¿Qué es la cromatografía?

Si trabajas en la industria química, probablemente hayas oído hablar de la técnica de la cromatografía. A pesar de ser un procedimiento muy común, muchas personas aún no están familiarizadas con él. ¿Qué es la cromatografía? y cómo funciona exactamente. Si también está confundido sobre el tema, ha venido al lugar correcto. Este artículo contiene todos los detalles sobre la cromatografía. Comencemos con el significado y la definición de cromatografía.

Significado de cromatografía

Según la definición del diccionario, la cromatografía es un método de separación de los componentes de una solución (gas o líquido) aprovechando las diferentes propiedades de diferentes moléculas. La técnica utiliza una fase móvil (gas o líquida) para transportar la solución a analizar a través de la fase estacionaria (sólida o líquida) la cual absorbe o impide en mayor o menor grado diferentes componentes de la solución, provocando su separación en diferentes capas. Es una herramienta indispensable en manos de los científicos analíticos para la separación y cuantificación de componentes en una mezcla de compuestos orgánicos.

Historia y Fundamentos de la Cromatografía

La técnica se originó en el trabajo pionero de Mikhail Tswett, quien separó los pigmentos vegetales en 1900 utilizando una columna de vidrio empacado. Debido a que los pigmentos separados tenían colores diferentes y se separaban como bandas separadas, la técnica se acuñó como cromatografía, lo que significa separación por colores.

A lo largo de los años, la cromatografía ha evolucionado y progresado a versiones como HPLC, GC, HPTLC y SFC, todas las cuales hasta el día de hoy se basan en la separación de los componentes de la mezcla a través de interacciones fisicoquímicas selectivas y partición entre las fases estacionaria y móvil.

¿Por qué usamos la cromatografía?

Desde la evolución, la cromatografía se ha utilizado ampliamente para separar componentes de mezclas que van desde los gases más simples hasta las mezclas de hidrocarburos más complejas que contienen cientos de compuestos diferentes. Las muestras pueden ser gaseosas, líquidas o incluso sólidas que se disuelven fácilmente en disolventes adecuados.

Debido a su versatilidad, sus aplicaciones cubren una amplia gama de compuestos químicos con diversas características como rango de ebullición, pesos moleculares, volatilidad y estabilidad térmica. La cromatografía de gases, la cromatografía de líquidos, la cromatografía de capa fina, la cromatografía de líquidos supercríticos y las técnicas degradadas como GC-MS y LC-MS abarcan una amplia gama de aplicaciones en campos tan diversos como la industria farmacéutica, el desarrollo de materiales, la alimentación, los productos derivados del petróleo y la medicina forense que requieren una gran alta resolución y límites de detección.

Algunas aplicaciones de la cromatografía en diferentes industrias son:

Industria química

• Detección de Contaminantes en Pesticidas y Aceites
• Prueba de muestra de agua:
• Controles de calidad del aire
• Innumerables aplicaciones en ciencias de la vida

Industria farmacéutica

• Usar la composición de los elementos y el peso molecular para separar compuestos
• Durante el proceso de desarrollo de fármacos.
• Detección de químicos u oligoelementos en diferentes muestras con el análisis adecuado
• Examen de la pureza de la mezcla.
• Identificación de conexiones desconocidas

Industria forense

• Análisis de muestras de sangre y cabello en la escena del crimen.
• Patología Forense

industria de alimentos

• Identificar los valores nutricionales y la calidad de los productos alimenticios.
• Detección de aditivos y deterioro de alimentos.

Estudios de Biología Molecular

• La industria de los combustibles, los procesos bioquímicos y la biotecnología utilizan HPLC para procesos de purificación y fraccionamiento
• Estudiar metabolómica y proteómica utilizando técnicas específicas de cromatografía.
• Pruebas de ácido nucleico con métodos de cromatografía

Estos son solo los usos populares de la cromatografía. La técnica se utiliza en varios otros lugares e industrias.

Funcionamiento básico de la cromatografía.

El proceso exacto de la cromatografía depende de dónde desee utilizarlo y qué método elija (estos se explorarán más adelante en este artículo). Sin embargo, aún podemos definir un procedimiento básico que consta de cuatro sencillos pasos:

• Paso 1: exposición cuidadosa de una cantidad específica de analito a la corriente de fase móvil que ya estaba activa.
• Paso 2: A continuación, el analito pasa a través de la fase estacionaria utilizando la fase móvil.
• Paso 3: Finalmente, la separación tiene lugar cuando los componentes del analito reaccionan con la fase estacionaria en diferentes niveles. Algunos responden más, otros no.
• Paso 4: Los componentes del analito separados se transportan nuevamente a través de la fase móvil. Luego transfiere los componentes a un instrumento separado. Allí se cuantifican con la debida detección de su presencia.

Y en estos cuatro pasos, el proceso se completa. Podemos decir que la cromatografía se divide en tres componentes básicos: fase móvil, fase estacionaria y moléculas separadas.

Ahora entremos en los detalles del uso de diferentes partes de la cromatografía.

Piezas de cromatografía

Los cuatro pasos no son suficientes para entender cómo funciona la cromatografía. También es necesario conocer los diferentes elementos del proceso junto con su funcionamiento. Solo entonces puedes aprender el concepto.

Columnas de cromatografía

La separación de los componentes de la muestra antes de la detección es la esencia de las técnicas cromatográficas. Un sistema cromatográfico utiliza una columna para lograr la separación deseada. Una columna consta de un tubo relleno con una fase estacionaria en la que se lleva a cabo la separación en función de las interacciones fisicoquímicas de los compuestos que se separan con la fase estacionaria. La fase móvil o gas portador eluye primero los componentes retenidos menos débilmente, seguidos por los componentes retenidos más fuertemente. Las dimensiones y la composición de la columna se basan en la técnica cromatográfica elegida y el grado de separación requerido. En general, las columnas de HPLC son más cortas y anchas que las columnas de GC.

Detectores cromatográficos

Después de la separación, los componentes individuales llegan al detector que responde en términos de área o altura de pico dependiendo de la cantidad de compuesto eluido. Cada técnica de separación cromatográfica proporciona una gama de detectores según la naturaleza de los compuestos eluidos.

La detección puede ser específica de un compuesto o conjunto de compuestos en particular o puede depender de algunas propiedades físicas, como el índice de reflectancia de la fase móvil. Dichos detectores se denominan detectores de características masivas en comparación con los detectores selectivos o específicos.

Datos cromatográficos

Las separaciones cromatográficas aparecen como picos en el cromatograma, excepto en la cromatografía en capa fina donde se pueden ver zonas discretas en la placa. Los picos cromatográficos se separan en el tiempo en el cromatograma, según la naturaleza de los compuestos de separación y la eficiencia de separación de la columna. Los picos nítidos y bien resueltos indican un alto grado de resolución de la columna, mientras que los picos anchos o superpuestos indican una resolución deficiente.

Cada pico representa un componente de la muestra y se caracteriza por su tiempo de retención en condiciones de funcionamiento definidas. A efectos de cuantificación, la altura del pico o, más exactamente, el área bajo el pico define la cantidad del componente presente en la mezcla.

Los métodos de cuantificación requieren una composición porcentual de un componente particular en la mezcla y dichas estimaciones se realizan asumiendo que el detector responde por igual a todos los componentes y que se generan picos para cada compuesto.

%del analito = \(\frac{Área del pico del analito}{suma del área total de todos los picos}\)X100

Muy a menudo, la cantidad de analito se especifica en relación con otro compuesto designado como estándar de referencia que ha demostrado trazabilidad. Dichos compuestos deben estar disponibles en forma pura y tener una identidad química igual o cercana a la identidad del analito a determinar.

Los sistemas analíticos modernos están equipados con software de aplicación avanzado capaz de control operativo, interpolación de datos y cálculos para lograr los resultados deseados.

Métodos de cromatografía comunes

Algunos métodos de cromatografía comunes clasificados según la base de separación de los elementos son:

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