SEPARACIONES ANALÍTICAS

Introducción

La separación analítica consiste en dividir una muestra en al menos dos fases inmiscibles de composición distinta para incrementar la concentración del analito en una de ellas. Las ventajas son la sensibilidad y selectividad, mientras que las desventajas son la posibilidad de errores y la necesidad de alta precisión.

Coeficiente de reparto (K_D) = (A)₁/(A)₂

Factor de separación (α) = K^*_D/K^*_D (α >> 1)

Relación de distribución (D): relaciona las concentraciones de todas las especies del soluto entre ambas fases D = Σ(A)₁/Σ(A)₂

Clasificación de las Técnicas de Separación

Según las Fases en Contacto:

• Gas-Gas: Difusión térmica
• Gas-Líquido: Cromatografía de reparto gas-líquido y Destilación
• Gas-Sólido: Cromatografía de adsorción y Sublimación
• Líquido-Líquido: Cromatografía, Extracción, Electrodeposición en cátodo de Hg, Diálisis y Ultrafiltración
• Sólido-Líquido: Lixiviación, Fusión por zonas, Cromatografía de adsorción, Electrodeposición, Precipitación, Cristalización, Extracción en fase sólida, Fraccionamiento por campo-flujo e Intercambio iónico
• Fluido supercrítico-Líquido: Cromatografía supercrítica
• Fluido supercrítico-Sólido: Extracción por fluidos supercríticos

Según el Tipo de Proceso:

• Diferencia de tamaño molecular: Filtración y ultrafiltración, Cromatografía de exclusión molecular, Diálisis
• Diferencia de densidad: Centrifugación
• Solubilidad: Cromatografía (L-L, G-L) y Extracción (L-L)
• Cambio de estado: Destilación, Sublimación, Cristalización, Fusión por zonas
• Adsorción: Cromatografía (G-S, L-S)
• Interacciones eléctricas: Electroforesis
• Reacción química: Electrodeposición, Precipitación, Cambio iónico

Según el Control del Proceso:

• Termodinámico: Extracción L-L, Destilación, Sublimación, Fusión por zonas, Precipitación, Electrodeposición, Cromatografía
• Cinético: Diálisis, Centrifugación, Electroforesis, Ultrafiltración, Cromatografía

Separaciones Cromatográficas

La cromatografía es una técnica de separación de los componentes de una muestra por distribución entre dos fases, una estacionaria y otra móvil. La fase estacionaria puede ser sólida o líquida, mientras que la fase móvil puede ser gas, líquido o fluido supercrítico.

En un cromatograma se representa la señal frente al tiempo o volumen de elución. Los componentes de la muestra se separan en bandas que pueden analizarse cualitativa y/o cuantitativamente.

Clasificación de la Cromatografía

Según la Técnica:

• En columna: La elución implica el transporte de una especie a través de una columna por adición continua de una fase móvil.
• Cromatografía plana: Puede ser de capa fina (la fase estacionaria es una capa uniforme de un absorbente sobre una placa) o en papel (la fase estacionaria es un papel de filtro).

Según el Mecanismo:

• Adsorción: La separación depende de etapas de adsorción/desorción sobre un soporte sólido.
• De reparto: La separación se debe a la distribución entre dos fluidos.
• De intercambio iónico: Separación por atracción electrostática entre iones.
• Exclusión molecular: La separación se basa en el tamaño molecular.
• Afinidad: La separación depende de interacciones específicas entre el analito y moléculas en la fase estacionaria.

Según la Fase Móvil:

• Gas
• Líquido
• Sólido (fluido supercrítico)

Según la Fase Estacionaria:

• Sólido
• Líquido

Teoría de Platos

La columna se divide en platos teóricos donde se produce un equilibrio de reparto. A mayor número de platos, mayor eficacia.

Si la fase estacionaria retiene fuertemente al soluto, puede aparecer una cola en el pico. Los frentes se observan cuando la fase estacionaria se sobrecarga.

Teoría Cinética

Describe el movimiento del soluto en la columna y justifica el ensanchamiento de la banda.

• Difusión Eddy: El ensanchamiento se debe a la multitud de caminos en la columna.
• Difusión longitudinal: El ensanchamiento se debe a la difusión del soluto en la fase móvil.
• Resistencia a la transferencia de masas: El ensanchamiento se debe al tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.

Resolución

Es la medida de separación entre dos picos consecutivos. Considera la selectividad y la eficacia.

R_s = (t_Rb – t_Ra) / 0.5(W_a + W_b)

Para aumentar la resolución, se puede aumentar el número de platos teóricos o la selectividad.

Análisis Cuantitativo y Cualitativo (Aplicaciones)

Análisis Cualitativo

La cromatografía se utiliza para identificar la presencia o ausencia de componentes en mezclas.

• Comparación de parámetros de retención
• Empleo de detectores selectivos
• Formación de derivados

Análisis Cuantitativo

Se basa en la comparación de la señal del analito con la de los patrones.

A = a + bC

y = señal

x = concentración o masa del analito