CROMATOGRAFÍA (parte I)

Presentación del tema: "CROMATOGRAFÍA (parte I)"— Transcripción de la presentación:

1 CROMATOGRAFÍA (parte I)
Graciela Escandar

2 La elución en cromatografía en columna Resolución
TEMAS A DESARROLLAR Conceptos generales Clasificación La elución en cromatografía en columna Resolución Sistemas cromatográficos (reparto, adsorción, intercambio iónico y exclusión molecular) Cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) Cromatografía de gases

3 chroma = color graphé = escribir
Origen A principios del siglo XX, el botánico ruso Tswett separó pigmentos vegetales pasando soluciones de estos pigmentos por una columna de vidrio empaquetada con CaCO3. Las especies separadas aparecían como bandas de colores, lo que dio origen al nombre del método chroma = color graphé = escribir

4 Un sistema cromatográfico consta de dos fases
Fase móvil (líquida o gaseosa): contiene los componentes a separar y fluye a través de la fase estacionaria Fase estacionaria (líquida o sólida): a través de la cual fluye la fase móvil y donde quedan momentáneamente retenidos los componentes de la muestra

5 Definición Cromatografía: técnica separativa donde los componentes de una muestra se distribuyen entre dos fases (FM y FE), como consecuencia de su diferente afinidad hacia dichas fases. La separación se basa en las distintas velocidades de migración de los analitos, determinadas por el tiempo que permanecen en cada fase

6 Clasificación FM FE Método Interacción Líquida Gaseosa
L-L y L-FL líquida sólida resina i.i. gel poroso otras partición L-L adsorción L-S Líquida (cromatografía líquida) intercambio iónico Inter. Iónico tamizado exclusión reacción específica afinidad Gaseosa (cromatografía gaseosa) G-L y G-FL partición G-L adsorción G-S Fluido supercrítico (cromatografía de fluidos supercríticos)

7 Clasificación De acuerdo a la disposición física de la FE Planar
Columna papel capa delgada

8 Cromatografía en columna: elución
Muestra FM FM FM FM Detector A + B B A B A B A B t0 t1 t2 t3 t4 Análisis cualitativo y cuantitativo

9 Objetivo de la cromatografía
resolver los componentes de una muestra Cromatograma con picos no resueltos Mejora por aumento en la separación de bandas Mejora por disminución del ancho de bandas

10 Distribución de A y B dentro de la columna
1 t t 2 B A Concentración (CE) 3 t B A Distancia de migración (L) El ensanchamiento de cada banda se produce a una velocidad menor que su desplazamiento → se logran separaciones exitosas

11 Teorías del proceso cromatográfico
La teoría del proceso cromatográfico debe explicar las variables que influyen en la velocidad de migración de los analitos y en el ensanchamiento de las bandas Teoría de los platos: concepto de N y H (similitud con columna de destilación fraccionada). Explica la forma gaussiana de las bandas pero no su ensanchamiento durante el proceso cromatográfico. Teoría cinética: La columna opera en situación de no-equilibrio. Nuevo concepto de N y H

12 Cromatograma t´ t SEÑAL DETECTOR t TIEMPO compuesto no retenido por FE
analito

13 Isotermas de reparto y adsorción
Cromatografía líquida Cromatografía de adsorción CM mda/mte CE CM masa adsorbida/masa adsorbente

14 Constantes termodinámicas
K = CE CM Mide la distribución del analito entre FE y FM Constante de reparto Factor de retención (factor de capacidad) k = nE nM Describe la velocidad de migración del analito en la columna Mide la selectividad de la columna de un analito respecto a otro Factor de separación (factor de selectividad) a = kB kA

15 Relación entre las constantes termodinámicas y el tiempo de retención
velocidad lineal del soluto v = L/tR velocidad lineal de la FM u = L/tM velocidad relativa del analito dentro de la columna L/tR v/u = tM/tR v/u = L/tM La velocidad relativa también se puede definir a partir de la fracción molar del soluto en la FM v/u = nM nM + nE = 1 1 + nE/nM = 1 + k 1

16 Relación entre las constantes termodinámicas y el tiempo de retención
velocidad relativa = 1 + k 1 v/u v/u = tM/tR Igualando los segundos miembros de ambas expresiones tM tR 1 + k 1 = tR - tM tM k = tR = tM (1 + k) tR = tM (1 + K VE/VM)

17 Ancho de banda señal detector tiempo punto de inflexión t W= 4t

18 Parámetros relacionados con el ancho de banda
Eficiencia N y H N = L/H N = 16 (tR/W)2

19 N = 16 (tR / W)2 H = s2 /L s L s t t tR L tR = Demostración = s t L tR
H t L tR = 2 recordando que: W = 4t t = W/4 H W L tR = 2 N L tR H W = 16 2 N = 16 (tR / W)2

20 Ecuaciones relacionadas con la eficiencia
Relacionan la altura de plato teórico con los procesos dispersivos que ocurren dentro de la columna (A, B y C) y la velocidad de la fase móvil Ecuación de van Deemter H = A + B/m + Cm resistencia a la transferencia de masa difusión en remolino difusión longitudinal Otra ecuación H = A + B/m + CEm + CMm

21 A = 2  dp Difusión en remolino diámetro medio de partículas
3 3 2 2 1 1 A = 2  dp constante de empaque diámetro medio de partículas

22 Difusión longitudinal
Dirección de FM factor de obstrucción B = 2  DM coeficiente difusión del analito en FM

23 Resistencia a la transferencia de masa
Desde y hacia la FE: CE dirección de elución FM t1 FE FM t2 FE

24 Resistencia a la transferencia de masa
2 f D k) (1 qkd C + = FE líquida 2 d E k) (1 k 2t C + = FE sólida

25 Resistencia a la transferencia de masa
Dentro de la FM: CM soporte M 2 c p D ) d , f(d C m =

26 Ecuación de van Deemter
H = A + B/m + CEm + CMm m H CEm CMm H mínimo A B/m m óptimo

27 Resolución 2 D t r (W A + W B ) R = k B R = 1+ a-1 a 4 N

28 Optimización de la columna
aumentar la separación entre bandas (DtR) disminuir el ancho de bandas Modificar variables termodinámicas (K, k y a) modificando FM, FE y temperatura Modificar variables que permiten ↓H y ↑N (ecuación tipo van Deemter)