Cromatografía para niños
La cromatografía es un método físico muy útil para separar los diferentes componentes de una mezcla. Imagina que tienes una mezcla de varios colores y quieres separarlos; la cromatografía puede ayudarte a hacer eso. Funciona porque cada componente de la mezcla se mueve a una velocidad ligeramente diferente a través de un material especial.
Este método tiene dos usos principales:
- Separar y purificar: Ayuda a obtener los componentes de una mezcla de forma más pura. Esto es útil si necesitas usar esos componentes por separado más tarde.
- Analizar la mezcla: Permite saber qué componentes hay en una mezcla y en qué cantidad. Para esto, se usan cantidades muy pequeñas de material.
La cromatografía puede ser "preparativa" o "analítica". La cromatografía preparativa busca separar grandes cantidades de sustancias para usarlas después. La cromatografía analítica usa cantidades más pequeñas para identificar o medir los componentes de una mezcla.
Contenido
Cromatografía: ¿De dónde viene su nombre?
La palabra "cromatografía" viene del griego. Se forma de dos palabras: chroma, que significa "color", y graphein, que significa "escribir". Así que, literalmente, significa "escritura de color" o "registro de color". Este nombre se debe a que la técnica se usó por primera vez para separar pigmentos de colores.
Historia de la cromatografía: Un viaje de descubrimientos
La idea de la cromatografía se usó inicialmente con sustancias de colores.
Los primeros pasos de la cromatografía
En 1850, un científico llamado Runge notó cómo se formaban zonas de color al poner gotas de sustancias sobre papel. Pero el gran avance llegó con los experimentos de Mijaíl Tsvet (1872-1919). Él fue quien usó por primera vez el término "cromatografía" en 1906.
A principios de 1903, Mijaíl Tsvet, un botánico ruso, logró separar una mezcla de pigmentos de plantas (como las clorofilas) usando una columna llena de carbonato de calcio. Más tarde, en 1910, separó un extracto de yema de huevo. Sus descubrimientos no fueron muy conocidos al principio porque se publicaron en ruso y en una revista poco difundida.
El resurgimiento y la expansión
El rápido desarrollo de la cromatografía como una herramienta de análisis importante no ocurrió hasta 1931. En ese año, Kuhn, junto con Lederer y Winterstein, usaron la técnica para analizar pigmentos de plantas. Confirmaron los trabajos de Tsvet y su idea de que el caroteno no era una sola sustancia, sino una mezcla. En ese momento, las columnas que se usaban eran más grandes para poder recuperar los componentes separados.
Por un tiempo, la cromatografía en columna solo servía para separar lípidos. Pero 10 años después, en 1941, A. J. P. Martin y R. L. M. Synge crearon una técnica para separar compuestos que se mezclan con agua. Esto despertó un nuevo interés en la cromatografía.
En 1944, Consden, Gordon y Martin lograron separar mezclas complejas de aminoácidos usando papel. Poco después, en 1947, en Estados Unidos, se compartió información sobre el uso de la cromatografía para separar productos de la fisión nuclear.
La cromatografía de gases y el Premio Nobel
También en la década de 1940, Martin y Synge sugirieron que la fase móvil (la parte que se mueve) podría ser un gas. Años después, en 1951, Martin y A. T. James publicaron un trabajo que describía el primer cromatógrafo de gases. Esta técnica se volvió muy eficaz para analizar sustancias que se evaporan fácilmente, siendo muy útil para la industria petroquímica.
En 1952, A. J. P. Martin y R. L. M. Synge recibieron el Premio Nobel de Química por sus importantes contribuciones a la cromatografía.
Avances modernos
El desarrollo más reciente en cromatografía vino de los trabajos de Stahl en 1956. Él presentó una técnica práctica donde una capa delgada de sílice gel, celulosa o alúmina se extendía sobre una placa de vidrio. Esta técnica, llamada cromatografía de capa fina, resultó ser más rápida y sensible para analizar mezclas complejas.
En 1959, Porath y Flodin introdujeron la cromatografía de filtración de gel. Esta técnica es muy útil para separar sustancias grandes, como las proteínas, y se usa mucho en bioquímica, medicina, fisiología y biología.
