Cromatografía de papel filtro PDF

Preview

Summary

Download Cromatografía de papel filtro PDF

Description

Cromatografía sobre papel Uriel Rosario, Carlos Morales, Rosa De La Cruz, Ivana Ortiz Universidad Central Del Este Facultad de Ciencias y Humanidades República Dominicana, San Pedro de Macorís, Campus UCE, Av. Francisco Alberto Caamaño Deñó.

13/12/2019

Resumen La cromatografía es un tipo de técnica aplicada para la separación de sustancias, esta división se fundamenta en las características físicas y químicas que posee cada elemento. Por lo general se trata de explicar la separación de los pigmentos en cromatografía sobre papel, como un fenómeno de afinidad por una fase u otra, sin embargo la separación de los pigmentos fotosintéticos transcurre fundamentalmente a través de un mecanismo de adsorción física (fenómeno superficial diferente al de absorción), dónde se establecen una serie de equilibrios de adsorción-desorción que dependen de la polaridad de cada pigmento y del tipo de fuerzas intermoleculares que puedan establecer con los hidroxilos libres de la celulosa del papel y con la estructura del disolvente de la fase móvil.

Introducción La cromatografía es uno de los métodos de separación más usados en los laboratorios químicos para la separación de sustancias. En los laboratorios educativos se emplea la cromatografía de papel filtro, ya que es una manera práctica y económica para desarrollar este tipo de proceso. Para este experimento se utilizaron hojas de Flamboyán, y Maguey Morado, bencina y acetona. Los pigmentos fotosintéticos fueron extraídos con ayuda de un mortero. El comportamiento de estos pigmentos a través de la cromatografía se observó al colocar los mismos en el papel e introducirlos en el tubo de ensayo con la bencina contenida.

Fundamentos teóricos Los métodos de separación de sustancias químicas son numerosos. La sencillez o dificultad de estos viene dada por la semejanza que exista entre las sustancias a separar. Cuanto más diferentes sean éstas, más sencilla será la técnica empleada. La cromatografía es un tipo de técnica aplicada para la separación de varios elementos que conjugan una mezcla, esta división se fundamenta en las características físicas y químicas que posee cada elemento, haciendo énfasis en la capacidad de interacción de cada componente de la mezcla o de la solución con una sustancia. Los pigmentos fotosintéticos de las plantas superiores están representados por las clorofilas a y b, y un amplio grupo de sustancias denominadas carotenoides, que se dividen en carotenos y xantofilas. Las moléculas de clorofila poseen un átomo central de Mg contenido en un anillo de porfirina junto a un alcohol insaturado llamado fitol Ambas estructuras sólo difieren en el sustituyente del carbono C-3. Mientras que la clorofila a, posee un grupo metilo (-CH3), la b dispone de un grupo aldehído (-CHO). Esta sutil diferencia no solo se traduce en cambios de coloración, un verde azulado para la clorofila a y verde amarillento para la b, sino, además, en una mayor polaridad de esta última con respecto a la primera. Además de esto existen pigmentos que da coloración purpura, roja o rosada, llamados Antocianina, pertenecientes al grupo flavonoides y son glucósidos de las antocianidinas, es decir, están constituidas por una molécula de antocianidina, que es la aglicona, a la que se le une un azúcar por medio de un enlace Glucosídico.

O

CH3 OH

HO

O

+

O

CH3

OH OH Antocianina

Debido a las diferentes solubilidades que presentan estos pigmentos en los disolventes orgánicos, es muy usual tomar como parámetro esa diferencia para explicar su separación mediante cromatografía sobre papel, lo cual es un error. En efecto, esta idea, asociada a la concepción de un proceso de separación como una auténtica y pura partición, dónde la diferencia de solubilidad de una sustancia con respecto a las dos fases líquidas condiciona su retención o su movilidad, no es correcta para el caso de la separación de estos pigmentos, puesto que, de ser así, ninguno se podría separar, dado que todos son hidrofóbicos y con solubilidades semejantes entre miembros de una misma clase. La separación de los pigmentos fotosintéticos mediante cromatografía sobre papel transcurre fundamentalmente, a través de un mecanismo de adsorción física (fenómeno superficial diferente al de absorción), dónde se establecen una serie de equilibrios de adsorción-desorción que dependen de la polaridad de cada pigmento y del tipo de fuerzas intermoleculares que puedan establecer con los hidroxilos libres de la celulosa del papel y con la estructura del disolvente de la fase móvil. Así, la clorofila b, más polar que la a, se adsorbe más intensamente y presenta, en consecuencia, un factor de retención (Rf) mayor.

