Universidad Autónoma de Yucatán Facultad de Química Campus de ciencias de la salud Métodos ópticos, electroquímicos y cromatográficos Actividad 2 EQUIPO Bacab Méndez María José Díaz Manzanero Lucía Grijalva Arévalo Yajayra Puc Quintal Eduardo Viernes 23 de mayo de 2014 MÉRIDA, YUCATÁN, MÉXICO 2014 Parámetro, tipos de cromatografía y la importancia en el análisis químico en métodos instrumentales y no instrumentales En la práctica, la cromatografía se divide en varias clases: 1. Cromatografía de adsorción. Es la forma más antigua de la cromatografía, en la cual se utiliza una fase estacionaria sólida y una fase móvil líquida o gaseosa. El soluto puede adsorberse en la superficie de las partículas sólidas. El equilibrio entre el estado y la solución es la causa de la separación de las moléculas de soluto. 2. Cromatografía de reparto: En esta técnica, una fase estacionaria forma una película delgada en la superficie de un soporte sólido. El soluto se equilibra entre este líquido estacionario y una fase móvil líquida o gaseosa. 3. Cromatografía de intercambio iónico: aniones o cationes se unen covalentemente a la fase estacionaria sólida, por lo común una resina. Los iones de soluto, de carga opuesta a los de la fase estacionaria, son atraídos por esta última mediante una fuerza electrostática. La fase móvil es un líquido. 4. Cromatografía de exclusión molecular: No existen interacciones por atracción entre la fase estacionaria y el soluto. La fase móvil líquida o gaseosa para a través de un gel poroso. Los poros son suficientemente pequeños para excluir las moléculas grandes de soluto, pero no las pequeñas. La corriente de moléculas grandes pasa sin penetrar en el gel. Esta técnica también se conoce como cromatografía de filtración en gel o de permeación en gel. 5. Cromatografía por afinidad Se utilizan interacciones altamente específicas entre un tipo de moléculas de soluto y otras moléculas que se unen (inmovilizan) covalentemente a la fase estacionaria. Cada uno de los tipos de cromatografía está sujeto a ciertos parámetros, los cuales se describen a continuación: Tiempo muerto (tM): Es el tiempo que se requiere para que una especie no retenida pase a través de una columna. Este tiempo proporciona una medida de la velocidad promedio de la migración de la fase móvil y es un parámetro importante para la identificación de los picos de los analitos. Tiempo de retención (tR): Es el tiempo entre la inyección de una muestra y la aparición, del pico de un soluto en el detector de la columna cromatográfica. Los tiempos de retención no son reproducibles, ni siquiera en una misma columna cromatográfica. Tiempo de retención ajustado (T’i): Se define como el tiempo de retención menos el tiempo muerto. Es el tiempo que transcurre entre la aparición de la señal que corresponde a un componente inerte y a la del componente considerado. T’i =tR - tM Tiempo de retención relativa (rip): Es la razón entre los tiempos de retención corregidos del componente considerado, i, y de otro, p, que se toma como patrón de referencia. 𝑟𝑖𝑝 = 𝑡𝑖′ 𝑡𝑝′ Volumen de retención de un componente (VR): Es el volumen necesario de fase móvil para transportar el soluto de un extremo a otro del sistema cromatográfico. Se define como: VR = tR-Fm Donde VR es el volumen de retención expresado como el producto del tiempo de retención de un componente (tR) y el flujo de la fase móvil (Fm). Y el flujo de fase móvil se define como: 𝜋 ∙ 𝑑2 𝐹𝑚 = ∙𝜀 4 Donde d es el diámetro interior del soporte utilizado y ε es la porosidad de la fase estacionaria, que suele tener un valor de 4 para empaquetamientos sólidos. Resolución cromatográfica (R): Es una medida cuantitativa del grado de separación entre los dos picos cromatográficos, A y B y se define como: 𝑅= 𝑡𝑟𝐵 − 𝑡𝑟𝐴 2∆𝑡𝑟 = 0.5 (𝑤𝐵 + 𝑤𝐴 ) 𝑤𝐵 + 𝑤𝐴 El grado de separación entre dos picos mejora cuando R aumenta. Como la resolución es una medida cuantitativa de una separación satisfactoria, constituye una forma útil de determinar si un cambio en las condiciones experimentales permitirá una mejor separación. Factor de capacidad (k’): Medida de la fortaleza con que la fase estacionaria retiene un soluto dado. Este puede determinarse en el cromatograma midiendo el tiempo muerto de la columna tm y el tiempo de retención del soluto, tr. De manera ideal el factor de capacidad para los solutos de la mezcla deben de estar en un intervalo de entre 1 y 5. Este se cacula a partir de la constante de distribución del soluto D y los volúmenes de las fases móvil y estacionaria. 