Principios, aplicaciones y tipos de la cromatografía
Para realizar correctamente el análisis de una muestra, el método utilizado debe ser específico, es decir, lo ideal es que no haya ninguna sustancia en la muestra que intervenga con la determinación del analito. Pero en la práctica esto es bastante difícil, por tanto, la separación del analito de las posibles sustancias interferentes suele ser una etapa fundamental en los procedimientos analíticos. Y en este sentido, la cromatografía es uno de los métodos de separación más poderosos que se hayan descubierto.
¿Qué es la cromatografía?
La IUPAC define la cromatografía como un proceso físico de separación en el que los componentes a separar se distribuyen entre dos fases, una de las cuales es estacionaria (líquida o sólida) y la otra es móvil (líquida o gaseosa), y se mueven a diferentes velocidades a través de la fase estacionaria debido a sus diferentes afinidades por cada una de las fases.
Esta definición refleja el principio fundamental de la cromatografía, que se basa en la diferencia en la interacción entre los componentes de una muestra y las fases estacionaria y móvil, lo que permite su separación.
Originalmente, esta técnica fue desarrollada por el botánico ruso Mikhalil Tswett para la separación de pigmentos vegetales coloreados, por lo que su nombre posiblemente venga de las palabras griegas chroma y graphein que significan, color y escribir, respectivamente. Aunque este mismo botánico indicó que también se pueden separar sustancias incoloras.
Tipos de cromatografía
La cromatografía, como técnica de separación, se clasifica según diversos criterios, que incluyen el estado físico de las fases, el mecanismo de separación y el tipo de soporte empleado.
En todos ellos deben existir dos fases de diferente polaridad: la fase estacionaria y la fase móvil. Por consenso, se establece que si tenemos una fase estacionaria polar y una fase móvil apolar se denomina cromatografía de fase normal, ya que fue la primera que se desarrolló, mientras que, si tenemos una fase estacionaria menos polar que la fase móvil, estamos ante una fase inversa, que es la más utilizada.
En cuanto al estado físico de las fases, la fase móvil puede ser tanto un gas como un líquido, mientras que la fase estacionaria puede adoptar forma líquida o sólida. Basándonos en estas características, podemos establecer cuatro tipos principales de cromatografía: gas-líquido, líquido-líquido, gas-sólido y líquido-sólido.
Y, por último, los mecanismos que subyacen a la separación cromatográfica son diversos y, en algunos casos, pueden actuar de manera conjunta, lo que dificulta su clasificación.
Mecanismos que influyen en la separación cromatográfica
Los principales mecanismos que intervienen en la separación cromatográfica son:
Adsorción: En este mecanismo, los componentes de la fase móvil, ya sean gases o líquidos, son retenidos selectivamente por la fase estacionaria sólida mediante adsorción en su superficie. Este fenómeno genera un aumento de la concentración en la interfase sólido-fase móvil. La adsorción controla la cromatografía gas-sólido y líquido-sólido.
Reparto: Aquí, los componentes de la fase móvil son retenidos por la fase estacionaria líquida en función de su solubilidad en ella. Si ambas fases son líquidas, se produce un proceso de extracción en continuo.
Intercambio iónico: En este mecanismo, la fase estacionaria consiste en un sólido que intercambia iones con los iones presentes en la fase móvil líquida. La velocidad y el sentido del intercambio de iones sólido-solución están determinados por la afinidad química de los iones con ambas fases y por sus respectivas concentraciones.
Tamaño molecular: En este caso, especies neutras de alto peso molecular pueden ser separadas en función de su tamaño. La fase estacionaria consiste en un gel hidrofílico altamente poroso que retiene las moléculas de menor tamaño que los poros, mientras que las moléculas de mayor tamaño son retardadas por fuerzas de adsorción en la superficie externa del gel antes de ser excluidas de la fase estacionaria.
Migración eléctrica: En este mecanismo, los componentes iónicos de una muestra son separados en función de su velocidad y dirección de movimiento en un campo eléctrico. La fase estacionaria puede ser un papel saturado por un electrolito. La aplicación de un campo eléctrico induce un movimiento diferencial de los iones según su carga y movilidad iónica.
Aplicaciones de la cromatografía
La cromatografía es una herramienta imprescindible tanto en industria como en el ámbito de investigación.
Es una técnica muy utilizada para garantizar la calidad de muchos de los productos que consumimos. Por ejemplo, se utiliza en la industria farmacéutica para analizar la pureza de los medicamentos. Desde la evaluación de los principios activos hasta la detección de impurezas. También es muy importante en la industria alimentaria, ya que permite la detección y cuantificación precisa de aditivos, contaminantes y residuos de pesticidas en los alimentos. De este modo, asegura que los productos alimenticios cumplan con los estándares de calidad y seguridad exigidos por las autoridades regulatorias.
Como técnica de identificación y cuantificación se utiliza en multitud de campos de investigación. Desde el desarrollo de fármacos en investigación clínica en la que se analizan fluidos biológicos hasta el estudio de muestras biológicas complejas de proteómica y metabolómica.
También se utiliza en la monitorización ambiental. Permite la detección y cuantificación de contaminantes en muestras de agua, suelo y aire, lo que contribuye a la preservación y protección de los ecosistemas naturales. O en el ámbito forense, la cromatografía se utiliza para analizar muestras biológicas, como sangre, saliva y fluidos corporales, con el fin de identificar sustancias como drogas o tóxicos.
En conclusión, la cromatografía es un pilar fundamental tanto en la industria como en la investigación, proporcionando una herramienta versátil y potente para la separación y análisis de una amplia gama de compuestos. La continua evolución y refinamiento de las técnicas cromatográficas prometen seguir impulsando el progreso en numerosos ámbitos, asegurando así su relevancia y utilidad en el panorama científico y tecnológico contemporáneo.
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