¡Descarga Cromatografía de Exclusión por Tamaño (GPC): Análisis de Polímeros y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Química Aplicada solo en Docsity!
INTRODUCCIÓN
Las técnicas cromatográficas están basadas en la separación de los componentes de una mezcla, aprovechando la distribución de dichos componentes entre dos fases: la fase móvil y la fase estacionaria. Generalmente, mediante el empleo de una columna que contiene la fase estacionaria, los compuestos a separar son arrastrados por la fase móvil y son analizados a su paso por el detector. Si la fase móvil es un gas, da lugar a la cromatografía de gases, mientras que si es un líquido, se denomina cromatografía líquida. La cromatografía de exclusión es un tipo de cromatografía líquida en la cual la fase estacionaria es sólida y la fase móvil es líquida. Se utiliza el término de “cromatografía de exclusión por tamaño”. También se denomina “cromatografía de permeabilidad sobre gel” (GPC) o de permeación en gel. Su principal aplicación es la separación de las moléculas en función de su tamaño con la finalidad de estudiar el peso molecular y distribución de los polímeros 1. El inicio de esta técnica se estableció a partir de la preparación de microesferas de geles de compuestos orgánicos y biológicos solubles en agua, los cuales se aplicaron a la separación de polímeros disueltos en disolventes orgánicos utilizando un relleno de poliestireno. En consecuencia, la técnica se denominó permeabilidad en gel (GPC). Actualmente esta tecnología es rápida y permite trabajar a presiones elevadas mediante el empleo de nuevos rellenos con una distribución de poros muy precisa y una resistencia mecánica apropiada para altas presiones^1. Las principales características de esta técnica cromatográfica son: o Fase estacionaria es inerte, por lo que la columna no se desactiva.
o La muestra no interacciona químicamente con la fase estacionaria, ni con la fase móvil. o Los solutos son generalmente sustancias de peso molecular elevado (mayores de 2000 Da). Dependiendo de su medida y estructura, é stos se retienen o se eluyen a través de la columna. El relleno de columna se comporta como un tamiz o filtro dónde se distinguen tres tipos de moléculas: o Moléculas permeables : moléculas pequeñas que entran el interior del relleno poroso, pasan lentamente y quedan retenidas en el poro. o Moléculas fraccionables : moléculas intermedias que entran de manera parcial en el relleno poroso. o Moléculas excluidas : moléculas de medida superior al poro del relleno que no entran en el relleno y pasan rápidamente por é l. En lo que respecta a la fase estacionaria, se utiliza un material poroso con las siguientes características: uniformidad en la granulometría de las esferas y en la medida de los poros; estabilidad química (sobre todo al pH y a la temperatura); máxima inercia frente a los compuestos a separar; preparación rápida y sencilla; y resistencia mecánica a las alta presiones. Para seleccionar la fase estacionaria hay que tener en cuenta el tipo de separación a efectuar (resolución total o separación en dos fracciones), la selectividad del gel respecto a los productos que se quieren separar y la distribución de pesos moleculares de los componentes de la muestra. La característica principal del eluyente empleado como fase móvil es que debe arrastrar los diferentes componentes, sin interaccionar ni con la muestra ni con la fase estacionaria. Por tanto, la muestra debe ser soluble en la fase móvil para evitar interferencias en los resultados^1.
