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Análisis Instrumental Prof. Dr. Eliel R. Romero García ® ®

Ai u7 Separaciones

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Análisis

Instrumental

Prof. Dr. Eliel R. Romero García

® ®

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VIII- Métodos de

aislamiento y

purificación

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Antecedentes

•A mediados del siglo XX la mayoría de las separaciones analíticas

se llevaban a cabo por los métodos clásicos (v.g. precipitación,

destilación y extracción), pero ahora muchas de ellas se realizan por

cromatografía y electroforesis.

•La cromatografía es un método aplicado en múltiples ramas de la

ciencia (v.g. Química analítica, Bioquímica, Ciencias de los

materiales, Química Ambiental).

•A principio del siglo XX, Mikhail Tswett separó los pigmentos

vegetales(clorofilas y xantofilas) haciendo pasar disoluciones de

estos compuestos a través de una columna de vidrio rellena con

CaCO3 finamente empacado. Las especies separadas aparecían

como bandas coloreadas en la columna por lo que le designó a su

método Cromatografía, del griego chroma «color» y graphein

«escribir».

•Múltiples premios Nóbel han sido otorgados a investigadores que

hicieron uso de técnicas cromatográficas en sus hallazgos entre

1937 y 1972.

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Generalidades

• La cromatografía agrupa un conjunto de métodos y técnicas científicas

que permiten separar compuestos estrechamente relacionados en

mezclas complejas.

• En toda separación cromatográfica, la muestra se desplaza con una

fase móvil (sea gas, líquido o fluído supercrítico), y dicha fase móvil se

hace pasar a través de una fase estacionaria con la que es inmiscible, y

que se fija a una columna o una superficie sólida.

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•Los componentes de la muestra se deberán distribuir de modo distinto

entre ambas fases, pues aquellos componentes que son retenidos

fuertemente por la fase estacionaria se moverán lentamente con el flujo

de la fase móvil; de otra forma, los componentes que se unan débilmente

a la fase estacionaria fluirán con rapidez con la fase móvil.

•En consecuencia de la misma movilidad, los componentes de la muestra

se separan en bandas o zonas discretas que pueden analizarse (de

manera cualitativa y/o cuantitativa).

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Page 7: Ai u7 Separaciones

Clasificación de los métodos cromatográficos

Los métodos cromatográficos se pueden clasificar de dos maneras:

1. Por el tipo de contacto:

• Cromatografía de columna: un tubo estrecho contiene la

fase estacionaria a través de la cual se hace pasar la fase

móvil a presión

• Cromatografía en un plano: la fase estacionaria se fija

sobre una placa plana o a los intersticios de un papel, en

donde la fase móvil se desplaza a través de la fase

estacionaria por capilaridad o gravedad

2. Por el tipo de fase móvil y estacionaria y los equilibrios de

transferencia de los solutos en las fases:

• Cromatografía de líquidos

• Cromatografía de gases

• Cromatografía de fluídos supercríticos

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Antecedentes….

Uno de los ejemplos más básicos y de importante aplicación en

los inicios de la separación y purificación de sustancias es la

cromatografía en papel

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Cromatografía en papel

Flujo de

la fase

móvil

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Aplicaciones de la cromatografía de líquidos

Exclusión por tamaño

Penetrabilidad sobre gel Filtración sobre gel

Adsorción Intercambio

iónico

Reparto

Reparto en

fase reversa

Reparto en

fase normal

102

103

104

105

106

Pes

o m

ole

cula

r

Polaridad creciente

Insoluble en agua Soluble en agua

No polar Iónico

No iónico polar

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• Gran parte de la Bioquímica moderna se basa en el uso

de métodos de cromatografía en columna y la

electroforésis para separar las biomoléculas, en particular:

1. La cromatografía de intercambio iónico

2. La cromatografía de afinidad

3. Cromatografía líquida-sólido (o de adsorción)

4. Cromatografía de exclusión molecular

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Page 15: Ai u7 Separaciones

Tipos de cromatografía de Líquidos

1. Cromatografía en fase Normal (NPC):

•Permite separar moléculas en base a su polaridad,

•Utiliza una fase estacionaria polar y una fase móvil apolar, y se utiliza cuando el compuesto

de interés es muy polar.

•El analito polar se asocia y es retenido por la fase estacionaria y la fuerza de absorción

incrementa a medida que aumenta la polaridad del compuesto y la interacción entre el

compuesto polar y la fase estacionaria polar (en comparación a la fase móvil) aumenta el

tiempo de retención.

•La fuerza de interacción no sólo depende de los grupos funcionales del compuesto de

interés, sino también por efectos estericos, útil para separar y diferenciar los isómeros

estructurales.

•El uso de disolventes más polares en la fase móvil disminuye el tiempo de retención de los

compuestos mientras que los disolventes más hidrofóbicos tienden a aumentar el tiempo de

retención.

•La NP-HPLC ya no es comumente utilizada con la aparición de la RP-HPLC por la falta de

reproductibilidad de los tiempos de retención puesto que los disolventes próticos alteran el

estado de hidratación de la silica o alúmina de la fase estacionaria.

Page 16: Ai u7 Separaciones

Tipos de cromatografía de Líquidos

2. Cromatografía en fase reversa (RPC):

• Permite separar moléculas en base a su polaridad,

• Consiste en una fase estacionaria apolar y una fase móvil de polaridad moderada.

• El principio de la cromatografía en fase reversa es semejante al de la

cromatografía en capa fina (Thin Layer Chromatography “TLC”).

• La fase estacionaria es de partículas de sílica químicamente modificadas con

hidrocarburos saturados, insaturados o aromáticos de diferentes tipos. Esto

convierte a la fase estacionaria en una matríz apolar.

• Para este tipo de cromatografías se emplean mezclas de solventes polares, tales

como agua, acetonitrilo, acetato de etilo, acetona y alcoles alifáticos.

• También se conoce como cromatografía de interacción hidrofóbica (HIC) cuando

se emplean substituyentes y matrices compatibles con fluidos biológicos, p.ej. En

la purificación de proteínas y carbohidratos.

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•En este la RPC las moléculas se retienen en la columna en virtud de las

interacciones hidrofóbicas que establecen con la sílica modificada, aunque dichas

interacciones son en general bastante débiles, son generalmente muy numerosas y

para “eluír” las moléculas es casi siempre necesario disminuir la polaridad del

disolvente; para ello se puede substituir el agua de la fase móvil con un solvente

orgánico cuya concentración se va aumentando gradualmente.

•La versatilidad y eficiencia de este tipo de cromatografía se ha visto incrementada

con el uso de sistemas de alto desempeño (HPLC, del inglés "High Performance

Liquid Chromatography") que utilizan alta presión para mejorar la resolución y

reducir los tiempos de separación.

•Los sistemas de alto desempeño pueden también emplearse en otros tipos de

cromatografías, de manera que para referirse a la cromatografía en fase reversa en

sistemas de alto desempeño se emplea la abreviatura HPLC-RPC.

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•Por ejemplo en la separación e identificación de Péptidos y aminoácidos.

•En la separación de aminoácidos y péptidos mediante fase reversa la resina

más comúnmente empleada posee una cadena lineal de 18 carbonos y se

denomina como C18.

|SiO2|-(CH2)17-CH3

•Se requiere de sistemas C18-HPLC.

•La muestra se aplica a la columna en solución acuosa acidificada con ácido

trifluoroacético, un ácido orgánico volátil y que se requiere muy puro. Para

mejorar la solubilidad de los péptidos formados por aminoácidos muy apolares

se añade al solvente un 10 a 20% de acetonitrilo (CH3CN).

•A fin de eluír de la columna los aminoácidos más apolares es necesario

aumentar la concentración de acetonitrilo en el sistema. Esto se hace en forma

gradual durante la elución, lo cual permite una gran resolución en la

separación de las moléculas.

Page 19: Ai u7 Separaciones

•El sistema C18-HPLC completo requiere, una bomba peristáltica

que inyecta la fase móvil a la columna a alta presión para que el

flujo de líquido sea adecuado, un generador de gradientes para

variar la proporción de solvente en la fase móvil y el inyector

permite la aplicación de la muestra.

•A la salida de la columna se coloca un detector (generalmente de

absorción ultravioleta o de fluorescencia) y si se desea recuperar

las moléculas que eluyen de la columna, se requiere un colector.

•En el análisis y la cuantificación de aminoácidos, la recuperación

de la muestra es innecesaria; pero cuando se separan péptidos

producto de la fragmentación de una proteína para propósitos de

secuenciación, el colector es indispensable.

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Cromatograma típico

Los picos se relacionan según su "tiempo de retención" con estándares, que permiten

identificar los aminoácidos presentes en la mezcla. La cantidad relativa de cada uno de

ellos se determina calculando el área la curva del pico correspondiente.

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1. Cromatografía de adsorción (líquido-sólido):

La fase estacionaria es un sólido sobre el que las moléculas se adhieren por un

efecto de adsorción físico-químico.

El parámetro implicado es el coeficiente de adsorción

El mecanismo de separación esta basada en la competencia de los

componentes de la muestra por los sitios activos en un absorbente como el

silicagel.

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2. Cromatografía iónica:

La fase estacionaria presenta en su superficie sitios

iónicos y la fase móvil es una disolución tampón acuosa

La fase estacionaria permite el intercambio de estos

contraiones móviles con iones de la misma carga de la

muestra.

La separación depende de los coeficientes de distribución

iónica

Page 24: Ai u7 Separaciones

Materiales de relleno de las columnas de intercambio

aniónico y catiónico (fase estacionaria)

Page 25: Ai u7 Separaciones

Cromatografía de

intercambio iónico

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3. Cromatografía de exclusión:

La fase estacionaria es un material poroso, cuyo

tamaño de poro se eligen en relación con el tamaño de

las especies por separar.

Se realiza un tamiz molecular de permeabilidad

selectiva

También designada como filtración en gel o

permeabilidad en gel, según la naturaleza acuosa u

orgánica de la fase móvil

El coeficiente de distribución se designa como

coeficiente de difusión

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The largest molecules will elute first with a volume

equal to the void volume and the smallest molecule will

elute last with a volume equal to volume 1 and volume 2

Large molecules

cannot penetrate the

pore of the matrix

and the accessible

volume for large

molecules is equal to

volume 1

Medium-sized molecules

can partially penetrate

the pore and the

apparent column

volume will be equal to

volume 1 plus part of

volume 2

Small molecules can

completely penetrate the

pore and the accessible

volume will be equal to

volume 1 plus volume 2.

Page 29: Ai u7 Separaciones

Selectividad: Distribución por el tamaño de poro

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Page 31: Ai u7 Separaciones

Cromatografía de exclusión

molecular

Page 32: Ai u7 Separaciones

•Cromatografía líquido-líquido (o de reparto):

La fase estacionaria es un líquido inmovilizado sobre un

material inerte y poroso que solo desempeña un papel de

apoyo

El proceso transcurre por impregnación

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4. Cromatografía de afinidad (de fase enlazada):

La fase estacionaria se fija covalentemente a un polímero.

La fase móvil transporta los analitos que se unen por

enlaces coordinados a la fase estacionaria para ser luego

removidas las moléculas afines por el paso de moléculas de

mucho mayor afinidad y son arrastradas por la elución.

El método se basa en un coeficiente de reparto “K” de la

disolución entre las dos fases.

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Cromatografía de afinidad

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Page 37: Ai u7 Separaciones

Aplicaciones de la cromatografía de líquidos

1. Purify protein in one day ??

Among about of dozen kinds of chromatography the most universal

and useful are:

Cromatography type Purification fold

Ion-exchange chromatography 2 - 10

Gel-filtration 2 - 3

Hydrophobic chromatography 2 - 10

Affinity and pseudo affinity chromatography up to hundreds

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Muestra

MW<2000

MW>2000

Hidrosolubles

Iónico

No iónico

IC

HPLC

pares iónicos

HPLC

fase normal

HPLC

fase inversa

Organosolubles

Polar

No polar

HPLC

fase normal

HPLC

fase normal

HPLC

fase inversa

HPLC

fase inversa

Hidrosolubles

Organosolubles

SEC

Filtración en gel

IC

HPLC

fase inversa

SEC

Permeabilidad en gel

Guía para la selección de diferentes técnicas cromatográficas

que utilizan una fase móvil líquida

Page 39: Ai u7 Separaciones

Sample Type LC Mode

Positional isomers LSC or LLC

Moderate Polarity Molecules LSC or LLC

Compounds with Similar Functionality LS or LLC

Ionizable Species IEC

Compounds with Differing Solubility LLC

Mixture of Varying Sized Molecules GCC

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II. Cromatografía de gases (GC)

