Cromatografía en capa fina y en papel PDF

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Práctica de laboratorio de química orgánica....

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Universidad de Guanajuato

División de Ciencias Naturales y Exactas

Laboratorio de Química Orgánica I

Práctica #4 “Cromatografía en capa fina y en papel”

Objetivos Comprender el concepto de cromatografía como todos sus diferentes formas de aplicación. Aplicar la cromatografía en capa fina y en papel. Introducción La cromatografía es una técnica que permite la separación de los componentes de una mezcla debido a la influencia de dos efectos contrapuestos.  

Retención. Efecto producido sobre los componentes de la mezcla por una fase estacionaria, que puede ser un sólido o un líquido anclado a un soporte sólido. Desplazamiento. Efecto ejercido sobre los componentes de la mezcla por una fase móvil, que puede ser un líquido o un gas.

El fenómeno de migración de los componentes de una mezcla a lo largo de la fase estacionaria, impulsados por la fase móvil, recibe el nombre de elución. La mezcla a separar se deposita sobre la fase estacionaría, mientras que la móvil atraviesa el sistema desplazando a los componentes de la mezcla a distinta velocidad, dependiendo de la magnitud de sus interacciones relativas con ambas fases. Las dos fases se eligen de forma que los componentes de la muestra se distribuyan de modo distinto entre la fase móvil y la fase estacionaria. Aquellos componentes que son fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo de la fase móvil; por el contrario los componentes que se unen débilmente a la fase estacionaria, se mueven con rapidez. Como consecuencia de la distinta movilidad, los componentes de la muestra se separan en bandas o zonas discretas que pueden analizarse cualitativa y/o cuantitativamente. Cromatografía de adsorción La adsorción es la propiedad que tienen ciertos sólidos de aumentar la concentración en su superficie de otras sustancias. La separación se debe a las diferencias de adsorción de los componentes de una mezcla sobre la fase estacionaria. La fase estacionaria ha de ser un sólido polar de gran superficie (adsorbente). La fase móvil puede ser un gas o un líquido dando lugar a la cromatografía gas-sólido (CGS) o líquido-sólido (CLS). El grado de adsorción varía según la naturaleza y superficie específica de los adsorbentes y naturaleza de los solutos. Los enlaces entre moléculas adsorbidas y el adsorbente han de ser débiles para que su fijación sea reversible, las uniones son debidas a fuerzas intermoleculares (interacciones dipolo-dipolo o puentes de hidrógeno). Como regla general, las polaridades del adsorbente y de los solutos han de ser opuestas. Cromatografía en capa fina La cromatografía en capa fina se basa en la preparación de una capa, uniforme de un absorbente mantenido sobre una placa, la cual puede ser de vidrio, aluminio u otro soporte. La fase móvil es líquida y la fase estacionaria consiste en un sólido. La fase

estacionaria será un componente polar y el eluyente será por lo general menos polar que la fase estacionaria, de forma que los componentes que se desplacen con mayor velocidad serán los menos polares. La mezcla a analizar se deposita a una pequeña distancia del borde inferior de la placa y se introduce en una cubeta que contiene la fase móvil, que asciende a lo largo de la placa por capilaridad, desplazando a los componentes de la mezcla a diferentes velocidades, lo que provoca su separación. Cuando el frente del disolvente se encuentra próximo al extremo superior de la placa esta se saca y se visualiza. La relación entre la distancia recorrida por un compuesto y por el disolvente desde el origen se conoce como Rf (rate factor).

