UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICALaboratorio de Química Orgánica I (2-A) Grupo: 3 Cromatografía en capa fina Reyes Sánchez Diane Cynthia Clave: 12 Ramírez Naranjo José Pablo Clave: 10 Cuidad Universitaria a 28 de marzo de 2011 Objetivos Conocer la técnica de cromatografía en capa fina, (ccf), sus características y los factores que en ella intervienen. Calcular valores de Rf de varias sustancias y correlacionarlo a la selección adecuada del eluyente y deducir la relación que existe entre la polaridad de las sustancias que se analizan y la de los eluyentes utilizados. Aplicar la técnica de cromatografía en capa fina como criterio de pureza e identificación de sustancias. Diagrama de flujo Preparación de las cromatoplacas y tubos capilares. Pueden utilizarse placas cromatograficas comerciales o preparalas en el laboratorio En caso se preparlas, sumergir dos portaobjetos juntos en un suspención de silica gel al 35 % en acetato de etilo Para aplicar soluciones en la cromatoplaca prepare capilares de acuerdo con figura 1.- del esquema. Experimento 1.- Aplicación de la muestra y efecto de la concentración. •Con una micropipeta, tome una pequeña cantidad de solución problema. Aplicar gota sobre silicagel a 1 cm •1a aplicación-1 gota Apliacación de •2a aplicación-3 gotas •3a aplicación-9 gotas la muestra Desarollar cromatograma •Introducir la placa en la camara de elución •Cuando frente del eluyente este cerca del borde superior, reitrar placa y marcar el frente con un lápiz fino Visualizar muchas •Revelar primero con la lámpara UV, marcando contorno con una lapiz fino, y luego introducir a camara con yodo Experimento 2.- Polaridad de las sustancias y polaridad de los eluyentes. Comprobar porlaridad de sustancias diferentes Prepara 3 cromatoplacas con una aplicación de cada sustancia Eluyentes Hexano, AcOEt, MeOH Observe cálcule Rf, revele con iodo Dehe eveaporar el eluyente y revele con UV Experimento 3.- Pureza de las sustancias. Se proporcionan dos soluciones En una cromatoplaca aplique ambas soluciones Eluyente AcOEt, Revelar con UV y Yodo Experimento 4.- La ccf como criterio parcial de identificación. 4A Se proporcionan 2 disoluciones Prepara dos cromatograplaca con aplicaciones A B A+B Observe la placa UV despues de cada elución, revele con yodo Una eluir una con AcOEt, otra varias veces con eluyente menos polar 4B Se dan 2 soluciones Prepara dos cromatoplaca con la disposición Prob 1. Cafeina Prob 2Eluir 1 en metanol , otra en AcOEt Revelar con UV Reacciones Químicas Durante esta práctica no ocurrieron reacciones químicas, solo se dio el fenómeno de adsorción el cual es un fenómeno físico que no implica algún cambio en la estructura molecular de las sustancias y por tanto se puede decir que no hay ecuaciones que expresar en esta sección del informe. Estructuras, propiedades físicas y características CRETIB Silicagel 60 HF254 para ccf Su gran porosidad, que le otorga alrededor de 800 m²/g de superficie específica, le convierte en un absorbente de agua. Por este motivo se utiliza para reducir la humedad en espacios cerrados; normalmente hasta un 40%. Cuando se ha saturado de agua el gel se puede regenerar sometiéndolo a una temperatura de 150ºC, a razón de 1,5 horas por litro de agua. Este gel no es tóxico, inflamable ni químicamente reactivo. Sin embargo, los pequeños envases de gel llevan un aviso sobre su toxicidad en caso de ingestión. Se debe a que el cloruro de cobalto, que se suele añadir para indicar la humedad del gel, sí es tóxico. El cloruro de cobalto reacciona con la humedad, cuando está seco es de color azul y se vuelve rosa al absorber humedad. El polvo que se forma al manipular este material puede generar silicosis si se respira. Acetona Benzoína Densidad: 790 kg/m3 Masa molar: 58.04 g/mol Punto de fusión: -94.9 ºC Punto de ebullición: 56.3 ºC Momento dipolar: 2.91 D Corrosivo: Corrosiva con polímeros. Reactivo: Normalmente estable. Explosivo: Combustible Tóxico Ambiental: No se considera tóxico para la vida acuática. Inflamable: Puede encenderse a Temperatura ambiente. Biológico-Infeccioso: Nausea, vomito, confusión menta, dolor de cabeza, enrojecimiento de la piel y ojos. Densidad: 1.31 g/cm3 Masa molar: 212.24 g/mol Punto de fusión: 137 ºC Punto de ebullición: 344 ºC Solubilidad en agua: Ligeramente soluble Solubilidad