Los carotenos en cambio son hidrocarburos, y aunque la deslocalización de los electrones pi de sus estructuras le otorguen una mayor preponderancia de fuerzas del tipo van der Waals, no son lo suficientemente fuertes como para interactuar con la estructura del papel, por lo que quedan disueltos en la fase móvil y arrastrados por ella, presentando en consecuencia, un factor de retención menor. El disolvente o eluyente (como también suele nombrarse a la fase móvil en cromatografía) no solo actúa como fuerza propulsora, sino que, además, su propia estructura química contribuye a que los pigmentos puedan separarse mediante sucesivos equilibrios de adsorción-desorción. Si el mismo sólo estuviese constituido por un disolvente no polar como el hexano o el éter de petróleo, las clorofilas no se podrían separar puesto que quedarían adsorbidas en el punto de aplicación. La adición de una pequeña proporción de un disolvente polar como la acetona, por ejemplo, en el cual ellas son solubles, posibilitará el establecimiento de esa serie de equilibrios y, por ende, su separación. Como puede apreciarse, la solubilidad de cada pigmento en la fase móvil tiene importancia, pero ella, por si sola, no explica su separación. La polaridad del eluyente es un factor clave en la separación cromatográfica. Aunque los principios fundamentales son los mismos, se acostumbra a clasificar los métodos cromatográficos según el estado físico de la fase móvil. En este caso se hará énfasis en la cromatografía de papel. Este proceso es ampliamente utilizado en los laboratorios para realizar análisis cualitativos ya que no requiere de ningún tipo de equipamiento específico. La fase estacionaria está constituida simplemente por una tira de papel de filtro. La muestra se deposita en un extremo colocando pequeñas gotas de la disolución y evaporando el disolvente. Luego el disolvente empleado como fase móvil se hace ascender por capilaridad. La separación se realiza en función de la afinidad de los solutos con las dos fases. Las cromatografías en papel pueden tener diferentes coeficientes de retención en dos disolventes de inmiscibilidad limitada, uno permanece fijo en la superficie del papel “fase estacionaria” generalmente en agua, la fase móvil constituida generalmente por una mezcla de disolventes parcialmente miscibles en ella. Existen diferentes tipos de cromatografía, la ascendente (papel hacia arriba), descendente (papel invertido), radial y de separación de zonas y sectores. Al entrar en contacto con los disolventes empieza su fase de movilidad lo que produce unas manchas características sobre el papel, generalmente, estas no son coloreadas y se revelan con una lámpara fluorescente, los contornos se marcan con lápiz. Como medida

en cromatografía sobre papel se emplea el Rf (Retention factor), el cual se define como el cociente de dividir el recorrido de la sustancia por el disolvente, esto es, la distancia media desde el origen hasta el centro de la mancha (X) dividida por la distancia que media desde el origen hasta el frente del disolvente (S). 𝑅𝑓=𝑋/𝑆

Parte experimental Materiales: Hojas de Flamboyán, Vaso precipitado, Tubo de ensayo, Embudo, Mortero, Papel, filtro, Gotero, Probeta, Balanza. Reactivos: Bencina, acetona.

Procedimiento: Prepare un extracto de pigmentos cloroplásticos utilizando plantas frescas trituradas en un mortero o en una licuadora para romper las células. Extraiga los pigmentos con acetona, un solvente orgánico.

Corte una tira de papel filtro con una flecha al final para que entre en los tubos de ensayo a utilizar.