Rf =

distanciarecorrida del compuesto distancia recorrida deldisolvente

La búsqueda del eluyente requiere probar con varios disolventes de diferente polaridad o con mezclas. Para compuestos poco polares, que se desplazan con mucha facilidad, se debe utilizar un disolvente apolar como el hexano y en el caso de compuestos de polaridad media, mezclas de hexano y acetato de etilo. La mayoría de las placas de cromatografía llevan un indicador fluorescente que permite la visualización de los componentes activos a la luz ultravioleta (254 nm). En el caso de componentes que no absorban a la luz ultravioleta, la visualización requiere utilizar un agente revelador. El revelador reacciona con los productos proporcionando productos coloreados. Cromatografía en papel Es la más sencilla de las técnicas, pero sólo nos dará resultados cualitativos. Está casi en desuso. El método se basa en un mecanismo de reparto, y consiste en depositar una pequeña cantidad de muestra en el extremo de una tira de papel de filtro, que se deja evaporar. Luego se introduce la tira en una cubeta que contenga el disolvente, de manera que éste fluya por la tira por capilaridad. Cuando el disolvente deja de ascender o ha llegado al extremo, se retira el papel y seca. Si el disolvente elegido fue adecuado y las sustancias tienen color propio se verán las manchas de distinto color separadas. Cuando los componentes no tienen color propio el papel se somete a procesos de revelado. Hay varios factores de los cuales depende una cromatografía eficaz: la elección del disolvente y la del papel de filtro. Tabla de materiales Vaso de precipitados Papel Whatman Pipeta Tabla de reactivos

Papel aluminio Vidrio reloj Porta objetos

Estufa Mortero Pipeta Pasteur

Reactivo

P. Fusión

P. ebullición 100º

Masa molar (g/mol) 18

Densidad (g/cm3) 1.0

Agua

0º

Alcohol isopropilico

-89º

82.5º

60.1

0.78

Silica gel

-97º

65º

60.4

0.79

Alcohol metílico

-97º

65º

32.04

0.7918

Ácido acetilsalicilico

138

140º

180

1.4

Acetaminofen

169º

---

169.29

1.26

Ibuprofeno

76º

---

206.29

---

Ácido acético glacial

17º

118º

60.05

1.04

Alcohol etílico

-114º

78º

46

o.789

Cafeína

237º

---

194.19

1.23

Iodo

83º

184º

253.8

4.94

Acetato de etilo

-83.62º

77.1º

---

0.90

Riesgos Infl:-RdS:-React:-RE:-Infl:3 RdS:1 React:0 RE:-Infl:0 RdS:0 React:0 RE:-Infl:3 RdS:3 React:0 RE:-Infl:1 RdS:2 React:2 RE:-Infl:0 RdS:1 React:0 RE:-Infl:0 RdS:1 React:0 RE:-Infl:0 RdS:2 React:1 RE:-Infl:3 RdS:1 React:0 RE:-Infla:0 RdS:2 React:0 RE:Xn Infl:0 RdS:3 React:1 RE:-Infl:3 RdS:1 React:0 RE:--

Procedimiento 1. Corte una pieza rectangular de papel Whatman No. 1 para cromatografía 6,5 x 4 cm 2. Dibuje una línea con lápiz, aproximadamente a 1,0 cm del lado mas angosto 3. Haga cuatro marcas con lápiz en la línea, a intervalos equidistantes e identifique cada marca con la inicial del colorante. (previo a la aplicación de muestra) 4. Diluya en agua un poco de colorante para alimentos de cada uno de los cuatro colores a trabajar 5. Usando micropipetas o capilares por separado para cada muestra, coloque una gota de cada color en cada marca y deje secar. 6. Diluya 5 ml de alcohol isopropílico con 2,5 ml de agua en un matraz Erlenmeyer pequeño y transfiera esta solución a un vaso de precipitados (150 ml), evitando salpicar las paredes. Asegúrese que el nivel del solvente quede abajo de la muestra aplicada. 7. Coloque el papel dentro del vaso de precipitados (cámara de desarrollo) y tápelo con papel aluminio o un vidrio de reloj y permita que el disolvente eluya durante 30-40 min, o hasta que el disolvente llegue a aprox. 0.5 cm del borde superior. 8. Saque el cromatograma y déjelo secar. 9. Calcule los factores de reparto (Rf) dividiendo la distancia que recorrió cada muestra entre la distancia que recorrió el solvente para cada colorante. La longitud de la fase móvil del primer papel fue de 5.7cm. La longitud de la fase móvil en el segundo papel fue de 5.6cm. Primera parte calculo de valores Rf Rf rojo Rf azul Primer 0.666 0.508 papel Segundo 0.589 589 papel

