Informe Lab Fisicoquimica.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUÍMICA

CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN

ASIGNATURA: LAB. FISICOQUÍMICA 2

DOCENTE: TRUJILLO, JACKELINE

INTEGRANTES: JOVE LARICO, VERONICA SALAS ALEJO, JOSÉ PACCO TUNI, ADRIAN QUISPE TURPO, WENCESLAO

AREQUIPA – PERÚ 2018

INTRODUCCIÓN La mayoría de los métodos de análisis son en los casos más favorables selectivos, pero no específicos. Por ello, cuando se trata de muestras complejas la separación del analito de las posibles interferencias es una etapa esencial. Aún mejor sería la posibilidad de determinar varios analitos después de una separación previa.

Uno de los mejores métodos para conseguir esa separación, y posiblemente, el más utilizado es la cromatografía. Este conjunto de técnicas permite la separación de componentes estrechamente relacionados en mezclas complejas. La cromatografía en sus orígenes era exclusivamente una técnica de separación que se transformó en técnica de análisis cuando se acopló con un dispositivo para monitorizar las especies químicas que se iban separando. Así, la cromatografía se ha convertido en un método analítico de primer orden para separar, identificar y cuantificar los compuestos presentes en muestras líquidas o gaseosas (para muestras sólidas se requiere una etapa de disolución o extracción).

En cromatografía, los solutos se separan en base a la distinta velocidad de desplazamiento cuando son arrastrados por una fase móvil a través de un lecho cromatográfico que contiene a una fase estacionaria (sólida o liquída).

La muestra se disuelve en la fase movil y se hace pasar a través de la fase estacionaria (inmiscible con la móvil) que se mantiene fija en una columna o sobre una superficie plana. Las dos fases se eligen de tal modo que los componentes de la muestra se distribuyen de modo distinto entre las dos fases. Aquellos que son fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo de fase móvil, mientras que los que se retiene débilmente avanzan con más rapidez.

CONTENIDO INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................... 2 CAPÍTULO I: ........................................................................................................................................... 4 OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 4 a.

OBJETIVO GENERAL: ......................................................................................................... 4

b.

OBJETIVO ESPECÍFICO: .................................................................................................... 4

HIPÓTESIS: ......................................................................................................................................... 4 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 5 CROMATOGRAFÍA ........................................................................................................................... 5 CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN ....................................................................................... 5 CROMATOGRAFIA DE ADSORCION EN COLUMNA .......................................................... 7 PARÁMETROS QUE AFECTAN A LA SEPARACIÓN ............................................................ 9 APLICACIONES ........................................................................................................................... 12 CAPÍTULO III: PARTE EXPERIMENTAL ...................................................................................... 13 a.

MATERIALES ........................................................................................................................... 13

b.

REACTIVOS .............................................................................................................................. 13

c.

PROCEDIMIENTO ................................................................................................................... 13

CAPÍTULO: RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................... 14 RESULTADOS ................................................................................................................................... 14 CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 14 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................ 15 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................ Error! Bookmark not defined.

CAPÍTULO I: OBJETIVOS a. OBJETIVO GENERAL:

b. OBJETIVO ESPECÍFICO:

HIPÓTESIS:

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO CROMATOGRAFÍA La característica que distingue a la cromatografía de la mayoría de los métodos físicos y químicos de separación, es que se ponen en contacto dos fases mutuamente inmiscibles. La fase estacionaria y la móvil. Una muestra que se introduce en la fase móvil es transportada a lo largo de la columna que contiene una fase estacionaria distribuida. Las especies de la muestra experimentan interacciones repetidas (repartos) entre la fase móvil y la fase estacionaria. Cuando ambas fases se han escogido en forma apropiada los componentes de la muestra se separan gradualmente en bandas en la fase móvil. Al final del proceso los componentes separados emergen en orden creciente de interacción con la fase estacionaria. El componente menos retardado emerge primero, el retenido más fuertemente eluye al último. El reparto entre las fases aprovecha las diferencias entre las propiedades físicas y/o químicas de los componentes de la muestra. Los componentes adyacentes (picos) se separan cuando el pico que sale después es retardado lo suficiente para impedir la sobreposición con el pico que emergió antes. Una amplia gama de selección de materiales para las fases móvil y estacionaria, permite separar moléculas que difieren muy poco en sus propiedades físicas y químicas. En un sentido amplio, la distribución de un soluto entre dos fases es el resultado del balance de fuerzas entre las moléculas del soluto y las moléculas de cada fase. Refleja la atracción o repulsión relativas que presentan las moléculas o iones de las fases competidoras por el soluto y entre sí. Estas fuerzas pueden ser de naturaleza polar, proviniendo de momentos dipolares permanentes o inducidos, o pueden deberse a fuerzas de dispersión del tipo London.

CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN La absorción es un fenómeno de superficie, por lo tanto físico, en el cual diversas sustancias son atrapadas en la superficie de un material, es decir, se acumulan en una determinada superficie interfacial, formándose una película del material retenido en la superficie del cuerpo adsorbente, sea sólido o líquido, aunque este proceso implica una interacción de diferentes fuerzas, sean estas

físicas o químicas, por ello se habla de fisisorción, cuando la naturaleza de las fuerzas que retienen al material es solo física, y quimisorción, cuando la retención implica enlaces con el adsorbente. Así pues, en la cromatografía de adsorción, se aprovecha esta propiedad del analito que queremos separar, dado que si es en una mezcla, cada componente de la mezcla se adsorbe con distinta fuerza, lo cual origina que el analito se retenga en la fase estacionaria, es decir, se adsorba, y los demás componentes se eliminen. Durante la separación, se filtra una solución a través de una columna de adsorbente, que es la fase móvil, esta es adsorbida en la superficie de la fase estacionaria sólida, formando una “cama” de partículas que se dividen de modo que el área de absorción sea máxima, o sea, se distribuyen a lo largo del sólido para atrapar la mayor cantidad posible del analito, estos se llaman sitios de absorción. El equilibrio entre la fase estacionaria y móvil permite la separación del analito. Si vemos la ilustración de abajo, los puntos negros representan el analito, y la mancha gris con protuberancias es la fase sólida, los huecos en ella son los sitios de absorción, donde el analito interacciona con la fase estacionaria y se retiene. Como fase estacionaria se han usado muchos materiales, aunque generalmente encontramos la Hidroxiapatita (Ca3(PO4)2.Ca(OH)2), alúmina (Al2O3) y carbonato de magnesio.

El fundamento de la cromatografía de adsorción es similar al de la cromatografía de reparto en fase normal (de hecho el reparto muchas veces se debe a la adsorción). En este caso, el índice de polaridad descrito para la cromatografía de reparto también puede servir de orientación, sin embargo, en cromatografía de adsorción es más conveniente aplicar la denominada fuerza eluyente (εº) de los disolventes, que es la energía de adsorción por unidad de área. Los valores de εº de los disolventes dependen del adsorbente empleado como fase estacionaria, y para la sílice son 0’8 veces mayores que para la alúmina. Aunque se ha extendido más el uso de la cromatografía de reparto en fase normal, la cromatografía de adsorción se emplea fundamentalmente para la separación de compuestos no polares de bajo peso molecular. Una característica particular de la cromatografía de adsorción es su capacidad para diferenciar compuestos isómeros de mezclas.

CROMATOGRAFIA DE ADSORCION EN COLUMNA La separación se realiza entre una fase móvil líquida (o gaseosa en el caso de cromatografía instrumental) y una fase estacionaria constituida por un sólido finamente dividido y sobre el cual

se produce la adsorción de los componentes a separar. La separación de los solutos por cromatografía sólido - líquido (o sólido - gas) depende de: a.

