2.2B: Teoría General de Separación

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 74038

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Las principales técnicas cromatográficas (cromatografía en capa fina, cromatografía en columna y cromatografía de gases) siguen los mismos principios generales en términos de cómo son capaces de separar las mezclas.

En todos los métodos cromatográficos, primero se aplica una muestra sobre un material estacionario que absorbe o adsorbe la muestra: la adsorción es cuando moléculas o iones en una muestra se adhieren a una superficie, mientras que la absorción es cuando las partículas de la muestra penetran en el interior de otra material. Una toalla de papel absorbe agua porque las moléculas de agua forman fuerzas intermoleculares (en este caso enlaces de hidrógeno) con la celulosa en la toalla de papel. En cromatografía, una muestra se adsorbe típicamente sobre una superficie, y puede formar una variedad de fuerzas intermoleculares con esta superficie.

Después de la adsorción, la muestra se expone entonces a un líquido o gas que viaja en una dirección. La muestra puede superar sus fuerzas intermoleculares con la superficie estacionaria y transferirse al material en movimiento, debido a alguna atracción o energía térmica suficiente. La muestra posteriormente se readsorb al material estacionario, y la transición entre los dos materiales en un equilibrio constante (Ecuación\ ref {1}). Si va a haber alguna separación entre componentes en una mezcla, es crucial que haya muchos “pasos” de equilibrio en el proceso (resumidos en la Figura 2.3).

\[\ce{X}_\text{(stationary)} \leftrightharpoons \ce{X}_\text{(mobile)} \label{1}\]

El material sobre el que se adsorbe la muestra se conoce como la "fase estacionaria" porque retiene la posición de la muestra. El material en movimiento se llama la "fase móvil" porque puede hacer que la muestra se mueva de su posición original.

Figura 2.3: Secuencia de cromatografía genérica para el compuesto X: a) Adsorción, b) Exposición a una fase móvil, c) La muestra X rompe su unión a la fase estacionaria, d) Movimiento con la fase móvil, e) Reunión a la fase estacionaria. Los pasos c-e son pasos de equilibrio y se repiten constantemente.

El principio principal que permite que la cromatografía separe los componentes de una mezcla es que los componentes pasarán diferentes cantidades de tiempo interactuando con las fases estacionaria y móvil. Un compuesto que pasa una gran cantidad de tiempo móvil se alejará rápidamente de su ubicación original, y se separará de un compuesto que pasa una mayor cantidad de tiempo estacionario. El principio fundamental que determina la cantidad de tiempo empleado en las fases es la fuerza de las fuerzas intermoleculares experimentadas en cada fase. Si un compuesto tiene fuertes fuerzas intermoleculares con la fase estacionaria, permanecerá adsorbido durante más tiempo que un compuesto que tenga fuerzas intermoleculares más débiles. Esto hace que los compuestos con diferentes fortalezas de fuerzas intermoleculares se muevan a diferentes velocidades.

La manera en que estas ideas generales se aplican a cada técnica cromatográfica (cromatografía en capa fina, cromatografía en columna y cromatografía de gases) se explicará con mayor detalle en cada sección.