cromatografia su strato sottile

cromatografia

La cromatografia è una tecnica utilizzata in chimica organica per separare i composti in una miscela in base alle loro differenze di solubilità tra due diverse fasi. Il concetto è simile all'estrazione liquido-liquido, tranne che in cromatografia, le due fasi sono costituite dalla fase stazionaria e dalla fase mobile. La fase stazionaria è un solido, tipicamente una perla di idrogel su microscala, mentre la fase mobile è un solvente vettore.

Nella cromatografia tradizionale, la fase stazionaria viene impacchettata in una colonna verticale e la miscela in soluzione viene introdotta nella parte superiore della colonna. Mentre la miscela scorre attraverso la fase stazionaria, i composti si dividono tra la fase stazionaria e la fase mobile in base alle loro strutture e polarità, formando bande discrete. I soluti che interagiscono debolmente con la fase stazionaria si muovono più rapidamente attraverso la colonna ed escono per primi, o eluiscono. I soluti che interagiscono più fortemente con la fase stazionaria si muovono lentamente attraverso la colonna ed eluiscono successivamente. Le bande possono essere raccolte singolarmente per isolare e purificare i composti in una miscela.

Esistono diversi tipi di cromatografia, ognuno dei quali sfrutta una diversa proprietà chimica per ottenere la separazione. Ad esempio, nella cromatografia a scambio ionico, le perle di fase stazionaria possono essere caricate positivamente o negativamente, attirando solo molecole con carica opposta. Nella cromatografia ad esclusione dimensionale, la fase stazionaria porosa è composta da perle come polimeri di agarosio o destrano. Le molecole più piccole possono entrare più facilmente nei pori, mentre le molecole più grandi fluiscono oltre i pori ed eluiscono più velocemente.

cromatografia su strato sottile

La cromatografia su strato sottile (TLC) è un tipo di tecnica cromatografica che separa i composti in base alla loro polarità. Come la cromatografia tradizionale, ci sono tre componenti di un sistema TLC: la fase stazionaria, la fase mobile e il soluto. Tuttavia, a differenza della cromatografia tradizionale, la fase stazionaria è disposta in uno strato sottile su una piastra piuttosto che impacchettata in una colonna. TLC utilizza più spesso il gel di silice polare, una forma di biossido di silicio, come fase stazionaria. La fase stazionaria forma legami idrogeno a causa dei gruppi OH sulla sua superficie.

Per prima cosa, una linea di partenza viene tracciata sul fondo della lastra TLC usando una matita. I composti o le miscele analizzati vengono individuati sulla linea di partenza utilizzando un sottile capillare. Quindi, il fondo della piastra viene immerso nella fase mobile, che di solito è un solvente organico meno polare della fase stazionaria. Il solvente risale la piastra per azione capillare, passando attraverso le macchie di soluto e portando con sé parte di ciascun componente.

Mentre il solvente risale la piastra, i componenti si dividono in fase mobile o stazionaria. Se il componente è polare, interagisce maggiormente con la fase stazionaria polare. Viaggia lentamente e si muove solo per un breve tratto sulla piastra TLC. Se il componente del campione è meno polare – e più solubile nella fase mobile rispetto alla fase stazionaria – interagisce maggiormente con la fase mobile e viaggia più lontano sulla piastra TLC. L'entità della polarità del componente e la fase mobile sono essenziali per comprendere e prevedere la separazione.

Le lastre TLC contengono in genere un colorante fluorescente reattivo ai raggi UV che si illumina sotto una sorgente UV di 254 nanometri. Pertanto, le lastre TLC possono essere analizzate osservandole sotto la luce UV. I composti all'interno della piastra TLC, come i soluti di interesse, appariranno come macchie scure rispetto a uno sfondo verde. Circondando le macchie con una matita di grafite, è possibile misurare la distanza percorsa dai composti rispetto al fronte del solvente. La macchia del composto organico, se non è essa stessa fluorescente, maschera la fluorescenza della lastra e si presenta come una macchia scura. Alcuni composti organici sono attivi nei raggi UV ed emettono luce se esposti ai raggi UV. Si tratta di composti tipicamente coniugati, cioè quelli con legami doppi e singoli alternati, e possono essere identificati dalla lunghezza d'onda emessa.