en cloro: Soluble Corrosivo: No se considera corrosivo Reactivo: Normalmente estable bajo condiciones normales de uso. Explosivo: No se considera explosivo. Toxico-Ambiental: Puede que sus productos de desintegración sena peligrosos. Inflamable: Debe de ser calentada antes de que ocurra la ignición. Biológico-infeccioso: Exposición prolongada e intensa puede causar incapacitación temporal o posibles daños residuales. Acetato de etilo Biológico-Infeccioso: Materiales bajo cuya exposición intensa o continua puede sufrirse incapacidad temporal o posibles daños permanentes a menos que se dé tratamiento médico rápido n-Hexano Densidad: 900 kg/m3 Masa molar: 88.11 g/mol Punto de fusión: -83 ºC Punto de ebullición: 77 ºC Momento dipolar: 1.88 D Corrosivo: No se considera corrosivo. Reactivo: Normalmente estable Explosivo: Moderado riesgo de explosión al ser expuesto a una chispa o calor Tóxico Ambiental: No hay datos disponibles Inflamable: Altamente inflamable Biológico-Infeccioso: Dolor abdominal, vértigo, nausea, tos, dolor de garganta y perdida del conocimiento Cafeína Densidad: 1230 kg/cm3 Masa molar: 194.19 g/mol Punto de fusión: 177.85 ºC Punto de ebullición: 226.85 ºC Momento dipolar: 3.64 D Solubilidad en agua : 2.17 g/100 mL Corrosivo: No se considera corrosivo. Reactivo: Normalmente estable en condiciones normales de uso y almacenamiento. Explosivo: No sé considera explosivo Toxico-ambiental: No representa peligro Inflamable: No es inflamable Densidad: 654.8 Kg/m3 Masa molar: 86.18 g /mol Punto de fusión: -95.15 ºC Punto de ebullición: 68.85 ºC Solubilidad en agua: Inmiscible Corrosivo: No se considera corrosivo Reactivo: Reacciona con oxidantes fuertes, originando peligro de incendio y explosión. Explosivo: Genera mezclas explosivas con el aire, además es posible que explote en lugares cerrados. Tóxico Ambiental: Puede representar un peligro para organismo acuáticos. Inflamable: Se considera inflamable, además de que es posible que vapor pueda encenderse al contacto con una fuente de ignición. Biológico-Infeccioso: En forma de vapor generalmente puede irritar la nariz y la garganta, el forma líquida irrita la piel y los ojos. Nipagín Apariencia: Polvo blanco cristalino Punto de fusión: 127 ºC Punto de ebullición: 275 ºC Densidad: 1.36 g/cm3 Solubilidad en agua: Ligeramente soluble Corrosivo: No se considera corrosivo Reactivo: Estable, Incompatible con agentes oxidantes fuertes y bases fuertes. Explosivo: No se considera explosivo Toxico-ambiental: No hay información disponible. Inflamable: No es inflamable. Biológico-Infeccioso: Puede resultar irritante. Metanol Nipasol Densidad: 791.8 kg/m3 Masa molar: 32.04 g/mol Punto de fusión: -97.16 ºC Punto de ebullición: 64.7 ºC Momento dipolar: 1.69 D Corrosivo: No corrosivo. Reactivo: Normalmente estable. Explosivo: Mezclas vapor-aire son explosivas. Tóxico Ambiental: Baja toxicidad a organismo acuáticos y terrestres. Inflamable: Puede encenderse a temperatura ambiente. Biológico-Infeccioso: Bajo poca exposición puede causar daños temporales o permanentes. Apariencia: Cristales incoloros, polvo blanco cristalino. Densidad: 1.0630 g/cm3 Punto de fusión: 95 – 98 ºC Solubilidad: Etanol, propileo, glicol, poco soluble en agua. Corrosivo: No corrosivo Reactivo: Estable Explosivo: No explosivo Toxico-ambiental: No peligroso Inflamable: No inflamable Biológico-Infeccioso: No representa riesgo Yodo I -- I Densidad: 4940 kg/m3 Masa molar: 253.80 g/mol Punto de fusión: 113.70 ºC Punto de ebullición: 184.3 ºC Solubilidad en agua: 0.029 g/100 mL Corrosivo: Se considera como corrosivo Reactivo: Estable bajo condiciones normales de uso y almacenamiento Explosivo: No explosivo Toxico-Ambiental: Representa un peligro para el medio ambiente Inflamable: Incombustible Biológico-Infeccioso: Vapores tóxicos es irritante. Esquema cromatografía en capa fina Resultados Experimento 1.- Aplicación de la muestra y efecto de la concentración. Muestra 1 Aplicación No. 1 (1 gotas) Rf = 0.66 Aplicación No. 2 (3 gotas) Rf = 0.66 Aplicación No. 3 (9 gotas) Rf = 0.66 Experimento 2.- Polaridad de las sustancias y polaridad de los eluyentes. Eluyente: AcoEt Muestra 2 Rf = 0.22 Muestra 3 Rf = 0.75 Eluyente: Hexano Muestra 2 Rf = 0.09 Muestra 3 Rf = 0.72 Eluyente: MeOH Muestra 2 Rf = 0.54 Muestra 3 Rf = 0.77 Experimento 3.