Cromatografía

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La cromatografía (del otro griego χρῶμα  - “ color ”) es un método para separar y analizar mezclas de sustancias , así como para estudiar las propiedades fisicoquímicas de las sustancias. Se basa en la distribución de sustancias entre dos fases  : estacionaria (fase sólida o líquida unida a un soporte inerte) y móvil (fase gaseosa o líquida, eluyente ). El nombre del método está asociado con los primeros experimentos de cromatografía, durante los cuales el desarrollador del método, Mikhail Tsvet , separó pigmentos vegetales de colores brillantes.

Historia del método

El método de cromatografía fue utilizado por primera vez por el botánico ruso Mikhail Semenovich Tsvet en 1900 . Usó una columna llena de carbonato de calcio para separar los pigmentos vegetales . El primer informe sobre el desarrollo del método de cromatografía fue realizado por Tsvet el 30 de diciembre de 1901 en el XI Congreso de Naturalistas y Médicos en San Petersburgo . El primer trabajo impreso sobre cromatografía se publicó en 1903 en la revista Proceedings of the Varsovia Society of Naturalists. El término "cromatografía" apareció por primera vez en dos trabajos impresos de Tsvet en 1906, publicados en la revista alemana Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft . En 1907 Tsvet demuestra su método a la Sociedad Botánica Alemana.

En 1910-1930, el método fue olvidado inmerecidamente y prácticamente no se desarrolló.

En 1931, R. Kuhn , A. Winterstein y E. Lederer aislaron fracciones α y β en forma cristalina a partir de caroteno crudo mediante cromatografía, lo que demostró el valor preparativo del método.

En 1941, A. J. P. Martin y R. L. M. Sing desarrollaron una nueva forma de cromatografía basada en la diferencia en los coeficientes de distribución de sustancias a separar entre dos líquidos inmiscibles. El método se denominó "cromatografía de partición".

En 1944, A. J. P. Martin y R. L. M. Sing propusieron el método de cromatografía en papel , reemplazando la columna cromatográfica por papel filtro. [una]

En 1947, T. B. Gapon, E. N. Gapon y F. M. Shemyakin desarrollaron el método de "cromatografía de intercambio iónico".

En 1952, J. Martin y R. Singh recibieron el Premio Nobel de Química por la creación de un método de cromatografía de partición.

Desde mediados del siglo XX hasta la actualidad, la cromatografía se ha desarrollado rápidamente y se ha convertido en uno de los métodos analíticos más utilizados.

Terminología

Los principales términos y conceptos relacionados con la cromatografía, así como sus áreas de aplicación, fueron sistematizados y unificados por una comisión especial de la IUPAC [2] . Según las recomendaciones de la IUPAC, el término "cromatografía" tiene tres significados y se utiliza para referirse a una sección especial de la ciencia, el proceso y el método químicos.

Modelo de distribución cromatográfica

La cromatografía se puede ver de manera simplista como una serie de pasos de equilibrio continuos que ocurren durante el proceso de separación. En una pequeña sección de la columna (" plato "), se establece un equilibrio entre la cantidad de sustancia en las fases móvil y estacionaria, que viene descrito por la constante de distribución K, característica de este tipo de sustancia. Además, esa parte de la sustancia que está en la fase móvil se transfiere con su flujo a la siguiente sección de la columna. También aquí se establece un equilibrio entre las fases. La figura 2 muestra la distribución de equilibrio de la materia con K=1 en cinco pasos sucesivos. Este modelo sirve como base para la llamada "teoría de placas". Sin embargo, debe recordarse que esta es una representación simplificada, ya que asume que en cada etapa se alcanza el equilibrio completo, lo que en realidad está lejos de ser cierto debido al movimiento continuo de la fase móvil a través de la columna. El modelo muestra que la distribución de la sustancia sobre las secciones de la columna corresponde a la distribución normal y el pico ideal en el cromatograma tiene la forma de una función gaussiana [3] .

Clasificación de los tipos de cromatografía

Hay varias formas de clasificar los métodos cromatográficos.

Según la naturaleza física de las fases estacionaria y móvil

  1. Cromatografía líquida (si la fase móvil es líquida). La cromatografía líquida, a su vez, se puede dividir según el estado de agregación de la fase estacionaria en fase sólido-líquido (TLC)  - la fase estacionaria es sólida y cromatografía en fase líquido-líquido (LLC)  - la fase estacionaria es líquida. La HPLC a menudo se denomina cromatografía de partición. El método de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) es uno de los métodos más efectivos para el análisis y separación de mezclas complejas. El principio de la separación cromatográfica también subyace a una serie de procesos tecnológicos. El principio de la cromatografía líquida es separar los componentes de una mezcla en función de la diferencia en su distribución de equilibrio entre dos fases inmiscibles, una de las cuales es estacionaria y la otra es móvil. Una característica distintiva de la HPLC es el uso de adsorbentes de alta presión (hasta 400 bar) y de grano fino (hasta 1,8 µm). Esto le permite separar mezclas complejas de sustancias de forma rápida y completa (tiempo de análisis promedio de 3 a 30 minutos).
  2. Cromatografía de gases (si la fase móvil es gaseosa). La cromatografía de gases, según el estado de agregación de la fase estacionaria, se divide en adsorción de gases (GTC, GAC) y gas-líquido (GLC) o distribución de gases .

