Cromatografía en papel de bolígrafos de tinta gel

La cromatografía en papel es una de las técnicas mas sencillas de cromatografía, es ideal para la introducción del concepto de separación y el uso de fases estacionarias y móviles, así como el revelado e interpretación del cromatograma

La cromatografía es un método de separación físico de mezclas, se emplea de manera frecuente en laboratorios para la identificación de componentes desconocidos presentes en mezclas.

Hay distintos tipos de cromatografía, pero todas tienen el mismo fundamento teórico; una fase móvil o eluyente (gas o liquida) que viaja a través de una fase estacionaria solida o semisólida. La separación ocurre debido a que algunos componentes son atraídos con mas fuerza que otros hacia la fase estacionaria mientras que otros tienen más afinidad a la fase móvil.

La palabra cromatografía proviene del hecho que las primeras mezclas en ser separadas a través de esta técnica generaron colores en la fase estacionaria (chromos – color, graphos – imagen). En esta experiencia se separarán los constituyentes de la tinta presente en diversos colores de bolígrafos de tinta gel empleando dos soluciones de elución.

Fundamento teórico de la cromatografía en papel

La cromatografía es una técnica que se emplea para separar e identificar los componentes de una mezcla. Esta técnica analítica tiene un amplio campo de acción que va desde la industria de alimentos, así como la investigación científica, industria farmacológica y petrolera.

En la cromatografía en papel, la sustancia problema es aplicada a un trozo de papel, bien puede ser papel especializado para cromatografía, pero también se puede emplear papel de filtro o papel común, mientras sus constituyentes no interfieran con la elución de los componentes o interactúen con el solvente a emplear.

La composición básica del papel es celulosa, el cual es un polímero de β glucosa, la cual posee varios grupos hidroxilo en su estructura, dándole la capacidad de atraer moléculas polares como la del agua. La celulosa es denominada la fase estacionaria en la cromatografía en papel.

La fase móvil o solvente de la cromatografía en papel es menos polar y generalmente consiste en la mezcla de uno o varios solventes orgánicos y agua. Los solventes y proporciones a emplear dependerán tanto de la fase estacionaria como de la naturaleza de la muestra a analizar.

Estructura de  una cámara en cromatografía de papel
Estructura de una cámara en cromatografía de papel. Wikimedia commons

La cromatografía en papel consta de tres etapas básicas; 1. Aplicación de la muestra. 2. Desarrollo del cromatograma, que consiste en la elución del solvente junto con la muestra través de la fase estacionaria y 3. Revelado del cromatograma si es necesario y el cálculo de los índices de retención para la interpretación de los resultados.

Las partes de un cromatograma en papel son 1. Solvente, 2. papel cromatografico, 3. Muestra, 4. Puntos de aplicación de muestras, 5. Frente de elución, 6 linea de inicio.

Para obtener una medida cuantitativa y comparable de la cantidad de movimiento de un componente en un cromatograma, se desarrolló el parámetro de índice de retención. El índice de retención (Rf) se calcula como la razón de la distancia recorrida por una muestra desde el punto de aplicación con respecto a la distancia recorrida por el frente de elución.

Cada índice de retención es igual para una determinada sustancia bajo las mismas condiciones experimentales (fase estacionaria, fase móvil, etc.) siendo esta una herramienta de utilidad para la identificación de sustancias comparando el índice de retención contra una lista de índices de retención de sustancias conocidas reportados en literatura. La distancia recorrida se toma desde la línea de inicio al punto medio de la mancha dejada por la sustancia

Partes de un cromatograma en papel
Partes de un cromatograma en papel

Materiales

  • 2 Beaker de 600 mL
  • 2 Beaker de 500 ml
  • 2 probetas (cilindros) graduadas de 250 ml
  • Regla
  • Cinta adhesiva
  • Toallas de limpieza
  • Papel cromatografico o papel filtro
  • Bolígrafos de colores de tinta gel (7 colores)

Reactivos

  • Alcohol isopropílico
  • Agua destilada

Procedimiento de la cromatografía

Preparación de soluciones eluyentes

Preparar una solución con 2 partes de alcohol isopropílico a una parte de agua. Marcar. Tambien preparar una solución con 1 parte de alcohol isopropílico a dos partes de agua-. Marcar.

