La cromatografía es una técnica física que permite identificar y separar los distintos constituyentes de una mezcla de líquidos, gases o sólidos en disolución.
Existen distintos tipos de cromatografías según el tipo de muestra, las condiciones en las que se lleve a cabo, el tipo de método usado o la naturaleza del detector empleado, pero todas ellas tienen el mismo principio en común: la separación de las distintas especies gracias al principio de retención selectiva.
Para ello existe una fase móvil que atraviesa una fase estacionaria normalmente sólida la cual va reteniendo en distinta medida cada especie química. Casi la mayoría de cromatógrafos se basan en la cromatografía en columna, en la que la fase móvil es arrastrada por un liquido llamado eluyente por gravedad o por una presión aplicada en la columna. Por el contrario, existe una variedad de cromatografía llamada de capa fina que se basa en la ascensión del eluyente, y con él la fase móvil producida, por capilaridad.
La cromatografía de capa fina suele llevarse a cabo sumergiendo una placa a la que se adhiere la fase estacionaria (carbonato, gel de sílice, celulosa…) y sumergiendo está en una cubeta con eluyente. La muestra se coloca sobre la placa a escasos centímetros del eluyente, el cual ascenderá y “transportara” los distintos componentes de la muestra a velocidades diferentes consiguiendo así la separación.
Procedimiento
Para poder ilustrar todo este proceso sin gastar nada de dinero en materiales especiales se puede llevar a cabo una cromatografía en capa fina casera sustituyendo la placa de sílice por un simple filtro para el café, en el cual la celulosa actuara como fase estacionaria.
Para ello hemos cortado unas tiras de papel de filtro de unos 10 x 2 cm y las hemos introducido en un recipiente con un alcohol (en este caso isopropanol pero puede usarse alcohol de desinfectar).
Las muestras empleadas son cuatro rotuladores de diferentes colores (rojo, azul, negro y verde). Hemos llevado a cabo varios ensayos:
- Comparación de los colores: pintamos un punto de cada color en un mismo trozo de papel y lo introducimos en la cubeta con alcohol.
- Cada color por separado: pintamos una línea horizontal de cada color en 4 papeles.
Resultados
Tras realizar el procedimiento indicado anteriormente dejamos secar cada trocito de papel para que se evapore el alcohol en el que están empapados.
Luego se puede observar en la primera prueba con cuatro colores las diferencias en las composiciones de las distintas tintas. Podemos observar por ejemplo que tanto la tinta roja como la verde tienen un compuesto amarillo en principio común pero que en el caso de la tinta roja ha ascendido más, por lo que puede que sean distintos compuestos. En el caso de la tinta azul no se aprecian otros colores, lo que puede significar que solo tienen un compuesto visible. Por último, en el caso de la tinta negra vemos que está formada por un compuesto negro y uno morado. Debemos tener en cuenta que las tintas tienen muchos otros compuestos pero no son visibles al ojo humano, pero los que determinan el color de la tinta si lo son y los podemos “contar”.
Ahora para estudiar las muestras de cada color por separado, tras secarlas, las hemos escaneado primero en color para un análisis visual y en blanco y negro para su análisis con software. Para esto segundo utilizaremos el software Visual Spec con el que obtendremos un cromatograma en relación a los pixeles de la imagen intentando así detectar los picos de cada componente de la mezcla.
Tinta roja. Como se puede apreciar en la imagen sobre estas líneas, en la tinta roja han aparecido tres colores indicando tres componentes: granate, naranja y amarillo. En la parte inferior de la placa (izquierda en la imagen) queda un residuo.
Tinta azul. La tinta azul solo ha producido un color, azul, por lo que es probable que solo exista un compuesto que dé el color azul. En este caso no queda prácticamente residuo alguno.
Tinta verde. En la tinta verde hemos obtenido dos colores, verde turquesa y amarillo. En principio se podría pensar que este amarillo es el mismo que el de la tinta roja, pero, como hemos indicado antes aparece a una altura diferente por lo que no parece que se trate del mismo. Sin embargo, no podemos asegurarlo debido al alto error cuantitativo del método. (Para comprobarlo habría que repetir la cromatografía con un soporte mejor o cambiando el eluyente.) En la parte de abajo (izquierda en la imagen) queda un residuo.
Tinta negra. Esta es una sorpresa. Obtenemos tres colores: el negro, el morado y un sorprendente rosa muy claro que es prác
ticamente inapreciable en la imagen escaneada. En la parte de abajo (izquierda) queda un residuo.
Cromatogramas
Obtenemos los correspondientes cromatogramas de picos con Visual Spec a partir de estas imágenes en blanco y negro escaneadas:
Cromatograma de la tinta roja:
Cromatograma de la tinta verde:
Cromatograma de la tinta azul:
Cromatograma de la tinta negra:
En todos los casos se podría decir que el cromatograma está al “revés” de los cromatogramas normales (picos hacia abajo). Esto se debe a que el software realiza el grafico en función de la intensidad, siendo los valores altos correspondientes a los pixeles “blancos” del papel y los valores bajos a los pixeles “oscuros” coloreados por los distintos compuestos. (Por ello, los “picos” son “valles”.)
Normalmente, en un cromatograma los picos aparecen bien separados debido a que se realizan con cromatografías de columnas donde la separación es mayor y se mide a lo largo de un tiempo. En nuestro caso, como se ve en las imágenes a color, los compuestos coloreados están prácticamente pegados. La separación podría mejorarse cambiando la fase estacionaria y el disolvente.
Conclusión
Aunque, desde luego, este no es el mejor método para identificar los compuestos de una disolución, el método que hemos empleado es extremadamente simple y de coste casi nulo y sirve perfectamente para ilustrar cuantitativamente en qué consiste una cromatografía de capa fina y la información que se puede obtener de esta técnica. Por ello, el experimento descrito se podría utilizar para enseñar a los estudiantes que empiezan a descubrir las técnicas físico-químicas.
