Cromatografía química de 5to año

Introducción

La cromatografía es una herramienta fundamental para separar las sustancias químicas a través de cada una de sus fases que en este estudio se determinaran. Cuyo objetivo es la cromatografía de los ácidos, pero para alcanzar lo antes mencionado es necesario pasar por unas etapas y procesos de clasificación como lo son: la cromatografía plana, volátil y de gases que se profundizaran en este trabajo de investigación.

Las fases para obtener una cromatografía correcta son móviles y no mviles cuyo estado nos llevaran a una separación correcta de las sustancias acidas. Cuyo estudio fcaz y con el conocimiento de cada uno de los enunciados teóricos se podrán llegar a determinar la cromatografía de los ácidos siguiendo cada uno de los procesos fundamentales que se estudiaran a continuación

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La cromatografía

Es un método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas, la cual tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes. Diferencias sutiles en el coeficiente de partición de los compuestos da como resultado una retención diferencial sobre la fase estacionaria y por tanto una separación efectiva en función de los tiempos de retención de cada componente de la mezcla.

La cromatologia puede cumplir dos funciones básicas que no se excluyen mutuamente:

-Separar los componentes de la mezcla, para obtenerlos más puros y que puedan ser usados posteriormente (etapa final de muchas síntesis).

-Medir la proporción de los componentes de la mezcla (finalidad analítica). En este caso, las cantidades de material empleadas son pequeñas.

Clasificación de los métodos de separación en cromatografía

Las distintas técnicas cromatográficas2 se pueden dividir según cómo esté dispuesta la fase estacionaria:

a) Cromatografía plana: La fase estacionaria se sitúa sobre una placa plana o sobre un papel. Las principales técnicas son:

-Cromatografía en papel

-Cromatografía en capa fina

b) Cromatografía en columna. La fase estacionaria se sitúa dentro de una columna. Según el fluido empleado como fase móvil se distinguen:

-Cromatografía de líquidos

-Cromatografía de gases

-Cromatografía de fluidos supercríticos

c) La cromatografía de gases incluye a numerosos compuestos orgánicos. En el caso de compuestos no volátiles se recurre a procesos denominados de "derivación", a fin de convertirlos en otros compuestos que se volatilicen en las condiciones de análisis.

Fases de la cromatografía

Las cromatografías se hacen en dos fases. Una estática y otra móvil. En la fase estática o estacionaria, la mezcla se coloca sobre un soporte fijo, por ejemplo papel. En esta fase tenemos ya la mezcla sobre un soporte, en nuestro ejemplo un papel.

En la fase móvil se hace mover otra sustancia sobre la mezcla que ya está sobre el soporte de la fase estática, por ejemplo un líquido que se mueve por el papel con la mezcla. En la fase móvil empezará el proceso de separación de los componentes de la mezcla al moverse a distintas velocidades por el líquido los distintos componentes de la mezcla sobre el papel.

Tipos de Cromatografía

Aunque hay muchas y variadas técnicas cromatografías, el objetivo de todas es separar las sustancias que forman una mezcla y enviarlas secuencialmente a un detector para que las determine y cuantifique.

Todas se basan en el mismo fenómeno: permitir que las sustancias que forman una mezcla entren en contacto con dos fases (un líquido y un gas, un sólido y un líquido, etc.). Una de las fases es estática (no se mueve) y tenderá a retener las sustancias en mayor o menor grado; la otra, fase móvil, tenderá a arrastrarlas. Cada sustancia química tiene distinta tendencia a ser retenida y a ser arrastrada.

Dependiendo de la naturaleza de la fase estática y de la fase móvil se pueden distinguir distintos tipos de cromatografía

a) Cromatografía sólido-líquido. La fase estática o estacionaria es un sólido y la móvil un líquido.

b) Cromatografía líquido-líquido. La fase estática o estacionaria es un líquido anclado a un soporte sólido.

c) Cromatografía líquido-gas. La fase estática o estacionaria es un líquido no volátil impregnado en un sólido y la fase móvil es un gas.

d) Cromatografía sólido-gas. La fase estacionaria es un sólido y la móvil un gas.

