La cromatografía identifica diferentes productos químicos en función de las propiedades y la movilidad de las moléculas en el compuesto que se analiza. La cromatografía permite a los científicos separar líquidos y gases que van desde el petróleo y el ADN hasta la clorofila y las tintas para bolígrafos. Los estudiantes también pueden usar la cromatografía para experimentos y proyectos divertidos.
Definición de cromatografía
"Chromat-" proviene de la palabra griega "chroma", que significa color. "-Graphy" proviene del latín "-graphia" o del griego "graphein" y significa (según Merriam-Webster) "escritura o representación en un manera (especificada) o por un medio (especificado) o de un objeto (especificado) ". Por lo tanto, cromatografía significa literalmente escribir o representar con color. Una definición más formal de Merriam-Webster establece que la cromatografía es "un proceso en el que una mezcla química transportada por un líquido o gas se Separados en componentes como resultado de la distribución diferencial de los solutos a medida que fluyen alrededor o sobre un líquido o sólido estacionario. fase."
Limitaciones de la cromatografía
La cromatografía funciona debido a las diferencias en las propiedades de las moléculas en los materiales. Algunas moléculas, como el agua, tienen polaridad, por lo que actúan como pequeños imanes. Algunas moléculas son iónicas, lo que significa que los átomos se mantienen unidos por sus diferencias de carga, nuevamente como pequeños imanes. Algunas moléculas difieren en forma y tamaño. Estas diferencias en las propiedades moleculares permiten a los científicos separar compuestos en moléculas individuales mediante cromatografía.
La cromatografía también depende de la movilidad de las moléculas. En otras palabras, la capacidad de las moléculas para moverse determina si la cromatografía funciona. Poner moléculas en una fase móvil requiere disolver la sustancia en un solvente o tener la sustancia en una etapa líquida o gaseosa. Si se utiliza un disolvente, el disolvente depende del material a separar. Las mezclas de líquido y gas se pueden empujar o tirar a través de un material que absorbe las moléculas a medida que pasan. No importa qué material se esté analizando, para que la cromatografía funcione, el material debe tener una fase móvil.
Por qué funciona la cromatografía
Aunque las técnicas de cromatografía difieren, todas dependen de una combinación de diferencias moleculares y movilidad del material. La cromatografía funciona haciendo pasar el material disuelto, líquido o gas a través de un material filtrante. Las moléculas se separan en capas a medida que pasan a través del filtro. El mecanismo de separación depende del método de filtrado, que está determinado por los tipos de moléculas que se van a separar. Pero no importa qué método se use, las moléculas viajan a diferentes velocidades a través del filtro, separando las moléculas en capas que a menudo aparecen como líneas de colores en el material del filtro.
En general, las moléculas más grandes o más pesadas viajan a través del material del filtro más lentamente que las moléculas más pequeñas o más ligeras. Las moléculas se separan a medida que se mueven porque viajan a diferentes velocidades, cayendo como sedimentos que caen del agua a medida que desciende el volumen o la energía del agua.
Proyectos de cromatografía de muestra
Si bien muchas pruebas de cromatografía requieren equipos y técnicas especiales, la cromatografía se puede utilizar en algunos experimentos en el hogar y la escuela utilizando materiales simples.
Análisis de tinta de lápiz
Una simple demostración de cromatografía utiliza filtros de café y una variedad de rotuladores. Si las plumas utilizan tintas solubles en agua, el disolvente utilizado es agua. Si los marcadores utilizan tinta permanente, el alcohol isopropílico suele funcionar como disolvente. Comience aplanando un filtro de café. Coloque el filtro de café en un plato desechable u otro material para evitar que se manchen las superficies subyacentes. Utilice una variedad de bolígrafos para hacer puntos alrededor de la parte central del filtro. Agregue agua o alcohol al centro del filtro de café. Una cucharadita funciona bien para esto. No agregue suficiente líquido para crear un charco; el agua o el alcohol deben expandirse desde el centro. A medida que el líquido sale del centro, las tintas se disuelven y se mueven hacia afuera desde el centro. Los diferentes pigmentos de las tintas se separarán, se realizarán desde la mancha de tinta inicial y se depositarán en filas en función de las moléculas de pigmento.
Cromatografía de clorofila
Un proyecto de cromatografía un poco más complicado pero igualmente interesante separa la clorofila que se encuentra en las hojas. La clorofila se encuentra en las hojas de las plantas. Aunque la clorofila es verde, la mayoría de las hojas también contienen pigmentos adicionales como los carotenoides, que crean los colores rojo y naranja que se ven en otoño. Estos carotenoides y otros pigmentos se revelan a medida que la clorofila verde se degrada, por lo que las hojas de las plantas de hoja caduca muestran diferentes colores en el otoño. Comience seleccionando varias hojas verdes. Triturar las hojas y remojar los trozos en alcohol isopropílico o acetona (también llamada propanona). La clorofila se filtrará de las hojas y hará que el líquido se vuelva verde.
Advertencias
El alcohol isopropílico y la acetona son inflamables. No los coloque ni los use cerca o con llamas o una fuente de calor.
Para separar los pigmentos, corte aproximadamente una tira de una pulgada de ancho desde el centro de un filtro de café aplanado o use papel de cromatografía. Pega un extremo del papel a un lápiz. Vierta aproximadamente 1 pulgada del líquido en un recipiente un poco más corto que la tira de papel. Coloque el lápiz sobre la parte superior del recipiente de modo que la parte inferior del papel quede en el líquido. El líquido se elevará en el papel debido a la acción capilar, transportando la clorofila y otras moléculas de pigmento. A medida que el líquido se evapora, las moléculas quedan en el papel, creando líneas de pigmento. Retire el papel cuando las líneas se vuelvan claras porque si el papel se deja demasiado tiempo, el líquido eventualmente llevará todas las moléculas de pigmento a la parte superior del papel.