Dependiendo del método de mover los sorbatos a lo largo de la capa absorbente

  1. Revelador (eluyente)  - al usarlo, una muestra de la mezcla en estudio se inyecta en una porción en el punto de partida (a la entrada de la columna) en una boquilla de separación (sorbente). Bajo la acción del flujo de la fase móvil, la zona de la muestra se mueve a lo largo de la columna y las tasas de movimiento de los componentes individuales de la muestra son inversamente proporcionales a los valores de las constantes de distribución que les corresponden.
  2. Frontal  : en este caso, la mezcla separada ingresa continuamente a la capa absorbente en el punto de inicio y, por lo tanto, en realidad desempeña el papel de una fase móvil.
  3. Desplazamiento  : el método de separación por el método de desplazamiento es similar al método de separación por el método de revelado, pero sin el uso de un eluyente no adsorbente (fase móvil). El movimiento de las zonas cromatográficas se logra desplazando los componentes de la mezcla siendo separados por una sustancia que absorbe más fuertemente que cualquiera de estos componentes. Cada componente de esta muestra desplaza componentes que interactúan con la fase estacionaria con menos fuerza que ellos mismos.
  4. La electrocromatografía  es un proceso cromatográfico en el que el movimiento de partículas cargadas se lleva a cabo bajo la acción de un campo eléctrico aplicado . La velocidad de movimiento de las partículas está determinada por su masa y carga.

Para fines analíticos, el método de eluyente (revelado) de cromatografía es el más utilizado.

Dependiendo de la naturaleza del proceso que determina la distribución de sorbatos entre las fases móvil y estacionaria

  1. Cromatografía de adsorción : la separación por adsorción se basa en la diferencia en la capacidad de adsorción de los componentes de la mezcla en un adsorbente dado.
  2. Cromatografía de partición : la separación se basa en la diferencia de solubilidad de los sorbatos en las fases móvil y estacionaria o en la diferencia de estabilidad de los complejos resultantes.
  3. Cromatografía de intercambio iónico: la separación se basa en la diferencia en las constantes de equilibrio de intercambio iónico.
  4. Cromatografía de precipitación - separación basada en la diferente solubilidad de los precipitados en la fase móvil.
  5. Cromatografía de afinidad : basada en la interacción bioespecífica de componentes con un ligando de afinidad ;
  6. Cromatografía de exclusión por tamaño : la separación se basa en la diferencia y la permeabilidad de las moléculas de las sustancias que se van a separar en la fase estacionaria. Los componentes se eluyen en orden decreciente de su peso molecular.

Dependiendo del mecanismo de sorción

La cromatografía se divide en molecular, tamiz, quimisorción e intercambio iónico. En cromatografía molecular, la naturaleza de las fuerzas de interacción entre la fase estacionaria (sorbente) y los componentes de la mezcla que se separa son fuerzas intermoleculares del tipo de van der Waals.

La cromatografía de quimisorción incluye la cromatografía redox sedimentaria, de formación de complejos (o de intercambio de ligandos). La causa de la sorción en la cromatografía de quimisorción son las reacciones químicas correspondientes.

Según la técnica de ejecución (la naturaleza del proceso)

Divida la cromatografía en:

  1. columna (la fase estacionaria está en la columna);
  2. planar (planar): papel y capa delgada (fase estacionaria: una hoja de papel o una capa delgada de sorbente sobre una placa de vidrio o metal);
  3. capilar (la separación ocurre en una película líquida o una capa absorbente colocada en la pared interna del tubo);
  4. cromatografía en campos (fuerzas eléctricas, magnéticas, centrífugas y otras).

Dependiendo del propósito del proceso cromatográfico

Hay cromatografía analítica, no analítica, preparativa e industrial. La cromatografía analítica está diseñada para determinar la composición cualitativa y cuantitativa de la mezcla en estudio.

Según el estado de agregación de las fases

Presión de trabajo

Según el mecanismo de interacción

Por finalidad

Según el método de inyección de la muestra

La variante más utilizada de la cromatografía analítica . La mezcla analizada se inyecta en la corriente de eluyente en forma de pulso . En la columna, la mezcla se separa en componentes separados, entre los cuales hay zonas de la fase móvil.

La mezcla se alimenta continuamente a la columna, mientras que a la salida de la columna solo se puede aislar en forma pura el primer componente menos retenido. Las zonas restantes contienen 2 o más componentes. Un método relacionado es la extracción en fase sólida (concentración de sorción).

Después de alimentar la mezcla a separar, se introduce en la columna una sustancia desplazante especial, que se retiene más fuerte que cualquiera de los componentes de la mezcla. Se forman zonas de sustancias separadas adyacentes entre sí.

Tipos separados de cromatografía

Véase también

Notas

  1. ↑ Azimov A. Breve historia de la química. / por De inglés. V. M. Abashkin. - M .: ZAO Tsentrpoligraf, 2002. - S. 193. - ISBN 5-9524-0036-1 .
  2. ↑ Nomenclatura para cromatografía  (neopr.)  // Pure and Appl. química . - 1993. - T. 65 , N º 4 . - S. 819-872 .
  3. ↑ Cromatografía de gases práctica: una referencia completa . Berlina. — 1 recurso en línea (xv, 902 páginas) p. — ISBN 9783642546402 .
  4. ↑ http://media.iupac.org/publications/analytical_compendium/Cha09sec212.pdf

Fuentes

Enlaces

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