Según el tipo de interacción que se establece entre los componentes de la mezcla y la fase móvil y estacionaria podemos distinguir entre:

– Cromatografía de adsorción. La fase estacionaria es un sólido polar capaz de adsorber a los componentes de la mezcla mediante interacciones de tipo polar.

– Cromatografía de partición. La separación se basa en las diferencias de solubilidad de los componentes de la mezcla en las fases estacionaria y móvil, que son ambas líquidas.

– Cromatografía de intercambio iónico. La fase estacionaria es un sólido que lleva anclados grupos funcionales ionizables cuya carga se puede intercambiar por aquellos iones presentes en la fase móvil.

Cromatografía en capa fina

Medida del factor de retención (RF)

Fundamento teórico:

La Cromatografía, es una técnica de análisis químico utilizada para separar sustancias puras de mezclas complejas. Esta técnica depende del principio de adsorción selectiva .Por ejemplo, se separó los pigmentos de las plantas (clorofila) vertiendo extracto de hojas verdes en éter de petróleo sobre una columna de carbonato de calcio en polvo en el interior de una probeta.

Extracción líquido – líquido

Fundamento teórico:

Sobre ácidos y bases nos centraremos en los fundamentos de la práctica de "equilibrios ácido-base" así como los fundamentos de los equilibrios químicos, por ello, mencionaremos poco en relación a lo que esta práctica daría de sí en su parte teórica como los ácidos y bases, equilibrios, principio de Le Chatelier, PH….

Un disolvente es una sustancia líquida que disuelve o disocia a otra sustancia en una forma más elemental, y que normalmente está presente en mayor cantidad que esa otra sustancia. El agua, por ejemplo, es un disolvente de la sal común. Una cantidad de sal común (cloruro de sodio) mezclada con agua se disocia en sus componentes, iones sodio y cloro, que acaban por dispersarse en el agua.

En este caso, el agua es el disolvente, la sal es el soluto y la mezcla es la disolución. Sin embargo, el soluto no es sólo un componente pasivo o inerte de la disolución. Tanto el disolvente como el soluto se pueden considerar activos. Un disolvente puede poseer una composición compleja, por ejemplo, el alcohol utilizado para fabricar las llamadas tinturas contiene siempre un 5% o más de agua.

Reacciones redox

Fundamento teórico:

Reacción de oxidación-reducción es aquella reacción química correspondiente a la acción de un cuerpo oxidante sobre un cuerpo reductor, que da lugar a la reducción del oxidante y a la oxidación del reductor.

Precipitación: filtración al vacío

Fundamentos teóricos:

Filtración es el proceso de separar un sólido suspendido (nuestro precipitado) del líquido en el que está suspendido al hacerlos pasar a través de un medio poroso por el cual el líquido puede penetrar fácilmente. La filtración es un proceso básico en la industria química que también se emplea para fines tan diversos como la preparación de café, la clarificación del azúcar o el tratamiento de aguas residuales.

El líquido a filtrar se denomina suspensión, el líquido que se filtra, el filtrado, y el material sólido que se deposita en el filtro se conoce como residuo o precipitado.

Precipitación:

Es el proceso o fenómeno de formación de un segundo estado o fase de la materia, dentro de una primera fase. Si por ejemplo, el aire que contiene vapor de agua se enfría por debajo del punto en que se forma el rocío, se crea un precipitado de agua líquida dentro de la fase gaseosa. Si una disolución se sobresatura de un componente que se vuelve sólido a la temperatura existente, este componente tenderá a cristalizar y formar núcleos, o bien precipitará espontáneamente.

Equilibrios químicos.

Fundamentos teóricos:

El Equilibrio es el estado de un sistema cuya configuración o propiedades macroscópicas no cambian a lo largo del tiempo. Por ejemplo, si se introduce una moneda caliente en un vaso de agua fría, el sistema formado por el agua y la moneda alcanzará el equilibrio térmico cuando ambos estén a la misma temperatura.

Equilibrios ácido – base

Fundamentos teóricos:

Ácidos y bases son dos tipos de compuestos químicos que presentan características opuestas. Los ácidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol, (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y la fenolftaleína queda incolora, y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul, rosa la fenolftaleína, y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización.

