Resumen

El presente trabajo se refiere a la cromatografía que es uno de los principales métodos para la separación de especies químicas estrechamente relacionadas en mezclas complejas. La cromatografía es un método físico de separación basado en la distribución de los componentes de una mezcla entre dos fases inmiscibles, una fija o estacionaria y otra móvil.

El objetivo de este trabajo es observar el arrastre de las sustancias y obtener colores primarios de estas, la muestra se disuelve en una fase móvil, que puede ser un gas, un líquido o un fluido supercrítico. Esta fase móvil se hace pasar a través de una fase estacionaria inmiscible, la cual se mantienen fija en una columna o sobre una superficie sólida. Las fases se eligen de tal forma que los componentes de la muestra se distribuyen de modo distinto entre la fase móvil y la fase estacionaria.

 La ciencia que se encarga de estudiar los diferentes componentes de una sustancia es la química analítica. Una de las técnicas más usadas para separar los distintos componentes de una mezcla para su posterior estudio, es la cromatografía.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Las tintas de los rotuladores son una mezcla compuesta por algún disolvente (parte líquida de la mezcla) y diferentes pigmentos. Algunos colores, como el negro, suelen ser mezcla de dos o tres pigmentos diferentes. Para separar estos pigmentos podemos realizar una cromatografía.

En esta demostración uno de nuestros supuestos problemas fue el arrastre de la sustancia, pues las primeras veces en querer obtener nuestro arrastre se nos dificulto, puesto que no sabíamos que cantidad de sustancia y de disolventes eran necesarios para poder lograr un resultado exitoso, después de realizar y experimentar varias pruebas pudimos obtener los resultados que queríamos desde un principio, y aunque en las primeras pruebas desperdiciamos mucho material tanto en disolventes como en las sustancias que queríamos obtener en el arrastre o en su caso la separación de los colores, pero al final obtuvimos buenos resultados.

Además de que a mí me intereso  este tema porque un día estaba haciendo un dibujo con plumones y sin querer derrame agua sobre mi dibujo y comenzaron a distribuirse y separarse los colores de los plumones.

Un ejemplo, si sobre un mantel blanco se derrama un poco de vino tinto, transcurrido un tiempo se observa que la mancha no es uniforme, sino que hay una zona con predominio de tonos azules y otra en que la tonalidad es roja. Eso es porque se ha producido una separación cromatográfica de los pigmentos del vino.

Antecedentes

ANTECEDENTES
¿Qué es la Cromatografía?

Es la técnica para separar componentes de una mezcla y su posterior análisis basadas en que las distintas sustancias que forman los componentes de una mezcla se dejan arrastrar a diferentes velocidades sobre un soporte. El soporte puede ser papel, un gas, otro líquido, etc. Es un método físico de separación de componentes.

¿Por qué se separan los componentes?

Dejamos que se mueva la mezcla por un soporte y los componentes se separan por que se mueven a diferentes velocidades, debido a las diferentes fuerzas de adsorción que ejerce el soporte sobre cada elemento, así de fácil.

Si no nos hemos equivocado es adsorción, que puede confundirse con absorción pero no es lo mismo. Vamos a explicarlo.

La absorción es cuando una sustancia se introduce en la estructura de otra. Ejemplo: una esponja absorbe agua, entonces si cortamos la esponja en pedazos vamos a encontrar agua en todas partes de la estructura de la esponja
La adsorción es un fenómeno superficial, la sustancia adsorbida no se introduce en el volumen del cuerpo, sino solo se adhiere a la superficie.

¿Queda clara la diferencia?

Pues ahora que ya sabemos lo que es la adsorción veamos otra definición de cromatografía:

La cromatografía es una separación física de los componentes de una mezcla basado en la adsorción selectiva de los componentes de la mezcla al moverse por un soporte.
Imaginemos el rotulador anterior, si pintamos sobre una tira de papel de filtro o secante con el rotulador un poco más arriba de la base de la tira de papel (el papel será el soporte) y ahora lo metemos en un recipiente con alcohol en la base del recipiente, el alcohol moja la base de la tira de papel, asciende por las tiras de papel y al llegar a la tinta del rotulador que pintamos, disuelve la tinta y sigue subiendo hasta provocar la separación de los pigmentos.

Esto se produce por las distintas velocidades a las que se mueven los pigmentos por el papel cuando se mojan con el alcohol y se mueven. Abajo hay un video con ejemplo ya realizados para que los puedas ver.

Como vemos hay una fase fija que será la colocación de la mezcla en el papel y otra móvil que será la subida del alcohol por el papel. La fase fija se hace con papel (sólido) y la móvil se hace con un líquido, el alcohol. Más adelante explicaremos las fases cromatografías. Aquí tienes una imagen del ejemplo de la tinta del plumón.
Fig. 1 Mancha de plumón, separada.

Fases de la cromatografía   

   Tipos de Cromatografía

¿Para qué se utiliza la Cromatografia?

La cromatografía se utiliza para lograr la separación de los componentes de una mezcla como para medir la proporción de cada elemento en la mezcla.

