten separar aproximadamente 1 g. de mezcla utilizando unos 35 g. de adsorbente. La siembra de la muestras realiza a lo largo de una línea recta, si al terminar la primera siembra todavía queda muestra, se seca la primera siembra y se aplica la segunda, intentando que ésta quede sobre la anterior, para así conseguir que el frente sea lo más
estrecho posible. La siembra debe realizarse a lo ancho de la placa. Una vez sembrada la muestra se desarrolla la cromatografía. Una vez localizados los compuestos, éstos se extraen de la fase estacionaria, uno a uno, con la ayuda de una espátula, sobre un papel de filtro u otro soporte. Posteriormente se coloca cada componente en un erlenmeyer, y se mezcla con un disolvente (metanol). Una vez disuelto el compuesto se filtra varias veces para separar el compuesto y la fase estacionaria. Una vez separado se elimina el disolvente (destilación), con lo cual se 8 obtiene el componente separado. 4.Que es una resina de intercambio anionica?y una resina cationica?
Las resinas de intercambio iónico, permiten el intercambio entre los iones presentes en un sólido: Resinas Cationicas: Intercambia iones positivos (cationes) Estructura con grupos funcionales ácidos (Resina ácido fuerte/ácido débil) Ej. Fuerte: Ac. Sulfónica Resinas Anionicas: Intercambia iones negativos (aniones) Estructura con grupos funcionales básicos (Resina base fuerte/base débil)9 CONCLUSIONES
Según los resultados obtenidos usando la técnica de cromatografía de columna y cromatografía de columna, se observó que la separación de las mezclas de colorantes como este caso , depende de las fuerzas intermoleculares generadas al entrar en contacto con una fase estacionaria como la silica gel , como también dependerá en gran parte de la naturaleza del eluyente, pues su composición y proporción en cuanto a mezcla de eluyente , permitirá la separación de los componentes de la mezcla.
Un aspecto importante para tener en cuenta en la separación de mezclas utilizando la técnica de cromatografía por columna , la eficiencia del método dependerá además de escoger la fase estacionaria y el eluyente adecuado, de la manera en que se empaca la fase estacionaria, pues para este caso , una manera muy efectiva de empaquetamiento fue mezclar la silica gel y el eluyente (etanol), en un beaker y posteriormente trasvasar a la columna, obteniendo una fase estacionaria muy compacta, sin presencia de fisuras, ni burbujas, permitiendo así una optima separación. Teniendo en cuenta el desarrollo de la práctica, la técnica de cromatografía por capa delgada permite en gran medida conocer el comportamiento de los constituyentes de una mezcla al ser separados por esta técnica, a pequeña escala, para según los resultados obtenidos, montar un sistema de cromatografía por columna para así llevar a cabo el proceso de separación; como también la técnica C.C.D permite verificar si la separación de los componentes de una mezcla se realizo de manera correcta , pues en el barrido realizado para cada colorante o compuesto mostrara una sola mancha, indicando una separación efectiva, y dos o varias manchas en el mismo camino de corrido, indicara una separación fallida. REFERENCIAS
[1]. Enlace web: http://organica1.org/1311/1311_6.pdf, visitado el día 29 de Abril de 2012 . [2].lamerque, A..Fundamentos teorico practicos de Química Orgánica. Ed.Encuentro Argentina, 2008. 55-64. [3].Durst, H.; Gokel, G..Química Orgánica Experimental. Ed. Reverté, España, 2007, 79.
[4].Cruz, A.; Padilla, I.; García, E.. Manual de prácticas. Laboratorio de Química Bioorganica, Academia de Química, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, México, 2009, 121. [5].Manual de Prácticas de Laboratorio de Departamento de Química Orgánica. Química Orgánica, Facultad de Farmacia, Universidad de Alcalá. [6].Enlace web: http://www.panreac.es/spanish/practicas/pr acticas24.htm, visitado el día 29 de Abril de 2012. [7].Harris, W.; Laitinen, H.. Análisis Químico , Ed.Reverte S.A., España, 1982, 550. [8]. Enlace web: http://www.textoscientificos.com/quimica/c romatografia/bidimensional, visitado el día 29 de Abril de 2012. [9].Enlace web: http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/csal as/OPIV/intercambio_ionico.pdf, visitado el día 29 de Abril de 2012.
