4 Extraccion y Cromatografia - ver 1 6

Vista previa del material en texto

Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Extracción
líquido - líquido
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Extracción líquido - líquido
• La extracción líquido-líquido es una técnica para separar los componentes de una 
mezcla:
• Por ejemplo permite separar sustancias que están inicialmente disueltas en un mismo 
solvente (y por lo tanto no pueden ser tratadas individualmente) para obtenerlas en 
forma aislada.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Extracción líquido - líquido
• Se basa en las distintas afinidades de los componentes de una 
muestra por 2 líquidos que deben ser inmiscibles entre ellos.
• Cuando se ponen en contacto 2 líquidos inmiscibles un 
determinado soluto se repartirá entre ambos según sea su afinidad 
por los líquidos.
• La concentración del soluto en cada fase evolucionará hasta que el 
cociente de concentraciones alcance un valor constante conocido 
como coeficiente de partición.
Fase Acuosa
Fase Orgánica
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Coeficiente de distribución o partición (K)
K = 
[ ]FASE ORGANICA
[ ]FASE ACUOSA
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Coeficiente de distribución o partición (K)
• Si ahora tenemos 2 compuestos, por ej: uno azul y otro 
amarillo disueltos en el mismo SV.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
K = 
[ ]FASE ORGANICA
[ ]FASE ACUOSA
Naftaleno K ~ 10000
Ac. Ascórbico K ~ 0.001
En la práctica se busca una situación 
como esta, en donde un compuesto 
esté muy mayormente en una fase, 
mientras que el otro esté casi 
exclusivamente en la otra fase.
Coeficiente de distribución o partición (K)
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
• Compuestos con propiedades ácido base:
Compuestos con grupos ácidos o básicos débiles como carboxilos, amino, fenoles, etc. Pueden 
estar cargados o neutros eléctricamente según el pH del medio acuoso.
 
 






+=
−
HA
A
LogpKpH a
Hidrofobicidad de compuestos Orgánicos ionizables
pKa = 6.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
-1 4 9 14
pH
%
A
HA
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Hidrofobicidad de compuestos Orgánicos ionizables
Ejemplos:
• Compuestos neutros como alcoholes, amidas, carbonilos, etc. No se ionizan en 
ningún pH.
• Compuestos anfóteros como aminoácidos tienen carga muy variable según el pH, 
consecuentemente su solubilidad en agua varia mucho con el pH.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Hidrofobicidad de compuestos Orgánicos ionizables
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Esquemas de Extracción
El pH necesario para 
desprotonar un ácido puede 
alcanzarse con:
- NaOH
- NaHCO3
El pH necesario para 
desprotonar un fenol puede 
alcanzarse con:
- NaOH
- NaHCO3
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Extr con NaHCO3 aq
Fase aq 1Fase Org 1
Fase Org 2Fase aq 2
Extr con HCl aq
Extr con NaOH aq
Fase aq 3
Fase Org 3
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Procedimiento experimental
1. Colocar la ampolla en el 
soprte. Asegurarse de que el 
robinete esté cerrado.
2. Colocar el líquido a 
ser extraido.
3. Agregar el solvente 
de extracción.
4. Colocar el tapón.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Procedimiento experimental
Tomar la 
ampolla 
asegurando 
la tapa 
firmemente. 
Una vez agitada durante un pequeño lapso de 
tiempo, invertirla de forma de que el robinete 
quede hacia arriba sin entrar en contacto con el 
robinete y abrirlo de forma de liberar la presión.
Agitar la ampolla.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Procedimiento experimental
Separar las fases.
Colocar la 
ampolla en el 
soporte. Las 
fases comienzan 
a separarse
Una vez separadas 
claramente, retirar el 
tapón.
Abrir el 
robinete y 
dejar salir 
la fase 
inferior 
(mas 
densa)
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Procedimiento experimental
(1) Si hay 30 moléculas de compuesto, estas se
distribuirán entre las fases de forma que su
relación de concentraciones satisfaga K.
(2) Si hay 300 moléculas, se obtendrá la misma
relación de concentraciones.
(3) Cuando se coloque un diferente volumen de
alguna fase (i.e., 200 mL de
solvente2),entonces las 300 moléculas se
repartirán según:
Si se usa un volumen mayor de solución extractante, mas masa de compuesto 
se extrae.
Diferentes volumenes de fases y eficiencia de extracción 
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
¿Que pasa si en lugar de extraer una única 
vez con 200ml desolvente2 se extrae 2 veces 
con 100ml?