Para correr un experimento en GPC es importante conocer el material que vamos a estudiar. Si bien, utilizamos está técnica analí tica para conocer el peso molecular de una muestra polimérica, existen ciertos par á metros que debemos proporcionar al equipo para obtener esta informaci ó n, como el índice de refracci ó n del disolvente, el índice de refracci ó n diferencial polí mero/disolvente o el incremento de índice de refracció n especí fico (dn/dc). De primera instancia, se prendió el equipo y se indicó la temperatura a 35 ºC y se dejó hasta que se estabilizó. Una vez alcanzada la temperatura deseada se prende el modo TEMPLOCK. Se estableció el flujo a 0.1 en la bomba para limpiar por aproximadamente 20 min, y después se cambi ó a 0.3 para correr el experimento. Como en este caso no se corrió ninguna muestra polimérica, m á s que disolvente, se dejó menos tiempo, sin embargo ya en un experimento real el flujo a 0.1 permanece de 2 a 3 h. En este equipo se utilizan disolventes muy bien filtrados y altamente puros (casi grado HPLC). Para analizar las muestras, se hacen diluciones de 0.1, 0.2, hasta 0. mg/mL. Se hizo la inyecció n de la muestra al equipo para analizarla (en este caso se utilizó metanol previamente filtrado solo para observar el procedimiento de inyecció n y la informació n que se puede obtener del equipo). El equipo se encuentra formado por un serie de detectores que nos permitieron obtener informaci ó n especí fica de la muestra objeto de estudio. El detector de índice de refracci ó n nos permitió medir la concentració n de la muestra (conociendo el dn/dc del material que estamos analizando), mientras que el detector de dispersi ó n de luz está tica nos proporcionó la distribució n de pesos moleculares de la muestra. Se evaluaron espectos de muestras previamente analizadas en el equipo para entender la informaci ó n que se proporciona en los cromatrogramas de GPC.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Como se explicó previamente, los cromotogramas obtenidos de la inyecci ó n de disolvente no nos proporcionaron informaci ó n relevante debido a que en si, no estabamos estudiando un material polimérico, solamente disolvente. Por lo que, para observar y entender la informació n que proporciona un equipo de GPC se estudiaron cromotagramas y distribuciones de pesos moleculares de una muestra de PHEMA analizada previamente. Los cromatogramas son una representaci ó n grá fica o de otro tipo de la respuesta del detector, de la concentraci ó n del o los analitos en el efluente u otra cantidad usada como una medida de concentració n en el efluente en funció n del volumen de este o del tiempo^2. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 -0. -0. -0. 0
time (min) detector voltage (V) En la fig. 1 , observamos el cromatograma de una muestra de PHEMA donde se observa una curva gaussiana má s o menos simétrica. Esta informació n se obtiene gracias al detector de índice de refracció n, el cual mide la diferencia en el índice de refracció n entre la solució n eluida y el disolvente puro, esta diferencia es proporcional a la cantidad de polí mero en solució n, es decir, a la concentraci ó n^3. Figura 1. Cromatograma de muestra de PHEMA.
que se estudie, podemos recabar informació n especí fica en una reacció n de polimerizaci ó n por ejemplo, si conocemos la polidispersidad de la muestra o la influencia de algún grupo funcional, por mencionar algunas. Para poder aprovechar esta técnica al má ximo hay tener ciertos cuidados a la hora de preparar la muestra ya que cualquier contaminació n nos puede resultar en un aná lisis erró neo. Es por eso que las muestras deben ir bien filtradas, preparar al equipo antes de empezar a correr la muestra, con muestras bien diluidas para que sea m á s fá cil su lectura, así como una buena calibració n del equipo. REFERENCIAS (1) Gútierrez-Bouzá n, M.; Burdó , A.; Cegarra, C. LA CROMATOGRAFÍA DE EXCLUSIÓN: ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DE PESOS MOLECULARES EN SILICONAS POR GPC ; 135; Universitat Politècnica de Catalunya: Terrassa, Catalunya, 2009; pp 33-40. (2) Cromatografía en columna ; 2018; pp 2-6. (3) GPC (cromatografí a de permeació n en gel). https://www.mexpolimeros.com/gpc.html (accessed Apr 2, 2022). (4) Hern á ndez-Ramos, C. CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE COPOLÍMEROS DE ESTIRENO POR LA TÉCNICA DE CROMATOGRAFÍA DE PERMEACIÓN EN GEL. Especializació n en Quí mica Aplicada, Centro de Investigació n en Quí mica Aplicada, 2008.
