A cromatografia este o tehnică de separare în care substanțele sunt separate în funcție de afinitatea lor pentru două faze prezente în metodă: o fază fixă, numită staționară, și o altă fază mobilă, care curge într-un anumit punct din sistem. O astfel de tehnică utilizată pe scară largă permite, de asemenea, identificarea și izolarea substante prezent la amestec.
Există în principiu două tipuri de această tehnică: într-un strat subțire și într-o coloană. În cromatografia pe coloană există tehnici mai moderne, cum ar fi cromatografia lichidă de înaltă performanță (Clae) și cromatografia în gaz. Ambele au fost utilizate pe scară largă în metode de separare și identificarea componentelor în industria chimică.
Citeste si: Cernere, ventilare și magnetizare — tehnici de separare a amestecurilor eterogene
Rezumat despre cromatografie
Cromatografia este o metodă fizică de separare a amestecurilor în care componentele sunt aranjate într-o fază fixă și o altă fază mobilă, care este direcționată către un anumit punct.
Faza fixă a cromatografiei se numește faza staționară.
Cromatografia permite, pe lângă separarea componentelor, izolarea și identificarea componentelor amestecului.
Pentru ca separarea să aibă loc, faza mobilă trebuie să intre în contact cu faza staționară. În acest fel, componentele sunt separate în funcție de afinitățile lor cu fiecare fază.
Practic, există două tipuri de cromatografie: strat subțire și coloană.
Cromatografia pe coloană poate avea o fază mobilă lichidă sau gazoasă.
Pentru ce se folosește cromatografia?
Cromatografia este a metoda fizica de separare a amestecurilor în care componentele de separat sunt distribuite în două faze distincte, dintre care una se numește staționară (fixă) și cealaltă se numește mobilă, care se va deplasa într-o direcție definită. Substanțele, amestecate anterior, vor fi distribuite prin aceste faze, demonstrând separarea.
această tehnică nu numai că permite separarea componentelor amestecului, ci și izolare și, de multe ori, identificați componentele care aparțin amestecului. Uneori, separarea realizată prin cromatografie nu poate fi efectuată cu o altă metodă și, prin urmare, este prezentată ca o tehnică de largă utilizare în mai multe ramuri ale ştiinţă.
Cum are loc cromatografia?
Deși există multe tipuri de cromatografie, fiecare tehnică cromatografică este bazat pe principiul retenţiei selective. În acest caz, amestecul se aplică pe faza staționară și, ulterior, se plasează faza mobilă. La contact, faza mobilă trage componentele și, datorită afinităților diferite pe care substanțele din amestec le au cu faza staționară, se obține o separare. Adică, componentele amestecului care au afinitate mai mare cu faza mobilă vor fi purtate de aceasta cu mobilitate mai mare, în timp ce cei cu afinitate mai mică pentru faza mobilă vor avea scăzut mobilitate.
În imaginea de mai sus, faza mobilă este compusă dintr-un solvent lichid, care se ridică prin capilaritate într-un rol, care joacă rolul de fază staționară. Proba, după interacțiunea cu solventul, se separă. Cu cât componenta traversează mai mult, cu atât este mai mare interacțiunea sa cu faza mobilă.
Faza staționară poate consta dintr-un solid sau un lichid fixat într-un solid sau un gel, permițând împachetarea coloanei sau prin distribuție într-un film, un pahar sau o lamă. Faza mobilă este formată dintr-un fluid, care poate fi lichid sau gazos.
Citeste si tu: Separare magnetică, distilare simplă și evaporare — tehnici de izolare a componentelor
Tipuri de cromatografie
Pe scurt, Există două tipuri de cromatografie: Cromatografia în strat subțire (TLC) și Cromatografia pe coloană. Mai multe detalii despre ambele vor fi enumerate mai jos.
cromatografia în strat subțire
Denumită și cromatografie plană, În acest mod, faza staționară este adsorbită pe o suprafață plană.. Printre avantajele sale se numără costul redus, viteza în separare, precum și ușurința de repetare, execuție și înțelegere.
În general, faza staționară constă dintr-un adsorbant polar (cum ar fi silice, alumină, celuloză și poliamidă), care aderă la suprafața unei plăci (cel mai adesea sticlă). Cu toate acestea, există deja comercializarea plăcilor gata făcute, în care materialul adsorbant este atașat de alte materiale, cum ar fi aluminiu, din care rezultă un material mai uniform cu grosimi diferite, asigurând o separare mai satisfăcătoare.
Deoarece faza staționară este de natură polară, este interesant că faza mobilă are un caracter antagonic, adică nepolar sau foarte puțin polar. Selectarea fazei mobile nu este însă foarte simplă, necesitând analize anterioare pentru a avea o bună separare a componentelor.