En este caso, la cantidad de solvente 
extractante y solvente a ser extraído es al 
misma que el caso 3. Pero la eficiencia de 
extracción cambia: 
Usar varias extracciones con volúmenes 
pequeños es mejor que hacer una única 
extracción con el volumen total.
Diferentes volumenes de fases y eficiencia de extracción 
Procedimiento experimental
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Cromatografía
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Cromatografía
• La cromatografía es una de las muchas técnicas de separación.
• Otras técnicas disponibles son destilación, precipitación/filtración, 
extracción con solventes, centrifugación, etc.
• Los objetivos principales de la cromatografía son:
• Separar
• Identificar
• Cuantificar
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Cromatografía
FM
FE
Gas
Líquido
F.S.C.
Sólido
Líquido
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Cromatografía: ¿Cómo?
Livianas
Pesadas
Base
Flujo de agua
Ej: Piedras en un río
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Fase móvil / Fase estacionaria
Fase 
móvil
Fase 
estacionaria
Poder de 
interacción
Flujo
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Una columna donde se produzca la separación de los 
componentes de la muestra
Bases de la separación cromatográfica
Tiempo
Sistema que 
permita un flujo 
controlado de FM
Sistema que permita 
introducir un pulso de 
muestra en el flujo 
continuo de FM
Un detector que me 
permita observar el 
producto de la 
separación
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Definiciones
• CROMATOGRAFÍA: método físico de separación basado en la distribución 
de los componentes de una muestra entre dos fases.
• FASE ESTACIONARIA: lecho inmóvil, de gran superficie.
• FASE MÓVIL: gas o líquido que percola sobre y alrededor de la fase 
estacionaria.
Separación de mezclas por interacción diferencial de sus 
componentes entre una FASE ESTACIONARIA (líquida o sólida) y una 
FASE MÓVIL (líquida, supercrítica o gaseosa).
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Bases de la separación en Cromatográfica
• La separación es el resultado de las diferencias en la 
interacción entre los diferentes compuestos con la fase 
estacionaria.
• Además, el mismo transporte genera que los analitos se 
dispersen. 
• De esta manera, para obtener una buena separación se deben 
controlar varios factores, sino puede ocurrir que la dispersión 
opaque la separación lograda.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Tipos de Cromatografías
Adsorción Partición
Intercambio Iónico Exclusión
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
CROMATOGRAFÍA: Tipos y Clasificación
(FM) Disposición 
Fase Estacionaria
Tipo fase estacionaria 
Principio cromatográfico
Tipo de cromatografía
Adsorción
Competencia entre un sólido 
adsorbente y la FM
Partición
Competencia entre una fase líquida 
estacionaria y la FM
Gas
líquido 
Columna
Columna
Placa plana
Intercambio iónico
Competencia entre una resina de 
intercambio iónico y la FM
Exclusión Molecular
Matriz porosa que brinda un volumen 
de columna selectivo por tamaño
líquido Columna
Gas
líquido
Columna
Columna
líquido Columna
GSC: Gas solid Cromatography
LC: Liquid Cromatography
TLC: Thin layer Liquid Cromatography
PC: paper Cromatography
GLC: Gas liquid Cromatography
SFC: Supercritical fluid Cromatography
LC: Liquid Cromatography
IEC: ion exchange Cromatography
SEC: Size exclusion Chromatography
FSC Columna
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Coeficiente de distribución o partición (K)
• Es el cociente entre las concentraciones del soluto en la fase 
estacionaria y en la móvil.
• Según el tipo de cromatografía, se lo conoce también como 
“coeficientede partición”, “coeficiente de permeación”, 
“coeficiente de adsorción”.
K = 
[fase estacionaria]
[fase móvil]
Fase Estacionaria
Fase Móvil
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Coeficiente de distribución o partición (K)
Conc. FM
Conc. FE
Conc. que estaría en 
equilibrio con la FE
Conc. Real en la FM
Flujo
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Clasificación de la cromatografía según 
la polaridad relativa de las fases
• FASE NORMAL: La fase estacionaria es mas polar que 
la fase móvil.
• Los compuestos mas polares se retienen mas.
• FASE REVERSA: La fase móvil es mas polar que la 
estacionaria.
• Los compuestos mas polares se retienen menos. 
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Modo FASE NORMAL 
• 1907 M. S. Tswett
• Botánico Ruso.