Usando un tubo capilar u otro instrumento disponible, coloque el extracto de pigmento en la tira de papel filtro. Asegurarse de dejar un espacio de aproximadamente dos centímetros, esta parte que quedará en blanco es la que estará sumergida en la solución solvente. Permita que el pigmento se seque y repita 3 o 4 veces, dejando que el extracto se seque cada vez. Mientras más oscura la banda de pigmentos, mejores los resultados del experimento. Agregue al tubo de ensayo el solvente cromatográfico (bencina y acetona) Suficiente para llenar la parte circular del tubo de ensayo. Enganche el papel cromatográfico en el clip e inserte el corcho en el tubo. El solvente comenzará a migrar hacia arriba en la tira de papel cromatográfico separando los pigmentos unos de los otros. Cuando el solvente este cerca de la sección superior (aproximadamente 10-15 min) remueva el papel y déjelo secar.

Resultados y discusión. Al finalizar la cromatografía y calcular el factor de retención Rf se obtuvo como resultado 0.978, para el Flamboyán y 0.83 para el Maguey morado denotado por el procedimiento: Rf= 9.3cm/9.5cm=0.978

Rf= 6.6 cm/7.9cm=0.83

Donde el numerador es la distancia recorrida por los pigmentos fotosintéticos y el denominador la distancia recorrida por el solvente, ambas expresadas en centímetros. Este resultado debe ser mayor a 0 y si no es así, significa que los pigmentos no migraron y el experimento no tuvo éxito, lo que indica que no se usó el solvente correcto. Tampoco puede este resultado ser mayor a 1 porque los pigmentos fotosintéticos no pueden haber recorrido una distancia más grande que el solvente utilizado, debido a sus estructuras químicas. En el experimento se realizaron varios ensayos fallidos. Tales fallos consistieron en el hecho de que, al colocar el extracto de pigmentos fotosintéticos en el papel filtro, no se dejó un espacio considerable en blanco el cual es el que se introducirá en el solvente. Si no se respeta este espacio, lo que sucederá es que los pigmentos al ser solubles en la bencina se diluirán, afectando de esa manera la composición química del solvente, lo que afectará los resultados.

Procedimiento incorrecto

Procedimiento correcto

Procedimiento incorrecto

Procedimiento correcto

Conclusión

Este experimento se hizo con el propósito de analizar el comportamiento de los pigmentos fotosintéticos de las plantas a nivel químico en la cromatografía de papel filtro. La metodología empleada puede ser utilizada con diferentes plantas, ya que los resultados obtenidos serán gratificantes, pues los pigmentos fotosintéticos se separan de igual manera. El experimento se llevó a cabo en diferentes plantas y la separación de los pigmentos al hacer un examen cualitativo fue el mismo, aunque el color y el factor de retención variaron de acuerdo al tipo de planta utilizada y los pigmentos fotosintéticos que la componen; lo que significa que se puede usar la misma técnica de separación en diversas plantas y como tal se observará una separación, aunque al hacer un examen cuantitativo, los resultados pueden variar según el tipo de planta utilizada. En los resultados se puede evidenciar que las estructuras químicas de cada uno de los pigmentos (grupo metilo (-CH3) para la clorofila a y un grupo aldehído (-CHO) para la clorofila b). Esto le da más polaridad a la estructura química de la clorofila b, permitiéndole establecer enlaces con los grupos hidroxilos libres en la celulosa del papel filtro. Lo que se traduce en una mayor retención para la clorofila b, seguida de la a y luego los carotenoides, separándose en ese mismo orden.

Bibliografía Torossi Baudino, F. D. (12 de diciembre, 2007). Una experiencia sencilla con fundamentos complejos: la separación de pigmentos fotosintéticos mediante cromatografía sobre papel. Real Sociedad Española de Química, pág. 45.

Facultad de Química. (Diciembre 2007). Técnicas Cromatograficas. Cap. 1

A. Cornielle - S. Turbi - J. Chong. (Enero, 2018). Separación e Identificación de Pigmentos de Plantas por Cromatografía de Papel. Manual Integrado Laboratorio de Biología General (UCE). Pág. 63....