Mai jos, avem rezultatul unei cromatografii în strat subțire. Observați componentele separate de pe tot bordul. Cel care a parcurs un drum mai scurt are o afinitate mai mare cu faza staționară.
cromatografia pe coloană
In acest caz, faza staționară este plasată într-un tub cilindric. Diametrul tubului va depinde de rigoarea tehnică care trebuie adoptată în separare. Faza mobilă, numită și eluent, trece prin faza staționară și poate fi în stare lichidă sau gazoasă. La ieșirea din coloană, eluentul se numește eluat.
În această tehnică, proba este aplicată în partea de sus a coloanei. Faza mobilă poate fi plasată în două moduri: formând o pastă cu faza staționară, care este cunoscută ca umplerea coloanei umede sau aplicarea directă pe probă, care este cunoscută sub numele de umplere a coloanei umede. mod uscat. Prima componentă care ajunge la fundul coloanei (care eluează prima) este cea cu cea mai mare afinitate pentru faza mobilă.
Cromatografie în coloană cu eluent lichid, există așa-numita cromatografie lichidă de înaltă performanță (Clae, sau HPLC, care vine din engleză cromatografie lichidă de înaltă performanță). La Clae se folosesc coloane metalice, pe lângă înalte presiuni despre faza mobilă şi temperaturile ușor peste temperatura ambiantă. În ultimul timp, aparatul lui Clae a fost cuplat cu spectrometre de masă. Astfel de spectrometre au funcția de a crește fiabilitatea separării cromatografice, deoarece permit confirmarea identității substanțelor separate, pe lângă cuantificarea acestora.
Identificarea substanțelor prin cromatografie a fost mai dificilă fără utilizarea unui spectrometru de masă, așa cum se făcea luând în considerare practic timpul de retenție, ceva care nu este specific unui compus (alți compuși pot avea același timp retenţie).
Vezi mai jos un aparat Clae. Sticlele, de mai sus, constau din faza mobilă. La nivelurile de mai jos se află pompa de înaltă presiune și coloana de fază staționară. La sfârșit există un detector.
În cromatografia gazoasă (GC), a gaz tragere inertă, ca gaz nobil sau azot, ca fază mobilă. Faza staționară poate fi un solid sau un lichid nevolatil. Componentele care trebuie separate constau din gaze sau lichide volatile.
Coloana este un capilar, cu un diametru mai mic de 1 milimetru, dar cu o lungime mare, în intervalul de la 25 la 30 de metri. A tehnica permite separarea a zeci de substante din aceeasi proba. Ca și Clae, este, de asemenea, obișnuit ca un spectrometru de masă să fie cuplat la un dispozitiv GC.
Mai jos este o reprezentare tridimensională a unui aparat de cromatografie gazoasă. Gazul purtător se află în cilindru, în timp ce proba este injectată prin seringă. Tubul verde spiralat este format din coloană, care este conectată la un detector.
Exerciții rezolvate de cromatografie
intrebarea 1
(Uerj 2018) Cromatografia este o tehnică de separare a substanțelor organice prin polaritatea moleculelor lor. Să presupunem că un colorant natural a fost analizat prin această tehnică și că compoziția sa are următoarele substanțe:
După separarea cromatografică, moleculele de colorant au fost împărțite în două etape: în prima au fost identificate molecule cu grupări polare; în al doilea, molecula nepolară.
Substanța prezentă în a doua fază este indicată prin:
(ACOLO
(B)II
(C) III
(D) IV
Răspuns: litera A.
O moleculă nepolară este cea cu cel mai mic număr de atomi sau grupări cu atomi foarte electronegativi. În acest caz, molecula care îndeplinește cel mai bine acest criteriu este molecula I.
intrebarea 2
(Enem 2017) Cromatografia pe hârtie este o metodă de separare bazată pe migrarea diferențială a componentelor unui amestec între două faze nemiscibile. Componentele probei sunt separate între faza staționară și faza mobilă care se deplasează pe hârtie. Faza staționară constă din celuloză practic pură, care poate absorbi până la 22% apă. Este apa absorbită care funcționează ca fază staționară lichidă și care interacționează cu faza mobilă, de asemenea lichidă (partiția lichid-lichid). Componentele capabile să formeze interacțiuni intermoleculare mai puternice cu faza staționară migrează mai lent.
Un amestec de hexan cu 5% (V/V) de acetonă a fost utilizat ca fază mobilă în separarea componentelor unui extract de plantă obținut din ardei. Să presupunem că acest extract conține substanțele reprezentate.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Analiza pigmenților de ardei prin cromatografie pe hârtie. Chimie nouă la școală, nr. 29, aug. 2008 (adaptat).
Substanța din amestec care migrează cel mai lent este (a)
a) licopen.
B) α-caroten.
C) y-caroten.
d) capsorubina.
E) α-criptoxantina.
Răspuns: litera D.
Molecula care are o interacțiune mai mare cu celuloza (fază staționară și caracter polar, deoarece are 22% apă) va migra mai lent. Astfel, dintre molecule, cea cu cel mai mare caracter polar este capsorubina, deoarece are un număr mai mare de atomi sau grupe de atomi cu mare electronegativitatea.
De Stefano Araujo Novais
Profesor de chimie