El establecimiento del equilibrio en la interfase entre la fase estacionaria y la solución aplicada (muestra a separar), que resulta de la competencia solvente – fase estacionaria para el soluto disuelto;

b. la relativa solubilidad del soluto en el solvente eluente. El soluto es adsorbido de la solución por la fase estacionaria, y más tarde, desadsorbido pasando a la fase móvil. Cuando hay más de un soluto, aquél que se una más fuerte al adsorbente será eluido más lentamente, y será el que corre o se desplaza menos. La posición relativa que los solutos toman en la columna dependerá de su fuerza de adsorción y las velocidades de pasaje a la fase móvil dependerán de sus respectivas velocidades de desadsorción. La cromatografía de adsorción en columna tradicional de laboratorio se lleva a cabo generalmente en tubos de vidrio verticales, que se llenará con la fase estacionaria adecuada, donde se incorpora la mezcla de sustancias a separar. La mezcla a analizar se siembra sobre la parte superior del adsorbente. La mezcla es adsorbida por la columna y luego es progresivamente eluida con solventes de polaridad creciente, los que alojan o desalojan o desadsorben las sustancias adsorbidas desde el extremo de la columna hacia abajo. A medida que los solutos pasan hacia abajo, a zonas de adsorbente fresco, se establecen menos equilibrios entre el adsorbente, los solutos y el solvente. Como el número de partículas de adsorbente es grande, como están estrechamente empaquetadas y como continuamente se agrega solvente nuevo, el número de equilibrios entre adsorbente y el solvente es enorme. A medida que los componentes de la mezcla se separan, comienzan a formar bandas o zonas móviles, donde cada banda debe contener un componente. Si la columna es suficientemente larga y se eluye correctamente, las bandas se separan unas de otras, dejando espacios entre ellas de solvente puro. A medida que cada banda sale de la columna, puede ser recogida totalmente antes de que salga la próxima banda. Si la operación no es correcta, las distintas bandas se superponen y salen mezcladas, entonces la separación será pobre o nula. Los compuestos menos adsorbidos serán recogidos primero en el extremo de la columna.

PARÁMETROS QUE AFECTAN A LA SEPARACIÓN 1- Fase estacionaria. Se debe tener en cuenta:

a- Actividad o poder adsorbente: La actividad máxima está dada por un mínimo contenido de moléculas de agua sobre la superficie del adsorbente (idealmente 0 %, aunque en general se tiene un 5 %). A medida que aumenta el % disminuye la actividad del adsorbente ya que numerosos sitios activos de su superficie están bloqueados por moléculas de agua.

b- Inercia química: El adsorbente no debe reaccionar con las sustancias a separar. Pueden haber reacciones indeseables de hidrólisis de ésteres, condensaciones aldólicas (con alúmina), lactonizaciones (con sílice), formación de sales (entre alúmina básica con componentes ácidos, o entre sílica que posee características ácidas con componentes básicos), deshidrataciones

de grupos

funcionales lábiles o catálisis

de

descomposición, transposición o isomerización.

c- Solubilidad del adsorbente: Debe ser totalmente insoluble en el solvente de desarrollo.

d- Color: Deberá ser incolora.

e- Composición: Uniforme.

f- Tamaño del gránulo: Mientras más fina sea la división del adsorbente, mayor es la superficie de contacto y mayor la adsorción. El tamaño del gránulo debe ser entre 60 y 200 micrones. Menos no es conveniente porque el empacado se hace muy denso y el pasaje de solvente lento.

g- Empaquetamiento: Debe ser homogéneo, de lo contrario habría un descenso rápido de las bandas en zonas menos densas de relleno y el frente de elución sería desparejo, saliendo los componentes mezclados. Tampoco deben quedar canales, ya que por ellos correrían más rápidamente las bandas ocasionando el mismo error.

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CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN EN COLUMNA (CC)

En la figura 1 se muestra esquemáticamente una columna cromatográfica. La fase estacionaria consiste en un sólido adsorbente empaquetado en una columna de vidrio. La mezcla a separar (muestra) se deposita sobre la superficie superior de la fase estacionaria quedando adsorbida en ella. A continuación, se permite el paso de la fase móvil (eluyente)a lo largo de la columna a través de la fase estacionaria. Durante el proceso cromatográfico los componentes de la muestra son arrastrados por la fase móvil a distintas velocidades efectuándose la separación. La velocidad de arrastre de cada componente depende de su grado de adsorción en la fase estacionaria y de su afinidad por la fase móvil.