- Pureza de las sustancias. Se colocaron dos aplicaciones una correspondiente a las muestra 4 y otra a la 5. Los resultados fueron los siguientes, el eluyente en ambas fue Acetato de etilo: Muestra 4: Rf = 0.72 Muestra 5 (dos sustancias): Rf1 = 0.22 Rf2 = 0.72 Experimento 4.- La ccf como criterio parcial de identificación Se colocaron aplicaciones de la muestra 6aA y la muestra de 6aB en dos placas para cromatografía obteniendo los siguientes resultados: Placa 1 (Eluyente AcOEt-Hexano) Rf (de ambas muestras): 0.70 Placa 2 (Eluyente Acetato de etilo) Rf (de amabas muestras): 0.63 Análisis de Resultados En el experimento 1 se puede concluir que la concentración de las aplicaciones de una muestra realmente no altera el resultado de las cromatografías, solo aumenta el tamaño de la “huella” de la sustancias en el revelado, esto no debe de ser un problema salvo en aquellas ocasiones en que se desee purificar una sustancias que contengan un Rf similar y por tanto las “huellas” queden muy próximas, sin embargo reiteramos que en cuanto a sustancias puras concierne no existe ninguna variación en los valores de Rf obtenido a para distintas concentraciones, en particular para el experimento puede apreciarse que los valores de Rf para todos los casos son 0.66. En relación con el experimento 2, se puede apreciar que de acuerdo con los resultados obtenidos existe un variación en la distancia recorrida de cada muestra en relación con la polaridad del disolvente utilizado como eluyente, para ser mas específicos y de acuerdo con la actividad experimental llevada a cabo puede observarse como ambas muestras se desplazan mas a medida que la polaridad del eluyente va aumentando, a demás también debe hacerse notar que de acuerdo a las imágenes presentadas la muestra 3 es la que presente una mayor polaridad puesto que es mas a fin a ser desplazada por el eluyente puesto que además presente valores de Rf mas altos, mientras que la muestra 4 presenta Rf mas bajos, excepto en el caso del metanol que fue donde puede notarse un mayor desplazamiento. Respecto al experimento 3, del que lamentable no tenemos imágenes pero si los valores de desplazamiento tanto para las muestras y el eluyente que son lo único revelante para el análisis, se puede corroborar la cromatografía como una técnica que puede aplicarse a la purificación de una sustancia, la aplicación de muestra 4 fue una sustancia pura puesto que en la columna cromatografica aparece una única “huella” de la sustancias mientras que para la aplicación de la muestra 5 en el revelado con UV hubo la aparición de dos sustancias obviamente cada una de ellas con distinto valor de Rf sin embargo uno de ellos fue exactamente el mismo que el de la muestra 4 por tanto puede concluirse que la muestra 5 es una combinación de la sustancia 4 con alguna otra sustancias En cuanto al experimento 4 solo se observan los efectos de la polaridad en la muestras mas no se aprecia en realidad ninguna diferencia entre ellas que según creemos no es el resultado esperado, en las dos placas utilizadas las sustancias presentan Rf iguales, es evidente que en la realización de este experimento hubo algún fallo pudo ser un error humano o alguno del procedimiento, de cualquier forma se cumple con el objetivo del experimento en si que era mostrar a la cromatografía como un criterio parcial para la identificación de sustancias. Conclusiones En todos los casos independientemente de los resultados obtenidos, se logró que los alumnos que redactan el presente informe comprendieran los fundamentos de la cromatografía, se cumplieron todos los objetivos que se presentan en dicha sección del presente, y aunque en el caso del experimento 4 no se halla obtenido el resultado esperado se cumplió el objetivo de dicho experimento lo cual es suficiente y basta como para considerar que el mismo se llevo a cabo con existo al igual que todos los restantes, finalmente es una actividad experimental. Cuestionario 1.- En el experimento 2, ¿cuál de las dos sustancias, la más polar o la menos polar, recorre mayor distancia en la placa a partir del punto de aplicación? ¿Por qué? La sustancia mas polar es la de la muestra 3 puesto que se desplaza mas a medida que la polaridad del eluyente va aumentado, esto puede darse porque posiblemente la sustancia presenta un carácter polar que la hace afín a desplazarse con tales eluyentes y esto se ve reflejado en los valores del Rf de los resultados para dicho experimento, mientras que la muestra 2 no es desplazada demasiado. 