•La fase móvil es un gas inerte (H, He, N2)

•Se dividen según el fenómeno aplicado en:

•Cromatografía gas-liquido:

La fase móvil es un gas y la estacionaria es un líquido

impregnado a un soporte inerte que puede ser simplemente la

pared de la columna

El coeficiente de reparto K es el implicado

•Cromatografía gas-sólido:

La fase estacionaria es un sólido poroso (grafito, gel de sílice

o aluminio) y la móvil es un gas

Efectiva para mezcla de gases y compuestos volátiles

El parámetro implicado es el coeficiente de adsorción

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Cromatógrafo de gases

Page 43: Ai u7 Separaciones

• Columna tubular abierta de pared recubierta (WCOT):

la pared interior de la columna está recubierta de una fase

estacionaria líquida.

• Columnas tubulares abiertas recubiertas de soporte

(SCOT): la fase estacionaria líquida recubre un soporte

sólido unido a la pared interior de la columna.

• Columna tubular abierta de capa porosa (PLOT): la

pared interior está recubierta de una fase estacionaria

sólida.

• Al disminuir el grosor de la fase estacionaria

1. disminuye la altura de plato

2. disminuye el tiempo de retención

3. disminuye la cantidad de analito que se puede analizar

Columnas para CG

Page 44: Ai u7 Separaciones

Cromatografía de gases: las columnas de separación

Page 45: Ai u7 Separaciones

• El teflón es un polímero prácticamente inerte usado para la CG:

-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-

Cromatografía de gases: las columnas de separación

Page 46: Ai u7 Separaciones

• CG o CL con fase estacionaria quiral (ópticamente activa) es útil para separar enantiómeros,

v.g. los L y D aminoácidos

• Las ciclodextrinas son muy útiles para estas separaciones ya que poseen una cavidad quiral

hidrófoba de 0.78 nm y otra apertura opuesta más pequeña, cuyos extremos hidroxilos se

pueden bloquear con cadenas de pentilo o trifluoroacetilo (-C(=O)-CF3) para disminuir la

polaridad de las caras. Cada enantiómero posee distinta afinidad por la cavidad interior de la

ciclodextrina, por lo que dos enantiómeros se separan a medida que pasan por la columna

• Medicamentos hidrófobos que son insolubles en agua forman complejos estables dentro de las

ciclodextrinas cuyo interior es hidrófilo, por lo que se plantea su uso en formulaciones de

medicamentos

Page 47: Ai u7 Separaciones

Aplicaciones de la CG para los distintos

tipos de columnas

Page 48: Ai u7 Separaciones

SOLVENTES

Solventes Polares

Water > Methanol > Acetonitrile > Ethanol > Oxydipropionitrile

Solvents No polares

N-Decane > N-Hexane > N-Pentane > Cyclohexane

Page 49: Ai u7 Separaciones

III. Cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)

•La fase móvil es un fluido en estado supercrítico, v.g. CO2 a

50 °C y 150 bar (15 MPa); los SFC comparten características

de líquidos y de gases

•La fase estacionaria puede ser un sólido o líquido

•Reúne las ventajas de la LC y la GC

Page 50: Ai u7 Separaciones

Los Cromatogramas

Page 51: Ai u7 Separaciones

Separación de una mezcla A y B por cromatografía de elución en columna y la

señal de salida del detector en las distintas fases de la elución

Distancia

recorrida

Page 52: Ai u7 Separaciones

• El detector responde a la concentración de los analitos y se coloca al final de la columna,

registra la señal en función del tiempo (o del volumen de la fase móvil añadido), se obtienen

una serie de picos, generando un gráfico denominado CROMATOGRAMA.

• Los cromatogramas son útiles para el análisis cualitativo y cuantitativo, puesto que la

posición de los picos en el eje del tiempo puede servir para identificar los componentes de la

muestra

•Las áreas bajo los picos proporcionan la medida cuantitativa de la cantidad de cada

componente.