Fattore di ritardo

Analizzando il fattore di ritardo (R_f) di un componente con un solvente specifico, è possibile determinare un soluto sconosciuto utilizzando la TLC. Il fattore di ritardo è il rapporto tra la distanza percorsa da un componente e la distanza percorsa dalla fase mobile.

La distanza percorsa dal soluto viene misurata dalla linea di partenza al punto centrale del punto e la distanza percorsa dalla fase mobile viene misurata dalla stessa linea di partenza al fronte del solvente. Il fattore di ritardo di un composto dipende dalla fase mobile utilizzata. Il fattore di ritardo è elevato per i composti che sono altamente apolari con una fase mobile non polare. Valori bassi del fattore di ritardo si osservano per le componenti polari con una fase mobile non polare.

Nel caso di una fase mobile altamente non polare, alcune componenti polari potrebbero non muoversi affatto. Ciò si traduce in un fattore di ritardo estremamente basso e in una separazione insufficiente. Una fase mobile altamente polare fa sì che il composto si muova con il solvente e produce un fattore di ritardo estremamente elevato. Ciò si traduce in una separazione molto ridotta tra i componenti.

Affinché la separazione sia efficace, i fattori di ritardo dei componenti dovrebbero essere distanti circa 0,3 - 0,7. Per trovare la fase mobile efficiente, vengono impiegati tentativi ed errori. Spesso, una miscela di due solventi si rivela più efficace.

referenze

1. Harris, D.C. (2015). Analisi chimica quantitativa. New York, NY: W.H. Freeman e compagnia.

La cromatografia su strato sottile, o TLC, è una tecnica utilizzata per separare i composti organici in base alle differenze nelle loro polarità. Ci sono tre componenti di un sistema TLC: la fase stazionaria, il soluto e il solvente di sviluppo.

La fase stazionaria è la superficie su cui verranno separati i composti, che di solito è composta da gel di silice estremamente polare. I composti o miscele analizzati sono i soluti. Le soluzioni diluite dei soluti vengono individuate su un bordo della piastra utilizzando sottili capillari.

Il fondo della piastra viene quindi immerso nel solvente di sviluppo, che di solito è un solvente organico meno polare della fase stazionaria. Il solvente risale la piastra per azione capillare. Quando il solvente passa attraverso le macchie del soluto, porta con sé una parte di ciascun soluto. Questa miscela soluto-solvente è la fase mobile.

La parte superiore della fase mobile è chiamata fronte del solvente. Mentre la fase mobile viaggia lungo la piastra, le molecole di soluto e solvente si attaccano temporaneamente alla fase stazionaria in base alla loro polarità.

I soluti più polari sono fortemente attratti dalla fase stazionaria, quindi si attaccano più spesso e rimangono bloccati per un po'. Meno soluti polari si attaccano meno spesso e non rimangono bloccati a lungo. Ciò significa che un minor numero di soluti polari trascorre più tempo nella fase mobile rispetto a un maggior numero di soluti polari. In altre parole, meno soluti polari viaggiano più velocemente di più soluti polari.

Per ottenere una buona separazione tra i composti, il solvente dovrebbe essere abbastanza polare da spostare il soluto più polare. Ecco alcuni solventi comuni in ordine crescente di polarità. A volte, due solventi vengono combinati per ottenere la polarità desiderata.

Poiché la maggior parte dei composti organici sono bianchi o incolori, le lastre TLC di solito contengono un composto fluorescente. Sotto la luce UV, i composti organici appariranno come macchie scure sulla piastra luminosa.

Una volta visualizzati i composti, è possibile misurare la distanza percorsa e calcolare il fattore di ritardo, o R_f, per ciascuno di essi. Questo valore è la distanza percorsa dal soluto divisa per la distanza totale percorsa dalla fase mobile.

Se il solvente viene scelto correttamente, ogni soluto avrà un R_f nettamente diverso. Questo ci permette di identificare i composti componenti nelle miscele abbinando i valori R_f ai composti noti.

In questo laboratorio, utilizzerai TLC per determinare l'R_f di diversi composti noti, quindi utilizzerai quei valori R_f per determinare l'identità di un composto sconosciuto.