Rf amarilo 0.298

Rf verde (amarillo/azul) 0.298 0.719

0.321

0.357

0.732

Parte B. Análisis de analgésicos mediante cromatografía en capa fina (ccf) o capa delgada Procedimiento. 1. Limpie y seque varios (2 o 3) portaobjetos. 2. En un matraz Erlenmeyer pese el adsorbente y adicione agua. El adsorbente usado en este experimento es sílica gel, la relación de gel: agua es de 1: 2. Pese 2.5 g de sílica gel HF - 254 y mézclelos con 5 g de agua destilada, agitando durante un minuto hasta que todo el polvo este mojado y proceda a la aplicación, este material debe usarse rápidamente porque el gypsum* presente hace endurecer la mezcla. 3. Extienda la mezcla usando un gotero o con una pipeta Pasteur. Primero aplíquelo por las orillas del portaobjetos dejando aproximadamente un cm para sujetarla. Inmediatamente rellene el centro desde el fondo hacia arriba tratando de extender la mezcla. Si se requiere adicione un poco de agua a la mezcla y revuelva bien. 4. Deje secar durante 15-30 min hasta que el agua de la superficie haya desaparecido. Después active la placa en una estufa a 105 oC durante 30 min. 5. Las disoluciones de los medicamentos ya están preparadas. 6. Aplique con un capilar o micropipeta una gota de cada solución patrón y una gota de la mezcla problema a 1,0 cm del borde de la placa, a una distancia de separación razonable. Anote en su bitácora el orden en que haga las aplicaciones.

7. Prepare el disolvente de desarrollo o de elusión, ácido acético glacial 0,5% en acetato de etilo. Transfiera una pequeña cantidad (hasta que el volumen llegue aproximadamente a medio centímetro de alto en la cámara). Sumerja la placa en la cámara cromatografica (vaso de precipitados de 50 ml), tape lo mas herméticamente posible y permita que el disolvente eluya hasta un nivel entre 0.5 y 1 cm antes del borde superior. Marque la distancia recorrida por el solvente. 8. Saque la placa y déjela secar al aire. Ilumine la placa con luz UV, marque las manchas que observe y mida la distancia recorrida. Enseguida revele también con Iodo. Coloque algunos cristales de yodo en un frasco con tapa, coloque la placa dentro, tape y espere unos minutos hasta que las manchas reaccionen con el Iodo y se observen a simple vista. La mayoría de los compuestos orgánicos reaccionan con el Iodo dando compuestos con diferentes tonalidades entre los colores amarillo-naranja-café. 9. Calcule el factor de reparto (Rf) para cada una de las manchas. 10. Repita la aplicación sobre cromatoplacas comerciales. Recorte una pieza rectangular de aprox. 6,5 x 4 cm, o bien a un tamaño que ajuste al tamaño del vaso de precipitados que vaya a usar como cámara reveladora. Repita todo el proceso. 11. Determine por comparación de los Rf de cada estándar y por las características observadas al revelar con UV y Iodo, los componentes de la “mezcla desconocida”. Tabla de resultados Coeficiente de reparto Placa hecha por nosotros Placa comercial