Esta especie es retenida

más fuertemente, por lo

que se retrasa durante la

migración

CROMATOGRAMAS

metros

Page 53: Ai u7 Separaciones

• En ocasiones, la identificación de los compuestos moleculares por

cromatogramas es aleatoria, por lo que se recomienda asociar dos

técnicas complementarias, v.g. un cromatógrafo acoplado a

espectrómetro de masas o IR.

• Estos métodos de segundo orden permiten colectar la información de

forma independiente y determinar con certeza la composición de las

mezclas complejas o la concentración de ciertos compuestos (v.g. de

cantidades del orden de nanogramos)

Page 54: Ai u7 Separaciones

Aumento de

la separación

de las bandas

Disminución de

las velocidades

y la dispersión

de las bandas

Bandas

dispersadas

y solapadas

• El movimiento de avance por la columna aumenta la distancia entre las dos

bandas y al mismo tiempo ocurre un ensanchamiento de ambas zonas

• Conforme pasa el tiempo de recorrido se ensancha la banda de resolución de

cada componente, por lo que disminuye la eficacia de la columna

Efecto de la velocidad de migración

Page 55: Ai u7 Separaciones

• La eficacia de una columna para separar dos solutos depende, en parte, de las

velocidades relativas con las que eluyen las dos especies y son determinadas por

las constantes de equilibrio durante la distribución

• El equilibrio de distribución implica la transferencia de analito entre las fases

móvil y estacionaria

Amóvil Aestacionaria

• La constante de equilibrio K para este proceso se denomina constante de

distribución (razón de distribución o coeficiente de distribución):

• Esta ecuación se limita a la proporción directa entre las concentraciones de

soluto en la fase móvil y la estacionaria en la cromatografía lineal en donde los

cromatogramas muestran picos gaussianos simétricos y de tiempos de

retención idependientes de la concentración de analitos

Velocidad de migración

M

S

C

CK

Page 56: Ai u7 Separaciones

Factor de retención

•Cuando el factor de retención de un soluto es <<< 1 la elución

es tan rápida que es muy difícil determinar con exactitud los

tiempos de retención

• Cuando el factor de retención es del orden de 20 a 30 o mayor

los tiempos de retención son excesivamente largos

• Idealmente, se busca que las condiciones de las separaciones

de mezclas de solutos arrojen factores de retención del rango de

entre 2 y 10

Page 57: Ai u7 Separaciones

Tiempo de retención

• Es el tiempo que transcurre después de la inyección de la muestra hasta que el

pico de concentración del analito alcanza al detector y se simboliza como tR

• Se le designa tiempo muerto tM al tiempo que le toma a la muestra no retenida

alcanzar al detector. La velocidad de la muestra no retenida coincide con la

velocidad promedio del movimiento de las moléculas de la fase móvil por tanto

también se considera como el tiempo que le toma a una molécula de la fase móvil

pasar a través de la columna

Línea base

(ausencia de

analito)

En ocasiones hay picos

pequeños que corresponden a

muestras que no se retienen

Estos picos

sirven de

referencia y en

ocasiones se

adicionan

Page 58: Ai u7 Separaciones

• Cuando se disponen de sustancias mixtas, previo a

un análisis, el tiempo de retención permite identificar

las muestras comparando los tiempos de migración de

cada componente

Tiempo de retención

Page 59: Ai u7 Separaciones

Factor de retención de Kovats

El índice de retención de Kovàts para un

analito se define por:

• t’R(A)Tiempo de retención ajustado del

analito A

• t’R(N)Tiempo de retención ajustado de n-

alcano con N carbonos

• t’R(n)Tiempo de retención ajustado de n-

alcano con n carbonos (n = N + 1 carbonos)

)('log)('log

)('log)('log100100

ARtnRt

NRtARtNI

Interpolación

logarítmica de los t’R

tM

t’R(A)

t’R(N)

t’R(n)

t

Page 60: Ai u7 Separaciones

Ejemplo:

Si los tiempos de retención de son tR(CH4) = 0,5 min,

tR (octano) = 14,3 min, tR (compuesto ?) = 15,7 min y

tR (nonano) = 18,5 min, hallar el índice de retención

del compuesto desconocido.