Los primeros equipos de cromatografía de gases aparecieron a mediados del siglo XX. La cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) empezó a desarrollarse en los años 60 y se ha vuelto una de las técnicas más usadas hoy en día.
Tipos de cromatografía: ¿Cómo se clasifican?
Las diferentes técnicas de cromatografía se pueden clasificar según cómo está organizada la fase estacionaria (la parte que no se mueve).
Cromatografía plana
En la cromatografía plana, la fase estacionaria está sobre una superficie plana, como una placa o un papel. Las técnicas principales son:
Cromatografía en columna
En la cromatografía en columna, la fase estacionaria está dentro de un tubo llamado columna. Según el tipo de fluido que se usa como fase móvil, se distinguen:
- Cromatografía de líquidos
- Cromatografía de gases
- Cromatografía de fluidos supercríticos
La cromatografía de gases es muy útil para analizar muchos compuestos orgánicos que se evaporan fácilmente sin descomponerse. Si los componentes de la muestra no se evaporan o se descomponen, se pueden modificar para que sí lo hagan.
Dentro de la cromatografía líquida, la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) es la más usada. A menudo se usa en su modo de "fase reversa", donde la fase estacionaria no es polar y la fase móvil es polar (como agua o mezclas con agua). El nombre "reversa" viene de que antes, la fase estacionaria era polar y la fase móvil era menos polar.
| Tipos | Fase móvil | Fase estacionaria |
| Cromatografía en papel | Líquido | Papel de celulosa. |
| Cromatografía en capa fina | Líquido | Gel de sílice o alúmina. |
| Cromatografía de gases | Gas | Columnas capilares de sílice fundida, con recubrimientos internos de varios tipos de siloxanos enlazados, columnas empaquetadas con tierras diatomeas hechas de tubos de vidrio o metal. |
| Cromatografía líquida en fase reversa |
Líquido (polar) | Relleno de siloxano de octilo o siloxano de octadecilo. |
| Cromatografía líquida en fase normal |
Líquido (menos polar) |
Relleno de sílice, alúmina o un soporte al que se unen químicamente grupos polares (ciano, amino, etc). |
| Cromatografía líquida de intercambio iónico |
Líquido (polar) | Resinas de intercambio iónico. |
| Cromatografía líquida de exclusión |
Líquido | Relleno de pequeñas partículas de sílice o polímeros con red de poros uniforme. |
| Cromatografía líquida de adsorción |
Líquido | Partículas finamente divididas de sílice o de alúmina. |
| Cromatografía de fluidos supercríticos |
Líquido | Columnas abiertas de sílice fundida con recubrimientos internos de varios tipos de siloxanos enlazados y de enlaces cruzados. |
Términos importantes en cromatografía
Como en cualquier ciencia, la cromatografía tiene sus propias palabras clave:
- Analito: Es la sustancia que queremos separar o analizar.
- Fase móvil: Es la parte que se mueve en el proceso. Puede ser un líquido, un gas o un fluido supercrítico. La muestra se inyecta en esta fase.
- Fase estacionaria: Es la sustancia que está fija en un lugar. Por ejemplo, la capa de gel de sílice en la cromatografía de capa fina.
- Cromatografía analítica: Se usa para saber si un analito está presente en una muestra y, a veces, en qué cantidad.
- Cromatograma: Es el gráfico que muestra los resultados de la cromatografía. Si la separación es buena, verás diferentes "picos" o "manchas" que corresponden a los componentes separados.
- En este gráfico, el eje X muestra el tiempo que tarda cada componente en salir, y el eje Y muestra una señal que indica la cantidad de cada componente.
- Cromatógrafo: Es el aparato o equipo que se usa para hacer la separación. Por ejemplo, un cromatógrafo de gases.
- Eluyente: Es la fase móvil que pasa a través de la columna.
- Serie eluotrópica: Es una lista de disolventes ordenados por su capacidad para mover las sustancias.
- Cromatografía preparativa: Se usa para obtener suficiente cantidad de una sustancia purificada para usarla después.
- Tiempo de retención: Es el tiempo que tarda un analito específico en pasar por todo el sistema, desde que entra hasta que llega al detector.