Preparación del papel cromatográfico

Para evitar que la grasa o suciedad presentes en las manos interfieran con el cromatograma, se debe evitar al máximo la manipulación excesiva del papel o emplear guantes. Tomar una pieza rectangular de papel de 15 x 10 cm, colocarla de manera horizontal sobre una toalla de papel limpia para evitar la contaminación y marcarla en la parte superior derecha.

Con ayuda de la regla y de lápiz, dibujar una línea horizontal a una distancia de 1.5 cm del borde inferior del papel. Igualmente, en la parte superior del papel, trazar una línea horizontal a 10 cm del borde inferior. La línea horizontal inferior es la línea de inicio y la línea horizontal inferior la línea de finalización. Las líneas dibujadas con lápiz no se verán afectadas por los solventes

En la línea horizontal inferior (línea de inicio) a 2.5 cm del borde dibujar una equis con lápiz, hacer 6 marcas más en la línea horizontal distantes entre sí 1.5 cm.

Ejemplo de una cromatografía en papel

En cada una de las equis, colocar una muestra de tinta gel apoyando suavemente el bolígrafo sobre el papel, repetir la acción para dejar mas muestra de tinta de cada color. Anotar la posición de los colores de tinta en el papel.

Con la ayuda de dos trozos de cinta adhesiva enrollar el papel para crear un cilindro con las muestras de tinta en la parte inferior del cilindro. Los extremos del cilindro no deben tocarse, ya que esto generaría que el solvente no fluya de manera correcta.Repetir todo el procedimiento en la otra pieza de papel y marcar.

Generación del cromatograma

En un beaker de 600 ml, colocar 25 ml de solución eluyente 2:1 alcohol isopropílico: agua y tapar. En el otro beaker colocar 25 ml de solución eluyente 1:2 alcohol isopropílico: agua y tapar. En cada uno de los recipientes colocar los cilindros de papel de manera cuidadosa, recuerde que las marcas de las muestras (línea de inicio) deben estar por encima del nivel de la mezcla de solventes, tapar y observar el movimiento de los solventes a través del papel, esto puede tomar entre 45 a 90 minutos.

Cuando el frente del solvente alcance la línea de finalización, extraer cuidadosamente los cilindros y dejar escurrir el exceso de solvente. Procurar solo tocar el papel en la parte superior del mismo. Abrir los cilindros y depositarlos sobre una toalla de limpieza. Dejar secar los cromatogramas en una campana de extracción o de gases.

Después del experimento

Relacionar cada línea de cromatograma con el color respectivo. Cada color se tiene que haber separado en diversas manchas o puntos a lo largo de una línea recta vertical. Se puede asumir que, si la separación fue completa, cada mancha o punto es una sustancia química pura.

Con la ayuda de la regla, determinar el punto medio de cada mancha generada para cada color analizado. Medir la distancia desde la línea de inicio hasta el punto medio de cada mancha. Este será la distancia recorrida por la sustancia.

Medir la distancia desde la línea de inicio hasta la línea de finalización o hasta la distancia que recorrió el solvente, este será la distancia del frente del solvente.

Calcular el índice de retención de cada una de las manchas con cada una de las tintas estudiadas. Comparar los valores obtenidos con cada mezcla de solventes y entre cada tinta. Responder las siguientes preguntas

  • ¿hay sustancias que se repiten en las tintas (mismo índice de retención)?
  • ¿Qué sustancias (manchas) son diferentes en cada tinta?
  • ¿hay sustancias (manchas) que aparecen con una mezcla de solventes y no con la otra mezcla?
  • ¿con cual de las mezclas de solventes es mejor la separación? (entendiéndose como mejor separación a una mayor distancia entre las manchas, manchas más definidas y aparición de mayor cantidad de manchas en el cromatograma)

Para más información Paper chromatography – Chem Lab

Clasificación

Nivel: Superior – universitario

Tipo: Demostración – practica de enseñanza

Riesgo: bajo