Acetaminofen

MP 0.114

Ácido acetilsalicilico 0.540

0.688 0.5

Cafeína 0.262

0.576

0.634

0.173

Longitud fase móvil hecha por nosotros: 6.1cm. Longitud fase móvil placa comercial: 5.2cm. Conclusiones y discusión de la práctica En la primera parte pudimos observar que es color rojo y azul con solo colorantes menos polares ya que su factor de reparto fue de los más altos, el amarillo tubo unos Rf bajos y el verde se dividió en 2 colores, uno fue el amarillo y otro fue el verde por lo que para el color amarillo tuvimos que calcular dos Rf nuevamente el azul fue el que tuvo el mayor factor de reparto y amarillo el menor. En la parte B una de las dos placas hechas por nosotros se fracturo en la parte del revela con iodo por lo que no pudimos obtener los factores de Rf, en la otra placa pudimos observar que el acetaminofen y el ácido acetilsalicilico tuvieron Rf muy parecidos y los dos son analgésicos, en tanto que la muestra MP no fue de una calidad aceptable ya que una gota de la muestra MP calló fuera de la marca de referencia. Para la muestra MP tuvimos que obtenerla con la placa comercial y los resultados nos arrojaron que se parece mucho al acetaminofen y al ácido acetilsalicilico, por lo que al compararlo nuevamente con los resultados de mis compañeros llegamos a la conclusión de que la muestra MP pudiese ser ibuprofeno.

Cuestionario 1) Nombre dos sustancias que son comúnmente usadas como soportes sólidos en la técnica de cromatografía en capa fina:  Gel de silica  Alumina 2) ¿Que aseveración describe mejor la interacción entre el soporte sólido y los grupos funcionales en la muestra? a) Entre mas polar es el grupo funcional, mas débil es su enlace con en soporte sólido b) Entre menos polar es el grupo funcional, mas fuete es el enlace con el soporte sólido c) Entre mas polar es el grupo funcional, mas fuerte es el enlace con el soporte sólido d) No es la polaridad sino la capacidad de elusión lo que determina la naturaleza de su interacción 3) Mencione dos métodos de visualización usados comúnmente para determinar las manchas invisibles en las placas de cromatografía de capa fina  Iodo  Luz UV 4) ¿Qué ecuación matemática es usada en cromatografía de papel y de capa fina para calcular el valor Rf de un componente en una mezcla?

Rf =

distanciarecorrida del compuesto distancia recorrida deldisolvente

5) Considere una muestra que contiene un hidrocarburo, un ácido orgánico y un alcohol, todos de estructura similar. Prediga los valores relativos Rf para estos compuestos cuando son eluídos con una mezcla de solventes diclorometano – ciclohexano sobre una placa para cromatografía fina. Tiene el valor Rf más alto: Hidrocarburo. Tiene un valor Rf medio: Ácido orgánico. Tiene el valor Rf más bajo: Alcohol. 6) La cromatografía en capa fina puede usarse para: a) Determinar el número de componentes en una mezcla b) Monitorear el progreso de una reacción c) Establecer que dos compuestos son idénticos d) Monitorear una separación de cromatografía en columna e) Todas las anteriores 7) Si el valor Rf de un componente desconocido corresponde al valor Rf de una sustancia pura conocida obtenido bajo las mismas condiciones ¿Puede decirse entonces que ambos Rf son la misma sustancia? Cierto _____ falso __X___. 8) Aunque el papel consiste principalmente de celulosa pura, la celulosa por si misma no funciona como fase estacionaria. Es el agua absorbida sobre la celulosa la que funciona como fase estacionaria. Cierto____________ falso _____X_______. 9) Los compuestos en una mezcla que son altamente solubles en agua, o aquellos que tiene gran capacidad para formar enlaces de hidrógeno, son los que eluyen

fácilmente es decir se mueven mas rápidamente en la placa de cromatografía en papel y capa fina Cierto____________ falso ________X_____. 10) La cromatografía en papel se aplica mayormente a compuestos altamente polares o a aquellos que son poli funcionales. Cierto ____________ falso ______X______. Bibliografía http://ocw.uv.es/ocw-formacio-permanent/2011-1-35_Manual.pdf...