• Separo los componentes de la clorofila. Éter Petróleo
CaCO3
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Solvente Fuerza de elución Cutoff (nm)
Pentano 0.00 190
Hexano 0.01 195
Heptano 0.01 200
Triclorotrifuoretano 0.02 231
Tolueno 0.22 284
Clorformo 0.26 245
Diclorometano 0.30 233
Dietileter 0.43 215
Acetato de etilo 0.48 256
Metil t-butileter 0.48 210
Dioxano 0.51 215
Acetonitrilo 0.52 190
Acetona 0.53 330
Tetrahidrofurano 0.53 212
2-propanol 0.60 205
Metanol 0.70 205
Fuerza de elución fase normal
Orden aproximadamente invertido en fase reversa
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
◆ Tipo Silica gel : uso general 
◆ Tipo Ciano : uso general
◆ Tipo Amino : análisis de azúcares
◆ Tipo Diol : análisis proteínas
Sílica gel
Si
Si
-Si-CH2CH2CH2 CN
-Si-CH2CH2CH2 NH2
-Si-CH2CH2CH2OCH (OH) -CH2(OH)
Silice modificada
Columnas para FASE NORMAL
Fase estacionaria es POLAR, interacciona muy fuerte con 
grupos polares.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
• Si la muestra tiene
o -COOH : Grupo Carboxilo
o -NH2 : Grupo Amino 
o -OH : Grupo Hidroxilo
La unión Hidrógeno es FUERTE.
• Si la muestra tiene un grupo voluminoso hidrofóbico
y debido a un impedimento estérico
La unión Hidrógeno es DÉBIL.
Unión puente de hidrógeno
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Silica gel (polar)
Unión Hidrógeno
No-polar
¿Qué es la interacción?
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
OH
HO
SiOH
SiOH
Fuerte
Débil
Tiempo de retención y unión puente de hidrógeno.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Mecanismo de FASE REVERSA
• Involucra una interacción entre un hidrocarburo saturado, 
químicamente unido a una partícula de sílica, y la porción no polar 
de la molécula de soluto.
• El compuesto “fuerte” de la fase móvil es el compuesto orgánico. El 
compuesto “débil” en este caso es el AGUA.
• Al incrementar el componente “fuerte”, los componentes se 
retienen menos.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Fases estacionarias para FASE REVERSA
• Tipo C18 (ODS, octadecilsilano) 
• Tipo C8 (octil) 
• Tipo C4 (butil)
• Tipo Fenil
• Tipo TMS 
• Tipo Ciano
-Si-C18H35
Si
Carácter No-polar
Fase estacionaria es NO POLAR, interacciona fuerte con 
grupos Hidrofóbicos.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Hidrofobicidad
• Si la muestra tiene
o CH3CH2CH2--- : Cadena Carbonada
o : Grupo Aromático
• Si la muestra tiene
o -COOH : Grupo Carboxilo
o -NH2 : Grupo Amino 
o -OH : Grupo Hidroxilo
Hidrofobicidad
es FUERTE.
Hidrofobicidad
es DÉBIL.
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Interacción 
Hidrofóbica
No-polar
Solvente polar
Qué es la interacción?
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
OH
OH
C18 (ODS) 
Fuerte
Débil
Tiempo de retención e hidrofobicidad
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
C18 (ODS) 
Fuerte
C8
muestra
muestra
muestra
C4
Medio
Débil
Efecto de la Fase Estacionaria
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
• Condiciones Analíticas
o Columna : Shim-pack CLC-ODS
o Fase Móvil : MeOH:H2O (7:3)
o Caudal : 1.0 mL/min
o Temperatura : 40 C
o Volumen Inyección : 10 uL
o Detección : UV-254 nm
• Picos
1. Benzoato de Metilo
2. Benzoato de Etilo
3. Benzoato de n-Propilo
4. Benzoato de n- Butilo
ODS C8 TMS
Efecto de la Fase Estacionaria
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Efecto de la polaridad de la fase móvil y el tiempo 
de retención
60 / 40
Fase móvil: Metanol /Agua
80 / 20
70 / 30
Metanol / Agua
Metanol / Agua
Metanol / Agua
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Experimental: TLC
d
d
Frente de SV
𝑹𝒇𝑹𝒐𝒋𝒐 =
𝒅
𝑭𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑺𝑽
𝑹𝒇𝒂𝒛𝒖𝒍 =
𝒅
𝑭𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑺𝑽A
B A+B
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Experimental: TLC
Diego GrassiQuímica Orgánica - UNM
Experimental: TLC