Práctica de Laboratorio: Cromatografía de capa fina

Cromatografía de capa fina 

1. Objetivos

1.1. Objetivo general

Comprender los fundamentos teóricos y prácticos de la cromatografía de capa fina (CCF) como método de separación e identificación de compuestos orgánicos, reconociendo su utilidad pedagógica en la enseñanza de técnicas de laboratorio.

1.2. Objetivos específicos

·  Aplicar la cromatografía de capa fina para separar los componentes de una mezcla orgánica.

·       Analizar los factores que influyen en la migración de las sustancias sobre la fase estacionaria.

·       Calcular el valor del factor de retención (Rf) y utilizarlo para comparar y caracterizar compuestos.

·       Observar los efectos de distintos disolventes en la eficiencia de la separación cromatográfica.

·   Reflexionar sobre la importancia didáctica de la cromatografía como herramienta de demostración y análisis en la enseñanza de la química.

2. Fundamentación teórica

La cromatografía de capa fina (CCF) es una técnica físico-química utilizada para separar, identificar y comparar los componentes de una mezcla. Se basa en la distribución diferencial de las sustancias entre dos fases: una fase estacionaria (un sólido adsorbente, como gel de sílice o alúmina, que recubre una placa) y una fase móvil (un disolvente o mezcla de disolventes que asciende por capilaridad). Ver figura 1.

Figura 1 Montaje de una cubeta cromatográfica para cromatografía en capa fina (TLC).

Cada sustancia migra a una velocidad distinta según su afinidad por la fase estacionaria y su solubilidad en la fase móvil. Las moléculas más polares tienden a interactuar más con la fase estacionaria y se desplazan menos, mientras que las menos polares viajan más lejos.

Una vez realizada la corrida cromatográfica, las manchas o zonas separadas pueden visualizarse bajo luz ultravioleta (UV) o mediante el uso de reactivos reveladores (por ejemplo, vapores de yodo o ácido sulfúrico diluido).

El desplazamiento de cada componente se cuantifica mediante el factor de retención ), definido como (Ver figura 2):

Donde:

•         Es la distancia recorrida por la sustancia
•         Es la distancia recorrida por el disolvente

​

Figura 2 Representación esquemática de una placa cromatográfica para la determinación del factor de retención ().

La figura 2 muestra una placa de cromatografía en capa fina donde se observa el recorrido de la muestra aplicada (punto de origen) y el avance del disolvente o fase móvil. La distancia recorrida por la sustancia desde el punto de aplicación hasta el centro de la mancha se designa como , mientras que la distancia recorrida por el frente del disolvente desde la línea de origen hasta su límite superior se designa como .

El valor de  permite comparar la movilidad relativa de las sustancias y es característico de cada compuesto bajo condiciones cromatográficas específicas.

En el contexto de la Química Orgánica, la cromatografía de capa fina es fundamental para:

·      Evaluar la pureza de una sustancia.

·       Controlar el avance de una reacción química.

·       Identificar componentes presentes en extractos naturales o productos de síntesis.

Desde una perspectiva pedagógica, la CCF es una herramienta didáctica valiosa porque ofrece resultados visuales rápidos, fomenta la comprensión del equilibrio entre fases y permite demostrar conceptos de polaridad, solubilidad y afinidad molecular de manera práctica y accesible para los estudiantes.

3. Materiales y reactivos

Materiales:

·      Placas cromatográficas (gel de sílice o alúmina).

·       Cámara de desarrollo (vaso de precipitados o frasco con tapa).

·       Capilares de vidrio o microcapilares.

·       Lámpara de luz ultravioleta (UV).

·       Regla y lápiz de grafito.

·       Pipeta y pinzas.

Reactivos:

·      Mezcla de compuestos orgánicos (por ejemplo, colorantes alimentarios o extractos vegetales).

·       Disolvente o mezcla de disolventes (hexano, acetato de etilo, éter, etanol, etc.).

·       Revelador (vapores de yodo o luz UV).

4. Procedimiento

1     Preparar la cámara cromatográfica colocando en su interior el disolvente o mezcla de disolventes elegidos. Cubrirla para permitir la saturación de vapores. Ver figura 6.1.

2.     Con lápiz de grafito, trazar una línea a 1 cm del borde inferior de la placa; esta será la línea de aplicación. Ver figura 6.2.

3.     Aplicar, con un capilar de vidrio, pequeñas gotas de la muestra o de las mezclas a analizar sobre la línea de inicio.

4.     Colocar la placa dentro de la cámara, procurando que el disolvente no toque directamente las manchas aplicadas.

5.     Dejar que el disolvente ascienda por capilaridad hasta aproximadamente 1 cm antes del borde superior.

6.     Retirar la placa y marcar rápidamente el frente del disolvente.

7.     Dejar secar la placa y visualizar las manchas bajo luz UV o con el revelador correspondiente.

8.     Medir la distancia recorrida por cada mancha y por el frente del disolvente para calcular el valor de .

5. Resultados

Registrar las observaciones en una tabla, incluyendo la distancia recorrida por cada componente, la del frente del disolvente y el valor de  calculado. Comparar los valores obtenidos con los reportados para compuestos similares.

Ejemplo de tabla de resultados:

Muestra	Distancia de la mancha (cm)	Distancia del disolvente (cm)		Color o visualización
A	2.4	5	0.48	Mancha amarilla (UV)
B	3.8	5	0.76	Mancha violeta (UV)

 6. Discusión

El estudiante deberá analizar la relación entre los valores de  y la polaridad de los compuestos, así como el efecto del disolvente utilizado en la separación. Se espera que comprenda cómo las interacciones entre las fases determinan el desplazamiento diferencial.

Además, se reflexionará sobre el valor educativo de esta práctica, ya que permite ilustrar visualmente conceptos como adsorción, polaridad, solubilidad y separación de mezclas, favoreciendo la comprensión conceptual y el desarrollo de habilidades experimentales en los futuros docentes.

7. Actividades de consolidación

1.    Calcular los valores de  de las manchas observadas y representar gráficamente los resultados.

2.     Comparar los resultados obtenidos utilizando disolventes de diferente polaridad.

3.     Explicar cómo podría emplearse la CCF para comprobar la pureza de un producto orgánico.

4.     Investigar el uso de la cromatografía en análisis forense, farmacéutico o ambiental.

5.     Diseñar una estrategia didáctica que permita aplicar la cromatografía de capa fina en la enseñanza del tema “Separación de mezclas”.

8. Bibliografía sugerida

·      Mayo, D. W., Pike, R. M., & Trumper, P. K. (2010). Small-scale organic laboratory: A balanced approach to practical organic chemistry (3rd ed.). John Wiley & Sons.

·       Mohrig, J. R., Hammond, C. N., Schatz, P. F., & Morrill, T. C. (2014). Técnicas de laboratorio en química orgánica (4.ª ed.). Reverté.

·       Williamson, K. L. (2013). Macroscale and microscale organic experiments (6th ed.). Cengage Learning.

·       Bruice, P. Y. (2017). Química orgánica (8.ª ed.). Pearson Educación.

·       McMurry, J. (2016). Química orgánica (9.ª ed.). Cengage Learning.

·       Solomons, T. W. G., Fryhle, C. B., & Snyder, S. A. (2017). Química orgánica (12.ª ed.). John Wiley & Sons.