𝑘′ = 𝐷 𝑘′ = 𝑉𝑒 𝑉𝑚 𝑡𝑟 − 𝑡𝑚 𝑡𝑚 Es la cantidad más importante en cromatografía en columna. Relaciona el equilibrio de distribución de la muestra dentro de la columna con las propiedades termodinámicas de la columna y con la temperatura. Factor de selectividad: Cociente de los factores de capacidad de dos solutos que muestra la selectividad de la columna uno de ellos (α) 𝛼= 𝑘𝐵′ 𝑡𝑟,𝐵 − 𝑡𝑚 ′ = 𝑘𝐴 𝑡𝑟,𝐴 − 𝑡𝑚 Proporciona una medida de qué tan bien serán separados dos analitos en una columna. Plato teórico: Medio cuantitativo para evaluar la eficacia de una columna y que consiste en tratar una columna como si estuviera compuesta de pequeñas zonas, o platos, en las que tienen lugar el reparto entre las fases móvil y estacionaria. La eficacia de una columna mejora con el aumento del número de platos teóricos o con la disminución de la altura del plato teórico. El número de platos teóricos se define como 𝑁= 𝐿 𝐻 Donde L es la longitud del empaque de la columna, H la altura de un plato teórico y N el número de platos teóricos. La altura de un plato teórico se define como la varianza por unidad de longitud de la columna. El número de platos teóricos de una columna cromatográficas se obtiene mediante 𝑡𝑟 2 𝑁 = 16 ( ) 𝑤 w es el ancho de las base del pico. Las separaciones cromatográficas pueden ser optimizadas mediante los parámetros descritos, y es en esta posibilidad donde recae la importancia de su conocimiento. Una vez definido el factor de capacidad, la selectividad y la eficacia de la columna, estos términos pueden variarse, de manera más o menos independiente, para obtener la resolución y el tiempo de análisis deseado para un par de solutos. Una de las formas más sencillas de mejorar la resolución consiste en ajustar el factor de capacidad para el soluto B. En cromatografía gaseosa esto se consigue haciendo ajustes crecientes del factor de capacidad en función del tiempo con la programación de temperatura. En cromatografía líquida se obtiene el mismo efecto aumentando la fuerza del disolvente de la fase móvil, a lo que se le conoce como elución a gradiente. Los cambios de selectividad son posibles si las condiciones cromatográficas se alteran de una forma más selectiva para uno de los solutos. En la cromatografía gaseosa, los ajustes de α suelen hacerse cambiando la fase estacionaria, mientras que en la cromatografía líquida se utiliza el cambio de composición de la fase móvil. La forma más fácil de aumentar el número de platos teóricos consiste en duplicar la longitud de la columna, sin embargo también aumenta el tiempo de análisis. Una forma más deseable consiste en reducir a la mitad de la altura del plato teórico, consiguiendo así la resolución deseada sin variar el tiempo de análisis. Conclusión En un sistema cromatográfico estable, el tiempo de retención de un soluto particular es constante, y por lo tanto puede utilizarse para identificar ese soluto. Así, aunque la cromatografía es primordialmente una técnica de separación, es posible identificar los compuestos separados de una mezcla compleja por medio de sus tiempos de retención. Los tiempos de retención pueden predecirse a partir de los tiempos conocidos de otros miembros de la serie homóloga. La probabilidad de una coincidencia exitosa en los valores de los tiempos de retención depende de la muestra, y por tanto de la aptitud para prever la presencia de compuestos específicos. El método de las adiciones estándar se puede utilizar para verificar el tiempo de retención del compuesto en cuestión. El tiempo de retención del pico en la muestra no debe cambiar después de efectuada la adición con respecto al valor original si ambos compuestos (el problema y el estándar añadido) son el mismo. Cuando no se tienen disponibles los compuestos de referencia debe recurrirse a la información estructural independiente que proporcionan otras técnicas espectroscópicas. En muchos casos la identificación de compuesto puede hacerse aislando el pico durante la obtención del cromatograma y analizándolo a continuación por un método suplementario. La espectrometría de masas se ha acoplado con éxito a la cromatografía tanto de gases como líquida. La información que se puede obtener incluye el peso molecular y la fórmula empírica, información y confirmación de la estructura.