SOLUCIÓN

15.8572.15log0,18log

8,13log2,15log100)8(100

I

Page 61: Ai u7 Separaciones

Factor de selectividad “a”

• Se define como el cociente del coeficiente de distribución de la

especie más fuertemente retenida (KB) entre el coeficiente de

distribución de la menos retenida (KA):

• Según esta definición a debe ser siempre mayor que 1; pero

también se puede determinar en función de a sus factores de

retención de los analitos o desde el cromatograma:

A

B

K

Ka

A

B

k

k

'

'a

MAR

MBR

tt

tt

)(

)(aó

Page 62: Ai u7 Separaciones

0

tM tRA tRB

A

B

t’RB

t’RA

MAR

MBR

tt

tt

)(

)(a

t’R = tiempo de retención reducido

Factor de selectividad “a”

Page 63: Ai u7 Separaciones

Comparación de curvas gaussianas en picos de un cromatograma

• Los cromatogramas reales distan mucho de presentar un pico gaussiano, puesto

que se produce una irregularidad en la concentración en la zona de depósito de la

sustancia que se encuentra en la cabeza de la columna, la velocidad de la fase

móvil es nula en las paredes de la columna y máxima en el centro de esta.

• La simetría del pico se traduce a dos parámetros: el factor de simetría (Fa) y

factor de cola (Fc), medidos al 10% de la altura

a

baF

a

bF ca

2

Picos de elución gaussianos

10%

100%

b a

Page 64: Ai u7 Separaciones

Deformaciones en los picos de elución

• Algunos picos no son ideales y presentan deformaciones hacia

la cola o hacia el frente.

• En el primer caso la cola del pico que aparece a la derecha del

cromatograma se alarga mientras el frente se acorta

bruscamente

• En la deformación hacia el frente ocurre lo contrario, pues se

muestran picos con asimetría frontal

Page 65: Ai u7 Separaciones

Deformaciones en los picos de elución

• Las causas de esta asimetría pueden ser:

1. Un coeficiente de distribución no lineal

2. La asimetría frontal suele presentarse cuando se ha

introducido exceso de muestra

• Estas distorsiones no son deseables puesto a que

conducen a peores separaciones y a tiempos de

elución no reproducibles

Page 66: Ai u7 Separaciones

El ensanchamiento de la banda

• Durante la migración de una molécula, esta presenta miles de

transferencias entre la fase estacionaria y la fase móvil, y el

tiempo que pase entre cada interacción es muy irregular y es

dependiente de la energía térmica que gane en el proceso

generando tiempos de residencia entre cada fase transitorios y a

veces largos, por tanto su migración en la columna es muy

irregular

Page 67: Ai u7 Separaciones

El ensanchamiento de la banda

• Algunas partículas se incluyen en la fase móvil

desplazándose con rapidez y otras se incorporan

accidentalmente en la fase estacionaria retrasándose su

migración.

• En consecuencia ocurre una dispersión simétrica de las

velocidades alrededor del valor medio (comportamiento de la

molécula promedio)

Page 68: Ai u7 Separaciones

El ensanchamiento de la banda

• La anchura la banda aumenta conforme se mueve a través de

la columna ya que dispone de más tiempo para que la

dispersión tenga lugar

• Por tanto, la anchura de la zona es directamente proporcional

a la permanencia en la columna e inversamente proporcional a

la velocidad de flujo de la fase móvil

Page 69: Ai u7 Separaciones

Procesos cinéticos que contribuyen al

ensanchamiento del pico

Page 70: Ai u7 Separaciones

Eficacia de la columna

• Martin y Synge aplicaron la comparativa de la columna

cromatográfica con una torre de destilación, con la analogía de que

se constituyen las columnas de múltiples capas estrechas,

discretamente contíguas, denominados platos teóricos de Craig:

Donde:

H= altura del plato teórico

N= el número de platos

L= longitud del relleno de la columna

H

LN

Page 71: Ai u7 Separaciones

Perfil del analito en el extremo final del relleno

Definición de la altura del plato (H)

• Se supone que en cada plato se establece el equilibrio de la especie entre la

fase móvil y estacionaria. El movimiento del analito a través de la columna

se trataba como una transferencia por etapas de la fase móvil equilibrada de

un plato al siguiente en una constante dinámica de adsorción-desorción. Pero

falla por no abordar el ensanchamiento de las bandas.