- Muestra: Es el material que se va a analizar. Puede ser una sola sustancia o una mezcla.
- Soluto: Cada uno de los componentes de la muestra que se va a separar.
- Disolvente: Cualquier sustancia que puede disolver a otra. En cromatografía líquida, es la fase móvil.
- Capacidad de carga: La cantidad máxima de muestra que se puede separar en una sola vez.
- Capacidad de fraccionamiento: El número máximo de componentes que se pueden separar en una sola operación.
- Selectividad: La capacidad de la técnica para diferenciar y separar dos componentes.
Técnicas por la forma del lecho cromatográfico
Cromatografía en columna: Separando en un tubo
La cromatografía en columna es una técnica donde la fase estacionaria está dentro de un tubo. Las partículas de la fase estacionaria pueden llenar todo el tubo (columnas empaquetadas) o estar solo en las paredes internas (columnas tubulares abiertas). Las sustancias se separan porque se mueven a diferentes velocidades a través de este material.
En 1978, W. Clark Still introdujo la cromatografía en columna flash. Esta es similar a la tradicional, pero el disolvente se mueve aplicando presión. Esto permite separaciones más rápidas (en menos de 20 minutos) y mejores. Los sistemas modernos de cromatografía flash usan cartuchos preenvasados y bombas para el disolvente, a menudo con detectores y colectores automáticos.
Cromatografía plana: Separando en una superficie
La cromatografía plana es una técnica donde la fase estacionaria está sobre una superficie plana. Esta superficie puede ser un papel (cromatografía en papel) o una capa de partículas sólidas sobre una placa de vidrio (cromatografía en capa fina). Los diferentes compuestos de la muestra viajan distancias distintas según cómo interactúan con la fase estacionaria y la fase móvil.
Cromatografía en papel: Un método sencillo
En la cromatografía en papel, se coloca una pequeña gota de la muestra en una tira de papel especial. El papel se pone en un recipiente con un poco de disolvente. A medida que el disolvente sube por el papel, arrastra la mezcla de la muestra. El papel está hecho de celulosa, que es un material polar. Las sustancias menos polares viajan más lejos en el papel, mientras que las más polares se adhieren más al papel y no avanzan tanto.
Cromatografía en capa fina (TLC): Más rápida y versátil
La cromatografía en capa fina (TLC) es una técnica de laboratorio muy usada para separar sustancias. Es parecida a la cromatografía en papel, pero en lugar de papel, usa una capa delgada de un material absorbente como gel de sílice, alúmina o celulosa sobre una placa de vidrio.
La TLC es muy versátil porque se pueden separar varias muestras al mismo tiempo en la misma placa. Esto la hace útil para revisar, por ejemplo, la pureza del agua. Hay menos riesgo de contaminación porque cada separación se hace en una capa nueva. Comparada con la cromatografía en papel, la TLC es más rápida, ofrece mejores separaciones y permite análisis más precisos. Para una separación aún mejor y más rápida, se puede usar la TLC de alto rendimiento.
Técnicas por el estado físico de la fase móvil
Cromatografía de gases (GC): Para sustancias que se evaporan
La cromatografía de gases (GC) es una técnica donde la fase móvil es un gas. La separación se hace en una columna, que puede ser "empaquetada" (llena de material) o "capilar" (un tubo muy fino). Las columnas empaquetadas son más económicas y fáciles de usar. Las columnas capilares ofrecen una separación mucho mejor y se usan para mezclas complejas.
Cromatografía líquida (LC): Para sustancias en líquido
La cromatografía líquida (LC) es una técnica donde la fase móvil es un líquido. Se puede hacer en columna o en plano. La cromatografía líquida moderna, que usa partículas muy pequeñas y alta presión, se llama cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC).
En la HPLC, la muestra es impulsada por un líquido a alta presión a través de una columna. Esta columna está llena de partículas o tiene una capa porosa. La HPLC se divide en dos tipos principales según la polaridad de las fases:
- Cromatografía líquida de fase normal (NPLC): La fase estacionaria es más polar que la fase móvil.
- Cromatografía líquida de fase inversa (RPLC): La fase móvil es más polar que la fase estacionaria.
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Véase también
En inglés: Chromatography Facts for Kids
