Reporte Cromatografía PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL ESCUELA DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA ORGÁNICA LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL I QU-0213 Nombre: Juan Pablo Rodriguez Carné: B62897 Asistente: Paúl Solano Grupo: 06 Práctica #8. Cromatografía Resumen En esta sesión de laboratorio se trabajó con cromatografía de capa fina...

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UNIVERSIDAD NACIONAL ESCUELA DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA ORGÁNICA

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL I QU-0213

Nombre: Juan Pablo Rodriguez

Carné: B62897

Asistente: Paúl Solano

Grupo: 06

Práctica #8. Cromatografía

Resumen En esta sesión de laboratorio se trabajó con cromatografía de capa fina, la cual se llevó a cabo con diferentes analgésicos como ibuprofeno, cafiaspirina, aspirina, acetaminofén y cafeína, estas se sumergieron en una cámara que contiene una mezcla de 95% acetato de etilo y 5% de ácido acético. Seguidamente, se debió llevar a la lámpara UV ahí se marcaron las manchas para obtener los Rf. La otra parte del laboratorio consistió en cromatografía de papel, la cual se realizó con el colorante que se encuentra en la superficie de los M&M. Este se sumergió en una cámara de NaCl y se marcaron los centros de las manchas generadas, esto para conseguir el Rf. Finalmente, el asistente de cada grupo realizó la cromatografía de columna, la cual se llevó a cabo de manera satisfactoria.

Introducción La cromatografía es un método de separación en el que los componentes a desglosar se distribuyen entre dos fases, una de las cuales constituye un lecho estacionario de gran desarrollo superficial y la otra es un fluido que pasa a través o a lo largo del lecho estacionario. En resumen, es un proceso físico que permite separar diferentes componentes de una disolución. Existen diferentes tipos de cromatografías y se clasifican de diferentes maneras. Una de estas es la cromatografía de adsorción, esta depende de la interacción de las sustancias que se separan con la fase estacionaria. La de columna, papel y capa fina depende del sistema que se utilice como soporte. (García, 2006) La cromatografía en papel separa moléculas polares pequeñas, esta fue desarrollada en 1941 por Archer Martin y Richard Synge y tuvo gran importancia 1

fundamentalmente en el análisis bioquímico, debido a su capacidad de separar eficientemente moléculas pequeñas como aminoácidos. Este tipo de cromatografía consiste básicamente en colocar unas pocas gotas de la solución que contiene la mezcla a separar en una tira de papel de filtro. Luego de secar, este papel se debe sumergir en una mezcla de solventes que contiene componentes acuosos y orgánicos. Además, el papel debe estar en contacto con los vapores del solvente en equilibrio. Lo que sucede es que el solvente moja al papel por capilaridad debido a su naturaleza fibrosa. (Voet, D. y Voet, J., 2006).

Figura 1. Manera correcta de marcar placa de cromatografía. Imagen tomada de: https://mazzally.wordpress.com/2011/05/15/tipos-decromatografia/

Un principio fundamental de la cromatografía se basa en las solubilidades o adsortividades diferentes de las sustancias a separar. Se distinguen dos fenómenos muy importantes: adsorción y partición. La adsorción es la retención de una especie química en los sitios activos de la superficie de un sólido (adsorbente) que constituye la fase estacionaria. La partición es un fenómeno que tiene lugar entre una fase líquida adsorbida en un soporte sólido y una fase móvil, que puede ser líquida o gaseosa. (Lamarque, 2008) Existen varios subtipos de la cromatografía de adsorción que se ajustan a diferentes características. Una de ellas es la de capa fina o capa delgada (CCF), donde se usa gel de sílice como fase estacionaria que se coloca sobre una capa de vidrio o de plástico y alguna fase móvil que sea de índole orgánica. El comportamiento esperado es que el disolvente orgánico vaya ascendiendo poco a poco. Otro tipo es la de columna donde el adsorbente se introduce en una columna y la fuerza de la gravedad es la que actúa directamente para que la fase móvil vaya descendiendo lentamente. Para esta cuestión, la fase móvil igualmente es un disolvente orgánico y la fase estacionaria es un adsorbente polar como lo pueden ser sílice, alúmina, entre otros. (Lamarque, 2009). Es fundamental resaltar los valores Rf que existen durante la cromatografía, es decir, la distancia que cada componente logra recorrer y 2

presentan un valor constante para cada compuesto dependiendo de las condiciones que se emplearon durante la cromatografía. Estos valores de Rf dependen del tipo de adsorbente y eluente empleado, la temperatura donde se realizó el experimento, las condiciones presentes en la placa, entre otras (Picado & Álvarez, 2008).

Sección Experimental El procedimiento se tomó del Manual de Laboratorio de Química Orgánica General I (QU-0213), página 99-107, experimento #8: Cromatografía. [ CITATION Pér16 \l 5130 ].