Detector

Concentración en

la columna

L

Eluyente

Señal

0

Page 72: Ai u7 Separaciones

Distancia

migrada (m)

Altura equivalente al plato teórico (HETP)

Es la longitud necesaria de la columna por la lograr el equilibrio de

distribución (es una medida de la eficiencia de la columna).

Platos teóricos (N)

Page 73: Ai u7 Separaciones
Page 74: Ai u7 Separaciones

• A medida que un soluto migra en la columna , ocupa una zona

al ensancharse, esta dispersión lineal sL, representada por la

varianza s2L aumenta con la distancia recorrida L:

• A partir de un pico de elución de un compuesto, del cual se

pueda medir la s2 temporal, se podrá calcular para el compuesto

la eficacia teórica N y deducir el valor de H sabiendo que

H=L/N:

LHL 2s

Eficacia de la columna

2

2

2

2

ssR

L

tLN s

t 0

señ

al

Page 75: Ai u7 Separaciones

Variables que influyen en la eficacia de la

columna

Page 76: Ai u7 Separaciones

FACTORES GENERALES QUE FAVORECEN LA

RESOLUCIÓN

1. Incrementar L

2. Disminuir el diámetro de la columna (dp)

3. Disminuir la velocidad de flujo

4. Uniformidad del relleno de la columna

5. Empacado uniforme de la columna

6. Disminuir el tamaño de la muestra

7. Seleccionar una fase estacionaria,

8. una fase móvil, y

9. una presión apropiados

10. Para la LC usar un adecuado y mejor gradiente de elución

Page 77: Ai u7 Separaciones

Factor de resolución entre dos picos R

•Se utiliza para determinar la eficiencia de la separación de dos

picos, entre mayor sea R mejor será la separación

•Se calcula a partir del cromatograma y con las ecuaciones:

22

1

1

4

1

177.1

2

21

12

2

2

kk

kkNR

k

kNR

ttR

ttR

B

BA

RR

BA

RR

AB

AB

a

a

Page 78: Ai u7 Separaciones

Efecto de la longitud de la columna en la resolución

Page 79: Ai u7 Separaciones
Page 80: Ai u7 Separaciones
Page 81: Ai u7 Separaciones

El problema general de la elución en cromatografía

Page 82: Ai u7 Separaciones

The compounds listed in Table 2 were separated on an nonpolar, 95% methyl,

5% phenylpolysiloxane column, 30 m long, 0.25 mm ID, and 0.25 micrometer

film thickness.

About 1 microliter of the hydrocarbon sample were injected. Approximately 5

nanograms (ng) of each component was injected per 1 microliter. A flame

ionization detector (FID) was used.

Page 83: Ai u7 Separaciones

Optimización del análisis cromatográfico

•La cromatografía es preferentemente usada en análisis

cuantitativo, y para esto se miden las áreas de los picos con

precisión y para esto se deben separar muy bien los picos

•La resolución R y el tiempo de elución son las dos variables

dependientes más importantes que se deben considerar

•La idea es separar lo mejor posible los compuestos en el menor

tiempo posible

•Se debe considerar un tiempo de estabilización antes de re-usar

las columnas

•La longitud de la columna define en muchas ocasiones la

resolución de las separaciones

•Si solo interesan un tipo de componentes de la mezcla se pueden

usar detectores específicos

Page 84: Ai u7 Separaciones

Optimización del análisis cromatográfico

•La cromatografía siempre se delimita a un triángulo cuyos

vértices corresponden a la resolución, velocidad y capacidad, los

tres son parámetros que se oponen.

•Una cromatografía optimizada utiliza al máximo el parámetro

más eficaz, la selectividad, localizada cerca del vértice de la

resolución.

Resolución

Capacidad Velocidad 1

2

3

La parte sombreada indica el

terreno correspondiente a la

analítica, que saca provecho

de los parámetros K, N, k, L,

a y R

Page 85: Ai u7 Separaciones

Evaluación:

1. Investigar los diferentes tipos de detectores utilizados en

los cromatógrafos de gases, líquidos y fluídos

supercríticos, así como el fundamento técnico

2. Investigar, analizar y sintetizar al menos un artículo

científico donde se aplique al menos uno de los métodos

de cromatografía de gases (gas-liq., gas-sol), de líquidos

(liq-liq, liq-sol) y de fluídos supercríticos