Cromatografía en columna y TLC

Escrito por Lyudamila

Introducción:

El método utilizado para la purificación de compuestos químicos o para establecer cuántos compuestos diferentes lleva una mezcla o para determinar la polaridad de una mezcla química se conoce ampliamente como cromatografía. El principio básico de la cromatografía es separar determinados compuestos en función de su estructura, capacidad de enlace de hidrógeno y polaridad entre la fase estacionaria y la fase móvil. Existen diferentes tipos de aparatos de cromatografía y varias técnicas de separación que se aplican para separar mezclas químicas. Aquí se presentan datos del uso de la cromatografía en columna y la cromatografía en capa fina para separar el fluoreno de la 9-fluoreneona y para determinar la mejor mezcla de disolventes para una separación.

Tabla de constantes físicas:

Nombre químico	Fórmula química	MW: (g/mol)	Punto de ebullición (°C)	Punto de fusión (°C)	Índice de refracción (nD)
Hexano	C6H14	86.18	69		1.375
Dióxido de silicio	SiO2	60,1		1600-1725	–
Fluoreno	C13H10	166.22	295		–
9-Fluorenona	C13H8O	180.19	342		1.6309
Acetona	C3H6O	58.08	57		1,35900

Materiales &Métodos:

Cromatografía en columna:

Para empaquetar la columna, se mezcló gel de sílice con 14mL de un disolvente no polar, hexano y se transfirió al interior de la columna. Se entregó 1mm de arena a la columna para que se asentara sobre el lecho de gel de sílice. Para cargar la columna, se entregaron unos 0,3mL de la mezcla de flúor y 9-fluorenona que era visible por una banda amarilla. A continuación, se recogieron 4 eluciones en tubos de ensayo mientras se añadía continuamente hexano a la columna. El sistema de disolvente se cambió a una mezcla de hexano y acetona (70:30) y se recogieron fracciones de la mezcla en tubos de ensayo separados hasta que la banda amarilla eluyó de la columna.

Cromatografía de capa fina:

Las 4 eluciones del sistema de disolvente de sólo hexano se recogieron y concentraron hasta aproximadamente 1/4 del volumen original y las fracciones de la mezcla del sistema de disolvente de hexano-acetona se recogieron y concentraron hasta ½ del volumen original. Una muestra (muestra nº 1) de las eluciones de hexano y una muestra (muestra nº 2) de las fracciones de hexano-acetona se marcaron por separado a través de un tubo microcapilar en la capa fina o adsorbente recubierta en la placa de TLC. También se marcó en la placa de TLC una tercera muestra de la mezcla original (muestra nº 3) que se cargó en la parte superior de la columna. Se utilizó disolvente de TLC para empapar la placa de TLC y permitir que las sustancias no polares subieran por la placa más rápidamente y que las sustancias polares subieran por la placa a un ritmo más lento o no subieran en absoluto. La placa de TLC se retiró en cuanto el disolvente subió por la placa hasta que estuvo a 1 cm de la parte superior. A continuación se calculó el factor de retención.

Resultados:

Los sistemas de disolventes separaron el fluoreno y la 9-fluorenona basándose en su diferencia de estructura y polaridad. El sistema de disolventes de hexano fue útil para lavar todo lo que era hidrofóbico ya que es no polar, y esencialmente lavó la mayor parte del fluoreno ya que el fluoreno no es tan polar como la 9-fluorenona. El sistema de disolventes con una mezcla entre acetona y hexano permitió eluir la banda amarilla de la columna porque los disolventes polares como la acetona son útiles para mover los compuestos químicos por la columna que tienden a tener una mayor polaridad, como la 9-fluorenona.

Estructuralmente, el fluoreno no tiene un grupo funcional carbonilo y la 9-fluorenona sí. Por esta diferencia, el oxígeno que sobresale de la 9-fluorenona fue capaz de establecer enlaces de hidrógeno con las perlas de gel de sílice, lo que permitió que se mantuviera más firme en la columna que el fluoreno. Como la 9-fluorenona se mantenía más firme en las perlas de gel de sílice de la columna, no bajaba por la columna tan rápido como el fluoreno. En principio, el compuesto químico que fluye a través de la columna a mayor velocidad es más apolar; por lo tanto, en este caso el fluoreno era más apolar que la 9-fluorenona.

Los factores de retención se calcularon para encontrar las distancias que las muestras de los compuestos que se probaban se movían hacia arriba en la placa en relación con las distancias movidas por el frente del disolvente. La placa mostró que el fluoreno se desplazó hacia arriba en la placa a un nivel más alto que la 9-fluorenona. El Rf=.8cm para el fluoreno y .67cm para la 9-fluorenona. El fluoreno sólo era visible bajo luz ultravioleta porque es un compuesto incoloro, a diferencia de la 9-fluorenona que es amarilla. Fue difícil medir con precisión el Rf para la mezcla original que contenía la combinación de ambos compuestos químicos, pero visiblemente, había una marca amarilla en la placa de TLC que era paralela a la marca amarilla de la 9-fluorenona de la muestra 2, y había una marca incolora en la placa de TLC que era visible bajo luz UV que estaba alrededor de la misma área de longitud del fluoreno de la muestra 1.

Discusión:

Al analizar la fuerza con la que los dos compuestos fueron atraídos por la fase estacionaria del gel de sílice en la columna, podemos entender por qué los compuestos se movieron por la columna a la velocidad que lo hicieron. La separación de los compuestos se debe a la diferencia en la velocidad de migración, que se ve afectada por la diferencia de estructura y polaridad de los compuestos. En la cromatografía en columna, los compuestos no polares bajan por la columna a un ritmo más rápido que los compuestos polares, pero al llevar a cabo un protocolo de TLC, podemos ver que las moléculas no polares suben por la placa más rápidamente que los compuestos polares, que suben por la placa a un ritmo más lento o no suben en absoluto.
En general, mi placa de TLC podría haber mostrado mejores resultados si la longitud de mi gel de sílice hubiera sido superior a 4 cm. Si hubiera hecho el procedimiento de una manera mejor, la separación entre los dos compuestos habría sido más pura y mis factores de retención habrían cambiado.