Resultados Cuadro I. Resultados obtenidos al realizar la cromatografía con analgésicos. Distancia

Distancia

Valores de Rf

Analgésico

recorrida por el

recorrida por el

(relación

Acetaminofen Aspirina Cafiaspirin Cafeína Aspirina a Cafeína

analgésico (cm) 1,7 2 1 1,9 / 2,4 1

disolvente (cm) 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3

frontal) 0,5152 0,6061 0,3030 0,5757/ 0,7272

Ibuprofeno

0,5/ 1/ 1,6/ 2,3

3,3

0,3030/

0,3030 0,1515/ 0,4848/ 0,6969

Cuadro II. Distancia recorrida por diversos colorantes presentes en los M&M's para la cromatografía de papel y sus respectivos valores de Rf.

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Distancia

Distancia

Valores de Rf

Colorantes

recorrida por el

recorrida por el

(relación

Amarillo Anaranjado Azul Rojo Café Azul Rojo Amarillo Verde Azul

colorante (cm) 0,3000 0,2 5,4 0,0625 5,5 0,1125 0,2625 5,7

disolvente (cm) 8 8 8 8 8 8 8 8

frontal) 0,0375 0,025 5,48 0,0078 0,6875 0,01406 0,03281 0,7125

Figura 2. Cromatografía de papel

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Figura 3. Placa de cromatografía de capa fina Derecha: utilizando 1:1 hexano:acetato de etilo de eluyente Izquierda: utilizando 7:3 hexano:acetato de etilo de eluyente

Figura 4. Cromatografía de capa fina y analgésicos.

Muestra de cálculo Para el cálculo de la relación frontal, se utilizó la aspirina: Rf =

d1 dd

[1]

5

Rf =

1 =0,3030 3,3

En donde,  El d1 hace referencia a la distancia recorrida por el colorante o el analgésico  El d2 hace referencia a la distancia recorrida por el disolvente

Discusión Para la primera parte del laboratorio, se trabajó la cromatografía de capa fina con diferentes analgésicos. Primero, se marcó con lápiz una línea de aplicación en la placa de sílice y a cada punto se le aplicó con un capilar una gota de cada disolución con el analgésico de interés, luego se tuvo que esperar hasta que estas gotas se secaran para luego sumergirla en una cámara de desarrollo, la cual contenía una mezcla de 95% acetato de etilo – 5% ácido acético. Al sumergir la placa en la cámara de desarrollo, se debió esperar hasta que el disolvente se desplazara hasta el punto marcado como frente de disolvente, todo esto por capilaridad. Luego se debió esperar hasta que se secara la placa y luego se llevó a revelar en la lámpara UV, en donde se marcaron las manchas observadas para lograr luego la obtención del Rf. Al tomar en cuenta los datos obtenidos en el cuadro I, la aspirina fue el analgésico que tuvo un mayor desplazamiento recorrido, esto implica que es el analgésico que obtuvo un valor mayor de Rf, el cual es 0,6061. En segundo lugar se encuentra el valor de Rf de la acetaminofén, el cual es 0,5152, luego está el de la cafiaspirina del que se obtuvieron 3 Rf, seguido por el de cafeína con un valor de 0,3030 y finalmente la de ibuprofeno, de la cual se obtuvieron 4 Rf. En la cafiaspirina se obtuvieron tres manchas a la hora de revelar en la cámara de UV, con valores de 0,3030, 0,5787 y 0,7272. La composición de la cafiaspirina es ácido acetilsalicílico (aspirina) en 500 mg/1 comprimido y 50mg/1 comprimido de cafeína. (CAFIASPIRINA Comp. 500/50 mg - Datos generales, 2017). En este caso de la cafiaspirina, los resultados obtenidos tienen mucho sentido debido a que se obtuvo uno de los Rf de 0,3030, el cual coincide con el Rf obtenido de la cafeína y además, se obtuvo otro valor de relación frontal de 0,5757 el cual es similar al obtenido a la hora de la aspirina, el cual tuvo un valor de 0,6061.

