Cromatografia

La cromatografia, del grec χρῶμα chroma (color) i γράφειν graphein (escriure), és una tècnica de separació dels components d'una mescla. Consisteix en dissoldre la mescla en un fluid, anomenat fase mòbil, i fer-la circular a través d'una estructura de gran àrea superficial que sosté un altre material, anomenat fase estacionària. El diferent grau de retenció dels components de la mescla en la fase estacionària, determinat pel coeficient de partició entre les dues fases, provoca que, en circular-hi a través, aquests ho facin a diferents velocitats i se separin.

La cromatografia es pot utilitzar com a tècnica preparativa —per a la purificació de substàncies— o bé com a tècnica analítica, per tal de determinar i quantificar els components d'una mescla. Aquests dos propòsits no són excloents entre ells.^[1]

L'anàlisi cromatogràfic es realitza a través d'un instrument anomenat cromatògraf. El cromatògraf pren una mostra química transportada per la fase mòbil (bé sigui un líquid o bé un gas) i la separa com a resultat de les diferents distribucions dels soluts a mesura que passen per la fase estacionària (bé sigui un sòlid o bé un líquid).

Història modifica

La cromatografia de capa fina s'utilitza per separar els components d'un extracte vegetal, il·lustrant l'experiment amb pigments vegetals que van donar el nom a la tècnica.

Va ser el científic botànic rus Mikhail Tsvet qui va inventar la primera tècnica cromatogràfica l'any 1901 durant la seva recerca en la clorofil·la.^[2] Va utilitzar una columna d'adsorció líquida que contenia carbonat de calci per separar els diferents pigments. Aquest mètode fou descrit el 30 de desembre de 1901 en el XI Congrés de Naturalistes i Doctors a St. Petersburg. La primera versió escrita fou l'any 1903, en els "Proceedings of the Warsaw Society of Naturalists". Tsvett va utilitzar per primera vegada la paraula cromatografia per escrit l'any 1906 en els seus dos articles sobre clorofil·la en el "German botanical journal" (Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft).^[3]

El terme cromatografia prové de la paraula grega chroma que significa color,^[4] fent referència als colors que Tsvett estava separant en les seves anàlisis.

La tecnologia de la cromatografia va avançar ràpidament al llarg del segle xx. Els investigadors van comprovar que els principis que regien la cromatografia de Tsvett es podien aplicar de molt diverses maneres, donant a la invenció de les actuals modalitats de cromatografia que existeixen avui dia.

Teoria modifica

La cromatografia és una tècnica de separació^[5] basada en l'explotació de les diferències en el comportament de repartiment entre una fase mòbil i una fase estacionària alhora de separar els components d'una mescla. Els components de la mescla interaccionen amb la fase estacionària segons polaritat, solubilitat relativa o adsorció.

Retenció modifica

La retenció és una mesura de la velocitat en la que una substància es mou en un sistema cromatogràfic. En sistemes en continu desenvolupament com l'HPLC (High Performance Liquid Chromatography) o GC (Gas Chromatography), on els components són eluïts gràcies a un eluent, la retenció és normalment mesurada com a temps de retenció^[6] R_t o t_R, el temps transcorregut des que la mostra és injectada en l'injector fins que és detectada en el detector. En sistemes com la TLC (Thin Layer Chromatography o Cromatografia de capa fina) la retenció^[7] s'expressa com a factor de retenció R_f, és a dir, la distància que s'ha desplaçat el compost d'interès dividida per la distància en què s'ha desplaçat l'eluent (fase mòbil):

R_{f}={\frac {dist{\grave {a}}ncia\ desplacada\ pel\ compost}{dist{\grave {a}}ncia\ desplacada\ per\ l'eluent}}

Els temps de retenció dels diferents compostos solen diferir considerablement entre experiments i laboratoris degut a variacions en l'eluent, la fase estacionària, la temperatura ambient, i la posada a punt. És per tant molt important el fet de comparar la retenció del compost analitzat amb el d'uns patrons en les mateixes condicions.

En cromatografia en columna (ja sigui cromatografia de gasos o bé líquida) el factor de retenció o de capacitat, k' és

k'={\dfrac {t_{R}'-t_{M}'}{t_{M}'}}

on $t'_{R}$ és el temps de retenció del compost d'interès (temps que tarda el component a arribar al detector des de la injecció de la mostra) i t'_M és el temps al que s'elueix la fase mòbil no retinguda, anomenat temps mort.^[6]

Factor de retenció en CCF (TLC) modifica

En cromatografia de capa fina, el factor de retenció (R_f) es defineix com el quocient entre la distància recorreguda pel compost i la distància recorreguda pel front de dissolvent. Aquest paràmetre depèn de la naturalesa de la fase estacionària i de la fase mòbil, i és característic de cada compost. D'aquesta manera, l'R_f d'una substància es mantindrà constant entre experiments sempre que les condicions cromatogràfiques siguin les mateixes (adsorbent, eluent, temperatura).