Para que la separación de los componentes de la mezcla sea efectiva, su velocidad de migración a lo largo de la columna debe ser suficientemente diferente y la longitud de la columna adecuada. Algunos adsorbentes comúnmente utilizados son: gel de sílice, alúmina, sacarosa y almidón. La fase móvil consiste en un disolvente o mezcla de disolventes, seleccionado en base a su polaridad con el fin de optimizar la separación de los componentes de la muestra en la columna. De forma orientativa se puede establecer el siguiente orden de polaridades para los disolventes usados con mayor asiduidad: Éter de petróleo < ciclohexano < tetracloruro de carbono < benceno < cloroformo < cloruro de metileno < éter etílico < acetato de etilo < acetona < piridina < etanol < metanol < agua < ácido acético La fase móvil se desplaza a lo largo de la fase estacionaria debido a la fuerza de la gravedad. El proceso de cromatografía en columna consta de tres pasos: a) Preparación de la columna: Empaquetamiento de la fase estacionaria en la columna. Se prepara una suspensión del adsorbente (fase estacionaria) en el eluyente (fase móvil) y se vierte en el interior de la columna.

b) Siembra de la muestra: La muestra se deposita (“siembra”) en la superficie superior del adsorbente contenido en la columna con la ayuda de una pipeta. Si la muestra es líquida se puede sembrar directamente, si es sólida se siembra una solución concentrada de la misma en un disolvente adecuado (de baja polaridad).

c) Desarrollo/Elución de la columna: Una vez sembrada la muestra se permite el paso de la fase móvil a través de la fase estacionaria y se van recogiendo fracciones consecutivas del eluyente, que serán examinadas posteriormente para determinar su composición. Estos pasos se verán en más detalle en la parte experimental.

APLICACIONES Esta es una de las técnicas cromatografías más antiguas, su uso depende del tipo de compuesto que estemos separando, o sea de su naturaleza química, en particular se usa para la separación de compuestos isoméricos, especies no polares, hidrocarburos alifáticos, y para compuestos con grupos funcionales capaces de formar puentes de hidrógeno fuertes, por ello es utilizada para separar azúcares, especialmente azucares aminados y glicoproteínas así como oligosacáridos, y también se ha usado para obtener proteínas biliares.

CAPÍTULO III: PARTE EXPERIMENTAL a. MATERIALES -

… … … … … …

b. REACTIVOS -

… …

c. PROCEDIMIENTO -

Primero:

-

Segundo:

-

Tercero:

-

Cuarto:

-

Quinto:

CAPÍTULO: RESULTADOS Y CONCLUSIONES RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES 

En la cromatografía en papel, verter a la probeta el ácido benzoico y de ahí colocar el papel filtro, seguido de ello sellar dicha probeta con cinta adhesiva de manera inmediata para poder evitar que se evapore y se pierda el ácido benzoico, con ello aseguramos una mejor medición.



En la cromatografía en papel, esperar que el soluto este seco al momento de colocar en la probeta para un mejor resultado.



En la cromatografía en papel, evitar que el soluto entre en contacto directo con el solvente.



En la cromatografía en columna, evitar que se encuentre un vacío en el uso de la azúcar para que la cromatografía sea exitosa.

BIBLIOGRAFÍA  Canales Martinez, César. «CROMATOGRAFÍA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS.» UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS , 2016, 26. 

Fischer, Rebert B - Peters, Dennis G. CROMATOGRAFÍA. México D.F.: Interamericana S.A deC.V, 1987, 4.

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FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ORGÁNICA. «CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ADSORCIÓN EN COLUMNA (CC) Y CAPA FINA (TLC).» s.f., 10.



Uchuypoma, Eltzyn Jozsef. «Cromatografía en columna, en capa fina y sobre papel.» 2010, 11.