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 Cromatografia

Aunque hay muchas y variadas técnicas cromatográficas, 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

1. Cromatografía sólido-líquido. La fase estática o estacionaria es un sólido y la móvil un líquido.
2. Cromatografía líquido-líquido. La fase estática o estacionaria es un líquido anclado a un soporte sólido.
3. Cromatografía líquido-gas. La fase estática o estacionaria es un líquido no volátil impregnado en un sólido y la fase móvil es un gas.
4. 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.

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

b) 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.

c) 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.

Objetivo

Nuestro objetivo sobre la cromatografía es observar el arrastre de las sustancias, igualmente obtener los colores primarios de estas, ya que en el arrastre podemos observar distintas reacciones ya que los disolventes tienen diferentes acciones, pues como sabemos no todos tienen la misma densidad y por lo consiguiente no pueden obtener los mismos resultados.

También fue observar las diferentes características de la placa en la cromatografía que en este caso fue el papel filtro que fue nuestro apoyo para poder tener resultados satisfactorios y tener un arrastre exitoso.

Justificación

Me pareció interesante este tema, ya que en una ocasión que realice un dibujo con plumones, por equivocación derramé agua sobre de él y todos los colores se mezclaron y al mismo tiempo se crearon como arcoíris derivados de cada uno de los colores.

A veces nosotros realizamos mezclas y no nos damos cuenta de lo que puede suceder con dichas sustancias al combinarlas, sin embargo, con este experimento podemos encontrar que es lo que contienen o que peso molecular tiene. Es por esta razón que nos enfocamos en ello para hacer la demostración a los compañeros de la separación y como su arrastre nos permite conocer los pigmentos y sus fases por las que suele pasar para poder llegar a su pureza.

Hipótesis

Si la cromatografía es un método muy útil para separar las sustancias de mezclas, entonces los instrumentos que utilizamos nos permiten observar como la mezcla se arrastraba en el papel filtro y obteníamos los resultados.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales para realizar este experimento:

• Filtro de papel de cafeteras
• Una regla
• Plumones de colores
• Dos vasos
• Alcohol
• Plato extendido

• Diurex

Instrucciones:

• Lo primero que debemos hacer es cortar el papel del filtro en tiras del mismo tamaño y las pegamos en un extremo de la regla, además de que dibujamos una mancha de tinta con unos de los plumones en la parte de debajo de cada una de las tiras.

Fig. 3 Cada tira con un punto de color

• Ahora ponemos suficiente cantidad de alcohol sobre el plato, a manera de que alcance a tocar la punta de las tiras.

Fig. 4 El alcohol comienza a subir

• El alcohol empezará a subir rápidamente por cada una de las tiras de papel humedeciendo la mancha y desplazándose por toda la tira hasta que  se vayan formando franjas de diferentes tonos.

Fig. 5 Van apareciendo franjas de distintos tonos

Galería Método

Resultados

La cromatografía en papel  es un proceso muy utilizado en los laboratorios para realizar unos análisis cualitativos ya que pese a no ser una técnica muy potente no requiere de ningún tipo de equipamiento.

La fase estacionaria está constituida simplemente por una tira de papel filtro. La muestra se deposita en un extremo colocando pequeñas gotas de la solución y evaporando el disolvente.

Luego el disolvente empleado como fase móvil se hace ascender por capilaridad. Luego se coloca la tira de papel verticalmente y con la muestra de abajo dentro de un recipiente que contiene fase móvil en el fondo.

Después de unos minutos cuando el disolvente deja de ascender o ha llegado al extremo se retira el papel y se deja secar. 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.

Un ejemplo podría ser que utilices un pedazo de papel y le hagas puntos de colores con plumones permanentes y le pongas un lápiz del lado donde no están los puntos de colores (esto te servirá como soporte), después en un vaso pon alcohol y coloca la tira de papel con el lápiz horizontalmente en la parte de arriba para que el papel no caiga y tienes que esperar para que el alcohol haga efecto en el papel, lo que sucederá es que a los puntos de colores se les harán unas pequeñas líneas hacia arriba.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Se observó en esta práctica que por medio de la cromatografía es posible identificar cuáles son las sustancias  de que está compuesta una mezcla a través de una fase estacionaria que muestra la cromatografía, la polaridad de los solventes utilizados para la cromatografía determinan el resultado mostrándonos sus diferentes compuestos, colores y pureza que podemos obtener de ello, entendemos que es una técnica que separa las sustancias y se basa en las diferentes velocidades con que son arrastradas cada una mediante  un medio poroso por un disolvente en movimiento.

A medida que el disolvente se va moviendo por el papel de filtro, que en este caso es un medio poroso, empieza a arrastrar los pigmentos que están en la mancha de tinta. Cada uno de estos pigmentos es arrastrado a una velocidad diferente, unos más rápido que otros, si lo dejas un tiempo, podrás apreciar diferentes franjas de colores, cada una pertenece a un color diferente.

Bibliografía

https://prezi.com/xk0gdss3wpss/historia-de-la-cromatografia/https://sites.google.com/site/cromatografiasean/home/experimentos-caseros-muy-faciles-con-materiales-recicladoshttps://lacienciaparatodos.wordpress.com/2009/03/25/experimento-cromatografia-en-papel/http://katya00.blogspot.mx/2011/12/proyecto-cromatografia.html

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography