UN cromatografia è una tecnica di separazione in cui le sostanze vengono separate in base alla loro affinità per le due fasi presenti nel metodo: una fase fissa, detta stazionaria, e un'altra fase mobile, che sfocia in un punto specifico del sistema. Una tecnica così ampiamente utilizzata consente anche l'identificazione e l'isolamento di sostanze presente a miscela.
Esistono fondamentalmente due tipi di questa tecnica: in strato sottile e in colonna. All'interno della cromatografia su colonna ci sono tecniche più moderne, come la cromatografia liquida ad alte prestazioni (Clae) e la gascromatografia. Entrambi sono stati ampiamente utilizzati in metodi di separazione e identificazione dei componenti nell'industria chimica.
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Riassunto sulla cromatografia
La cromatografia è un metodo fisico di separazione delle miscele in cui i componenti sono disposti in una fase fissa e in un'altra fase mobile, che è diretta verso un punto specifico.
La fase fissa della cromatografia è chiamata fase stazionaria.
La cromatografia consente, oltre alla separazione dei componenti, di isolare e identificare i componenti della miscela.
Perché avvenga la separazione, la fase mobile deve entrare in contatto con la fase stazionaria. In questo modo i componenti vengono separati in base alle loro affinità con ciascuna fase.
Fondamentalmente, ci sono due tipi di cromatografia: strato sottile e colonna.
La cromatografia su colonna può avere una fase mobile liquida o gassosa.
A cosa serve la cromatografia?
La cromatografia è A metodo fisico di separazione delle miscele in cui i componenti da separare sono distribuiti in due fasi distinte, una delle quali è detta stazionaria (fissa) e l'altra detta mobile, che si muoverà in una direzione definita. Le sostanze, precedentemente miscelate, verranno distribuite attraverso queste fasi, dimostrando la separazione.
questa tecnica permette non solo di separare i componenti della miscela, ma anche di isolare e, molte volte, identificare i componenti appartenenti alla miscela. A volte, la separazione effettuata mediante cromatografia non è realizzabile con un altro metodo e, pertanto, si mostra come una tecnica di largo uso in diversi rami della scienza.
Come avviene la cromatografia?
Sebbene esistano molti tipi di cromatografia, ogni tecnica cromatografica lo è in base al principio della conservazione selettiva. In questo caso la miscela viene applicata alla fase stazionaria e, successivamente, viene posta la fase mobile. A contatto, la fase mobile trascina i componenti e, per le diverse affinità che le sostanze della miscela hanno con la fase stazionaria, si ottiene una separazione. Cioè i componenti della miscela che hanno maggiore affinità con la fase mobile saranno trasportati da questa con maggiore mobilità, mentre quelli con minore affinità per la fase mobile avranno bassa mobilità.
Nell'immagine sopra, la fase mobile è composta da un solvente liquido, che sale per capillarità in un ruolo, che svolge il ruolo di fase stazionaria. Il campione, dopo l'interazione con il solvente, si separa. Più il componente attraversa, maggiore è la sua interazione con la fase mobile.
La fase stazionaria può essere costituita da un solido o da un liquido fissati in un solido o in un gel, consentendo l'impaccamento della colonna o mediante distribuzione in un film, un vetro o a lama. La fase mobile è costituita da un fluido, che può essere liquido o gassoso.
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Tipi di cromatografia
Fondamentalmente, Esistono due tipi di cromatografia: Cromatografia su Strato Sottile (TLC) e Cromatografia su Colonna. Maggiori dettagli di entrambi saranno elencati di seguito.
cromatografia su strato sottile
Chiamata anche cromatografia planare, In questa modalità, la fase stazionaria viene adsorbita su una superficie piana.. Tra i suoi vantaggi ci sono il basso costo, la velocità nella separazione, nonché la facilità di ripetizione, esecuzione e comprensione.
In generale, la fase stazionaria è costituita da un adsorbente polare (come silice, allumina, cellulosa e poliammide), che aderisce alla superficie di una lastra (il più delle volte vetro). Tuttavia, esiste già la commercializzazione di lastre già pronte, in cui il materiale adsorbente è attaccato ad altri materiali, come alluminio, che si traduce in un materiale più uniforme con diversi spessori, garantendo una separazione più soddisfacente.
Poiché la fase stazionaria è di natura polare, è interessante che la fase mobile abbia un carattere antagonistico, cioè apolare o molto poco polare. Tuttavia, la selezione della fase mobile non è molto semplice, richiedendo analisi precedenti per avere una buona separazione dei componenti.
Di seguito, abbiamo il risultato di una cromatografia su strato sottile. Notare i componenti separati su tutta la linea. Quello che ha percorso un percorso più breve ha una maggiore affinità con la fase stazionaria.
cromatografia su colonna
In quel caso, la fase stazionaria è posta in un tubo cilindrico. Il diametro del tubo dipenderà dal rigore tecnico da adottare nella separazione. La fase mobile, detta anche eluente, passa attraverso la fase stazionaria e può essere allo stato liquido o gassoso. Quando si lascia la colonna, l'eluente viene chiamato eluato.
In questa tecnica, il campione viene applicato alla parte superiore della colonna. La fase mobile può essere posizionata in due modi: formando una pasta con la fase stazionaria, che è nota come riempimento a umido della colonna, o applicazione diretta sul campione, noto come riempimento a umido della colonna. modo secco. Il primo componente a raggiungere il fondo della colonna (che eluisce per primo) è quello con la più alta affinità per la fase mobile.
Nella cromatografia su colonna con eluente liquido, c'è la cosiddetta cromatografia liquida ad alta prestazione (Clae, o HPLC, che viene dall'inglese cromatografia liquida ad alta prestazione). In Clae vengono utilizzate colonne metalliche, oltre a quelle alte pressioni sulla fase mobile e temperature leggermente al di sopra della temperatura ambiente. Ultimamente, l'apparato di Clae è stato accoppiato con spettrometri di massa. Tali spettrometri hanno la funzione di aumentare l'affidabilità della separazione cromatografica, in quanto consentono di confermare l'identità delle sostanze separate, oltre che di quantificarle.
L'identificazione delle sostanze mediante cromatografia era più difficile senza l'uso di uno spettrometro di massa, come veniva fatto considerando fondamentalmente il tempo di ritenzione, qualcosa che non è specifico di un composto (altri composti possono avere lo stesso tempo ritenzione).
Vedi un apparato Clae sotto. Le bottiglie, in alto, sono costituite dalla fase mobile. Ai livelli sottostanti si trovano la pompa ad alta pressione e la colonna di fase stazionaria. Alla fine c'è un rivelatore.
In gascromatografia (GC), a gas trascinamento inerte, come un gas nobile o azoto, come fase mobile. La fase stazionaria può essere un solido o un liquido non volatile. I componenti da separare sono costituiti da gas o liquidi volatili.
La colonna è un capillare, con un diametro inferiore a 1 millimetro, ma con una lunga lunghezza, compresa tra 25 e 30 metri. UN tecnica consente la separazione di decine di sostanze dallo stesso campione. Come Clae, è comune anche che uno spettrometro di massa sia accoppiato a un dispositivo GC.
Di seguito è riportata una rappresentazione tridimensionale di un apparato gascromatografico. Il gas di trasporto è nel cilindro, mentre il campione viene iniettato attraverso la siringa. Il tubo verde a spirale è costituito dalla colonna, che è collegata a un rivelatore.
Esercizi risolti sulla cromatografia
domanda 1
(Uerj 2018) La cromatografia è una tecnica per separare le sostanze organiche attraverso la polarità delle loro molecole. Supponiamo che un colorante naturale sia stato analizzato con questa tecnica e che la sua composizione contenga le seguenti sostanze:
Dopo la separazione cromatografica, le molecole del colorante sono state divise in due fasi: nella prima sono state identificate le molecole con gruppi polari; nel secondo, la molecola apolare.
La sostanza presente nella seconda fase è indicata da:
(LÀ
(B)II
(C)III
(D) IV
Risposta: Lettera A.
Una molecola apolare è quella con il minor numero di atomi o gruppi con atomi molto elettronegativi. In questo caso, la molecola che meglio soddisfa questo criterio è la molecola I.
Domanda 2
(Enem 2017) La cromatografia su carta è un metodo di separazione basato sulla migrazione differenziale dei componenti di una miscela tra due fasi immiscibili. I componenti del campione vengono separati tra la fase stazionaria e la fase mobile in movimento sulla carta. La fase stazionaria è costituita da cellulosa praticamente pura, che può assorbire fino al 22% di acqua. È l'acqua assorbita che funziona come fase stazionaria liquida e che interagisce con la fase mobile, anch'essa liquida (ripartizione liquido-liquido). I componenti in grado di formare interazioni intermolecolari più forti con la fase stazionaria migrano più lentamente.
Una miscela di esano con il 5% (V/V) di acetone è stata utilizzata come fase mobile nella separazione dei componenti di un estratto vegetale ottenuto dai peperoni. Supponiamo che questo estratto contenga le sostanze rappresentate.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Analisi dei pigmenti di pepe mediante cromatografia su carta. Nuova Chimica a Scuola, n. 29 agosto 2008 (adattato).
La sostanza nella miscela che migra più lentamente è (a)
A) licopene.
B) α-carotene.
C) γ-carotene.
D) capsorubina.
E) α-criptoxantina.
Risposta: Lettera D.
La molecola che ha maggiore interazione con la cellulosa (fase stazionaria e carattere polare, poiché ha il 22% di acqua) migrerà più lentamente. Quindi, tra le molecole, quella con il maggior carattere polare è la capsorubina, poiché presenta un maggior numero di atomi o gruppi di atomi con elevata elettronegatività.
Di Stefano Araujo Novais
Insegnante di chimica