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Figura 4. Estructuras de la aspirina, acetaminofén, ibuprofeno y cafeína, respectivamente. El orden de Rf era de esperarse debido a que en la cámara de desarrollo había un 95% de acetato de etilo y un 5% de ácido acético, es decir un eluente polar, y en la placa de cromatografía se encontraba sílice que también es polar pero no tan polar como el eluente previamente mencionado. Por eso mismo, las moléculas que son más polares dentro de cada analgésico son las que van a presentar una mayor afinidad a la fase móvil (Alfonso, 2008). Según el análisis anterior, se puede determinar que la “mancha” predominante del ibuprofeno fue en realidad la tercera, el valor de 0,4848, esto debido a que de esta manera se tendría el orden aspirina > acetaminofén > ibuprofeno > cafiaspirina > aspirina. Además, respecto de la figura 4 se puede apreciar que las estructuras de la aspirina, acetamonifen e ibuprofeno tienen la capacidad de formar puentes de hidrógeno, además, respecto a la aspirina se sabe que esta contiene grupos carbonilos que dan la posibilidad de tener interacciones dipolo-dipolo. También se observa que la cafeína es la menos polar de todas, por lo tanto, mostraba una mayor inclinación hacia el eluente y por esta razón era de esperarse que fuera la sustancia que recorriera una menor distancia y obtuviera un valor de Rf menor que las demás. Seguidamente, se realizó la cromatografía de papel, para esta parte del procedimiento se humedeció la superficie de los M&M’s de diferentes colores, y se extrajo con un capilar este colorante. Luego, se utilizó un papel filtro, el cual debió ser debidamente marcado con lápiz según lo indicado y se debieron colocar gotas en cada punto de aplicación según fuera el color. Luego se debió colocar en una cámara de desarrollo, la cual contenía NaCl al 0,1%, se esperó a que el disolvente recorriera hasta el punto indicado y también se desplazaría la fase móvil de la cromatografía. Como se había definido anteriormente, la cromatografía consta de dos fases: estacionaria y móvil. Una de estas fases es un lecho fijo de gran área superficial, mientras que la otra fase es un líquido el cual se mueve a través de la superficie de la fase fija. (Alfonso, 2003). En el caso de esta cromatografía de papel, las “manchas” generadas son coloreadas, por lo tanto, no es necesario el uso de ningún tipo de método de revelado como por ejemplo el uso de luz ultravioleta o una cámara de yodo. Por lo tanto, se pudo realizar de manera directa la medida de distancia recorrida por el colorante y el cálculo de la relación frontal. Al ser manchas tan extensas, la distancia medida fue desde la línea marcada al inicio hasta el centro del mancha (centro del óvalo o círculo formado). Al analizar los resultados obtenidos se observa que el de mayor recorrido fue el color azul, tanto en el azul puro como en el color café y verde, en los que también está presente el color azul. En segundo lugar se observó que el segundo mejor recorrido lo realizó el color amarillo y en último lugar el color rojo. El color verde no se observó como tal en el recorrido, sino que se observaron los colores del cual está compuesto: amarillo y azul, es el mismo caso para el café, el cual está formado por rojo y azul. 7

En último lugar, el asistente del grupo realizó la parte de cromatografía de columna, que consistía en separar los pigmentos presentes en la espinaca. Antes de eso, se extrajo el pigmento de esta planta al agregarle etanol al 95% a las hojas para poder filtrarlas y luego, con lo que quedó en el embudo se le agregó hexano y se volvió a filtrar. Se trasvasó el líquido a un Erlenmeyer y se calentó por varios minutos hasta que la mezcla quedara con poco volumen. Una vez con el pigmento listo, se armó el equipo de la cromatografía de columna. A la bureta se le colocó algodón en la salida y un poco de arena para poder retener las partículas finas. Se le adicionó sílice y nuevamente se le puso otra capa de arena y a partir de ahí, se le incorporó disolvente 7:3 de hexano:acetato de etilo para luego adjuntar el extracto de la espinaca. Finalmente, se abrió la llave de la bureta para que todo se fuera drenando y se formaran los colores deseados.

Conclusiones  Mientras más polar sea una sustancia en un disolvente con una polaridad relativamente parecida, va a presentar una mayor afinidad hacia la fase móvil como en el caso de la aspirina, acetaminofén e ibuprofeno en la cromatografía de capa fina.  En el caso de los M&M´s, el color que tuvo mejor recorrido fue el azul.  Se debe escoger el disolvente adecuado a la hora de realizar el cromatografía de columna, en este caso el más adecuado fue el 7:3 hexano:acetato de etilo.  Se logró la obtención de valores de relación frontal en diferentes tipos de cromatografía

Referencias Alfonso, R. (2003). Remington: Farmacia. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana Alfonso, MC. (2008). Desarrollo de métodos para el aislamiento y la detección de toxinas marinas en productos de la pesca y acuicultura (tesis doctorado). Universidad de Santiago de Compostela, España. CAFIASPIRINA Comp. 500/50 mg - Datos generales. (2017, 28 agosto). Recuperado 30 octubre, 2018, de https://www.vademecum.es/medicamento-cafiaspirina_17133 García, M. (2006). Laboratorio de Bioquímica. Sevilla: Eduforma Lamarque, A. (2008). Fundamentos teórico-prácticos de química orgánica. Argentina: Editorial Brujas

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Pérez, A., Lamoureux, G., Artavia, G., Cortés, C., & Arias, C. (2018). Manual de laboratorio de Química Orgánica General I. San José: Escuela de Química UCR. Picado, A; Álvarez, M. (2008). Química I: introducción al estudio de la materia. Costa Rica: EUNED Voet, D., Voet, J. (2006). Panamericana.

Bioquímica. Buenos Aires: Editorial

Médica

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