Medida de la fuerza de ácidos o bases

La fuerza de un ácido se puede medir por su grado de disociación al transferir un protón al agua, produciendo el ion hidronio, H3O+. De igual modo, la fuerza de una base vendrá dada por su grado de aceptación de un protón del agua.

Cromatografía de los ácidos

Al iniciar con lo que es la cromatografía de los ácidos debemos mencionar que un acido es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que.

Esto se aproxima a la definición moderna de Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry, quienes definieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un catión hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado base). Algunos ejemplos comunes son el ácido acético (en el vinagre), el ácido clorhídrico (en el Salfumant y los jugos gástricos), el ácido acetilsalicílico (en la aspirina), o el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil).

Propiedades de los ácidos

Tienen sabor agrio como en el caso del ácido cítrico en la naranja y el limón.

Cambian el color del papel tornasol azul a rosa, el anaranjado de metilo de anaranjado a rojo y deja incolora a la fenolftaleína.

-Son corrosivos.

-Producen quemaduras de la piel.

-Son buenos conductores de electricidad en disoluciones acuosas.

-Reaccionan con metales activos formando una sal e hidrógeno.

-Reaccionan con bases para formar una sal más agua.

-Reaccionan con óxidos metálicos para formar una sal más agua.

Disociación y equilibrio

Las reacciones de ácidos son generalizadas frecuentemente en la forma HA está en equilibrio con H+ + A-, donde HA representa el ácido, y A- es la base conjugada. Los pares ácido-base conjugados difieren en un protón, y pueden ser interconvertidos por la adición o eliminación de un protón (protonación y deprotonación, respectivamente).

Obsérvese que el ácido puede ser la especie cargada, y la base conjugada puede ser neutra, en cuyo caso el esquema de reacción generalizada podría ser descrito como HA+ está en equilibrio con H+ + A.

En solución existe un equilibrio entre el ácido y su base conjugada. La constante de equilibrio K es una expresión de las concentraciones del equilibrio de las moléculas o iones en solución.

Fuerza de los ácidos

La fuerza de un ácido se refiere a su habilidad o tendencia a perder un protón. Un ácido fuerte es uno que se disocia completamente en agua; en otras palabras, un mol de un ácido fuerte HA se disuelve en agua produciendo un mol de H+ y un mol de su base conjugada, A-, y nada del ácido protonado HA. En contraste, un ácido débil se disocia sólo parcialmente y, en el equilibrio, existen en la solución tanto el ácido como su base conjugada. Algunos ejemplos de ácidos fuertes son el ácido clorhídrico (HCl), ácido yodhídrico (HI), ácido bromhídrico (HBr), ácido perclórico (HClO4), ácido nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4).

Equilibrio ácido débil/base débil

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Para que se pueda perder un protón, es necesario que el pH del sistema suba sobre el valor de pKa del ácido protonado. La disminución en la concentración de H+ en la solución básica desplaza el equilibrio hacia la base conjugada (la forma deprotonada del ácido).

En soluciones a menor pH (más ácidas), hay suficiente concentración de H+ en la solución para que el ácido permanezca en su forma protonada, o para que se protone la base conjugada. Las soluciones de ácidos débiles y sales de sus bases conjugadas forman las soluciones tampón.

Conclusión

La cromatografía es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes.

Con el estudio de la cromatografía de los ácidos y sus distintos tipos de reacciones químicas se pudo determinar que las sustancias pueden estar unidas en un factor que mediante la cromatografía de las reacciones pueden separarse.

Bibliografía

– http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido

-http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa

– http://biomodel.uah.es/tecnicas/crom/inicio.htm

https://books.google.co.ve/books?id=g3o_PUTmr3wC&printsec=frontcover&dq=cromatografia&hl=es&sa=X&ei=xQ6yVK_8IcOgNuqDgpgN&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q=cromatografia&f=false

https://books.google.co.ve/books?id=9_7xnVy4GzsC&pg=PA111&dq=cromatografia&hl=es&sa=X&ei=xQ6yVK_8IcOgNuqDgpgN&ved=0CCQQ6AEwAg#v=onepage&q=cromatografia&f=false