2.- ¿Qué significa que una sustancia tenga: a) Rf < 0.5? Indica la muestra se desplazo por debajo del punto medio de la distancia entre el pt de aplicación y el frente del eluyente. b) Rf = 0.5? La sustancia se desplazó una distancia media entre su punto de aplicación y el frente del eluyente. c) Rf > 0.5 ? La sustancia se desplazo por encima de la mitad de la distancia entre su aplicación y el frente del eluyente. 3.- En el experimento 4, ¿cuál de las dos formas de elución permitió mayor separación de la mezcla?, ¿a qué se debe esto? Debió de ser aquella en la que se eluye varias veces la muestra, porque la eluirla varias veces se promueve la separación de las sustancias. 4.- ¿Por qué se dice que la ccf es un criterio parcial y no total de identificación? Porqué como se mostró en el experimento 4 no siempre es útil para separar algunas sustancias y puede ser necesario repetir el procedimiento varias veces para lograr una separación eficiente, pero como generalmente el tiempo es un factor que se debe considerar, el experimentador no dispone del tiempo en sus actividades como para realizar varias elusiones de una sustancias, lo cual lo vuelve un método altamente impractico para la identificación total de sustancias, pero si lo hace bastante práctico para la purificación de aquellas sustancias que poseen un Rf lo suficientemente retirado uno con respecto a otro. 5.- ¿Cuál será el resultado de los siguientes errores en cromatografía en capa fina? a) Aplicación de solución muy concentrada. Puede afectar en el caso de que lo Rf de las sustancias sean muy próximos y por tanto no pueda llevarse a cabo una separación eficiente. b) Utilizar eluyente de alta polaridad. Puede desplazar demasiado a la muestra lo cuál causaría errores en el momento en que se efectuara el cociente para el cálculo de Rf, c) Emplear gran cantidad de eluyente en la cámara de cromatografía. La sustancias se disolvería en el mismo eluyente antes de ser arrastrada en la fase estacionaria por el mismo eluyente, y por tanto la cromatografía no se llevaría a cabo de forma eficiente 6.- Una serie de colorantes es separada por cromatografía en capa fina. Calcular los valores de Rf de cada colorante de acuerdo a la siguiente tabla. Suponiendo de el eluyente se desplaza 10 mm Colorantes Eluyentes Rojo de metilo Rodamina B Rojo Congo Distancia recorrida (mm) 66.0 56.0 38.0 0.5 Rf 0.66 0.56 0.38 0.005 7.- ¿Qué tratamiento es necesario darle a la gel de sílice para reutilizarla? Debe de lavarse y secarse en un desecador para poder reutilizarla, se da calcinación de residuos orgánicos, lavado con agua y activación final a 110 ºC. Calcinación de la Sílica contaminada. Las Sílica Gel contaminadas y secas son introducida en una mufla, en las que son calcina a 600 oC durante 18 horas. Lavado de la Sílica gel. Las muestras de Sílica Gel calcinadas, enfriadas se procede al lavado en 4 etapas con 100 ml de agua destilada, secada y activada a 110 ºC durante 3 h. Manejo y Tratamiento de residuos Los residuos que corresponden a los disolventes, es decir al hexano, acetona, metanol, acetato de etilo, AcOEt-Hexano pueden destilarse para purificarse, los capilares que se prepararon se pueden incineran, el tratamiento para la silica se indica en la pregunta número 7 del cuestionario. Bibliografía Las propiedades físicas y características CRETIB para la acetona, acetato de etilo y hexano se tomaron de los reportes de prácticas anteriores. [1] DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA, SECCIÓN DE QUÍMICA ORGÁNICA, Manual de Prácticas, Facultad de química, México 2011 http://farmacia.udea.edu.co/~ff/cromatog.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Adsorción http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_en_capa_fina http://www.unedcervera.com/c3900038/quimica_ingenieria/cromatografia.html http://es.wikipedia.org/wiki/NFPA_704 http://es.wikipedia.org/wiki/Cafe%C3%ADna http://en.wikipedia.org/wiki/Benzoin http://www.fichasdeseguridad.com/yodo.htm http://www.chemicalregister.com/Nipasol_M/Suppliers/pid9509.htm http://www.bolivianchemistryjournal.org/QUIMICA%202005%20PDF/8_RECUPERA CION%20DE%20SILICA%20PARA%20CROMATOGRAFIA%20EN%20COLUMNA.pdf