El valor d'aquest paràmetre oscil·la entre 0 i 1. Els compostos apolars interaccionen poc amb la fase estacionària, de manera que el recorregut per la làmina és gran, i per aquest motiu presenten factors de retenció elevats. Contràriament, els compostos polars interaccionen fortament amb la fase estacionària, desplaçant-se menys per la làmina, i per tant, tenen factors de retenció menors.

Referències modifica

↑ McMurry, John. Organic chemistry: with biological applications. 2a ed.. Belmont, CA: Brooks/Cole, pàgina=395. ISBN 9780495391470.
↑ Thompson, R.B.. Illustrated Guide to Home Chemistry Experiments: All Lab, No Lecture. O'Reilly Media, 2012, p. 108. ISBN 978-1-4493-3142-9 [Consulta: 27 maig 2023].
↑ Ettre, L. S.; Sakodynskii, K. I. «M. S. Tswett and the discovery of chromatography II: Completion of the development of chromatography (1903–1910)». Chromatographia. Springer Science and Business Media LLC, 35, 5-6, 1993, pàg. 329–338. DOI: 10.1007/bf02277520. ISSN: 0009-5893.
↑ Tubella, F.U.; Pedrero, Á.M.. Introducció a l'experimentació en química orgànica. Manual de pràctiques. Publicacions i Edicions de la Universitat de Barcelona, 2005, p. 14. ISBN 978-84-475-2972-8 [Consulta: 27 maig 2023].
↑ Bazin, D. Physique Chimie 5e: nouveau programme 2006 (en francès). Bréal, 2006, p. 97. ISBN 978-2-7495-0584-8 [Consulta: 27 maig 2023].
↑ ^6,0 ^6,1 «Cromatografia». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
↑ Srivastava, M.M.. High-Performance Thin-Layer Chromatography (HPTLC). Springer Berlin Heidelberg, 2010, p. 32. ISBN 978-3-642-14025-9 [Consulta: 27 maig 2023].

Bibliografia modifica

Skoog, Douglas A.; Holler, F. James; Crouch, Stanley R. Principles of Instrumental Analysis (en anglès). 6a ed.. Thomson Brooks/Cole, 2007. ISBN 978-0495012016.
Harris, D.C. Análisis químico cuantitativo (2ª ed), Editorial Reverté, 2001.

Enllaços externs modifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cromatografia

TLC:Retention Factor Arxivat 2010-06-12 a Wayback Machine. (anglès)

[1] McMurry, John. Organic chemistry: with biological applications. 2a ed.. Belmont, CA: Brooks/Cole, pàgina=395. ISBN 9780495391470.

[Thompson_2012_p._108-2] Thompson, R.B.. Illustrated Guide to Home Chemistry Experiments: All Lab, No Lecture. O'Reilly Media, 2012, p. 108. ISBN 978-1-4493-3142-9 [Consulta: 27 maig 2023].

[Ettre_Sakodynskii_1993_pp._329–338-3] Ettre, L. S.; Sakodynskii, K. I. «M. S. Tswett and the discovery of chromatography II: Completion of the development of chromatography (1903–1910)». Chromatographia. Springer Science and Business Media LLC, 35, 5-6, 1993, pàg. 329–338. DOI: 10.1007/bf02277520. ISSN: 0009-5893.

[Tubella_Pedrero_2005_p._14-4] Tubella, F.U.; Pedrero, Á.M.. Introducció a l'experimentació en química orgànica. Manual de pràctiques. Publicacions i Edicions de la Universitat de Barcelona, 2005, p. 14. ISBN 978-84-475-2972-8 [Consulta: 27 maig 2023].

[Bazin_2006_p._97-5] Bazin, D. Physique Chimie 5e: nouveau programme 2006 (en francès). Bréal, 2006, p. 97. ISBN 978-2-7495-0584-8 [Consulta: 27 maig 2023].

[GEC-6] 6,0 ^6,1 «Cromatografia». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.

[Srivastava_2010_p._32-7] Srivastava, M.M.. High-Performance Thin-Layer Chromatography (HPTLC). Springer Berlin Heidelberg, 2010, p. 32. ISBN 978-3-642-14025-9 [Consulta: 27 maig 2023].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]