Cromatografía: principios, tipos y aplicaciones
Método de separación basado en fases estacionaria y móvil; abarca técnicas como cromatografía en columna, papel, TLC, GC y HPLC, y se usa en bioquímica, química analítica e industria.
Visión general
La cromatografía es un conjunto de técnicas que separan los componentes de una mezcla en función de su diferente afinidad por dos fases: una fase estacionaria (sólida o líquida inmovilizada) y una fase móvil (líquida o gaseosa). Al hacer pasar la fase móvil a través o sobre la fase estacionaria, los componentes se mueven a distintas velocidades y se fraccionan. El resultado se representa a menudo como un cromatograma, donde aparecen picos o manchas que corresponden a cada componente.
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Principios y componentes
Los mecanismos de separación más habituales son la adsorción, la partición, el intercambio iónico, la exclusión por tamaño y la afinidad específica. Los elementos básicos de una técnica cromatográfica son la fase estacionaria, la fase móvil, el soporte o columna y el detector (en métodos analíticos). Propiedades clave son el tiempo de retención, la selectividad y la resolución, que permiten evaluar la eficacia de la separación.
Tipos principales
- Cromatografía en columna: se emplea para purificar cantidades mayores en aplicaciones preparativas.
- Cromatografía en papel y tinción delgada (TLC): técnicas simples y económicas para análisis cualitativos y cribado.
- Cromatografía líquida, incluida la HPLC: muy utilizada en química analítica por su precisión y sensibilidad.
- Cromatografía de gases (GC): adecuada para compuestos volátiles y termoestables.
Historia resumida
Las primeras observaciones sistemáticas atribuidas a la cromatografía datan de principios del siglo XX, cuando se estudiaron pigmentos vegetales. A lo largo del siglo XX la técnica evolucionó considerablemente y se diversificó en múltiples variantes instrumentales. Investigadores que desarrollaron la cromatografía de partición y su expansión en análisis moderno fueron reconocidos por la comunidad científica en la década de 1950.
Usos y ejemplos
La cromatografía es indispensable en bioquímica y en química analítica, así como en control de calidad farmacéutico, análisis ambiental, alimentos y forense. Ejemplos prácticos incluyen la separación de pigmentos, la purificación de proteínas y péptidos, el análisis de residuos de pesticidas y la cuantificación de impurezas en medicamentos. Existen modos analíticos (para identificar y cuantificar) y preparativos (para aislar compuestos).
Distinciones y datos relevantes
Entre las ventajas de la cromatografía están su versatilidad y su capacidad para trabajar con mezclas complejas; entre las limitaciones, el coste de equipamiento y la necesidad de optimizar condiciones (fase, disolventes, velocidad de flujo). Parámetros como la selectividad, la capacidad de carga y la reproducibilidad son determinantes a la hora de elegir una técnica para un problema concreto. La cromatografía continúa adaptándose a nuevas exigencias: mayor resolución, menor consumo de disolventes y acoplamientos con detectores avanzados para obtener más información cualitativa y cuantitativa.
Cromatografía plana
La fase estacionaria es un plano, como el papel, o una sustancia sobre vidrio.
Cromatografía de papel
La cromatografía en papel es una técnica para separar e identificar mezclas que están (o pueden estar) coloreadas. Ha sido sustituida en gran medida por la cromatografía en capa fina, pero sigue siendo una potente herramienta didáctica. La cromatografía en papel de doble vía, también llamada "cromatografía bidimensional", utiliza dos disolventes y gira el papel 90º entre ellos. Es útil para separar mezclas complejas de compuestos que tienen una polaridad similar, por ejemplo, los aminoácidos. Los compuestos utilizados inicialmente permiten saber si el color es puro, (una sola sustancia) o mezclas (múltiples sustancias.)
Cromatografía en capa fina
La cromatografía en capa fina (TLCC) es una técnica común de laboratorio similar a la cromatografía en papel. En lugar de una fase estacionaria de papel, utiliza una fina capa de adsorbente como gel de sílice, alúmina o celulosa sobre un sustrato plano. En comparación con el papel, tiene la ventaja de que los ciclos son más rápidos, las separaciones son mejores y se puede elegir entre diferentes adsorbentes. Para una resolución aún mejor y para permitir la cuantificación, puede utilizarse la TLC de alto rendimiento.
Cromatografía en columna
La cromatografía en columna separa los compuestos utilizando muchas acciones químicas entre la sustancia química que se está analizando y la columna de cromatografía (una varilla con una mezcla de sustancias químicas especiales). La columna se hace funcionar por gravedad o mediante una bomba.
La sustancia mezclada que se va a probar se añade en una pequeña cantidad y se ralentiza mediante cierta actividad química o física con las sustancias químicas de la columna cromatográfica. La cantidad de ralentización depende del tipo de productos químicos de la sustancia que se está analizando y de las diferentes fases. El tiempo en el que una determinada sustancia química eluye (sale por el extremo de la columna) se denomina "tiempo de retención" y se cree que sólo hay uno para una sustancia química.
La fase estacionaria más común para la cromatografía en columna es el gel de sílice, seguido de la alúmina. En el pasado se ha utilizado polvo de celulosa. La fase móvil es un disolvente puro o una mezcla de disolventes. Se elige para que el tiempo y la cantidad de disolvente utilizados sean los mínimos posibles, sin dejar de separar claramente las sustancias químicas analizadas.
HPLC
La cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) también se denomina a veces cromatografía líquida de alta presión. Se trata de una cromatografía en columna que se ejecuta bajo presión para aumentar la velocidad del proceso.
Los disolventes habituales utilizados en la HPLC son mezclas de agua o de diversos líquidos orgánicos (los más comunes son el metanol, el etanol o el acetonitrilo).
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la cromatografía?
R: La cromatografía es un proceso de separación de los componentes de una mezcla basado en su velocidad de movimiento a través de medios específicos.
P: ¿Qué factores determinan el resultado de la cromatografía?
R: El resultado de la cromatografía depende de la velocidad a la que las sustancias mezcladas se mueven a través de los medios especiales o sustancias químicas.
P: ¿Cuáles son las dos fases que intervienen en la cromatografía?
R: La cromatografía consta de una fase estacionaria (sólida) y una fase móvil (líquida o gaseosa).
P: ¿Cómo se desplaza la fase móvil a través de la fase estacionaria en la cromatografía?
R: La fase móvil fluye a través de la fase estacionaria.
P: ¿Cuáles son los principales campos en los que se utiliza la cromatografía?
R: La cromatografía se utiliza mucho en bioquímica y química analítica.
P: ¿Qué es la fase estacionaria en cromatografía?
R: La fase estacionaria en cromatografía se refiere a una sustancia sólida que interactúa con los componentes de la mezcla haciendo que se ralenticen o dejen de moverse.
P: ¿Qué es la fase móvil en cromatografía?
R: La fase móvil en cromatografía se refiere a un líquido o gas que fluye a través de la fase estacionaria transportando los componentes de la mezcla con diferentes velocidades.
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Autor
AlegsaOnline.com Cromatografía: principios, tipos y aplicaciones Leandro Alegsa
URL: https://es.alegsaonline.com/art/20200