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• TonyFontana

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EJERCICIOS DE CROMATOGRAFÍA

1. Se dispone de una columna cromatográfica empaquetada al 57.4 % del volumen total, con una longitud de 50.6 cm  y  un  diámetro  interno  de  19.2  mm.  A)  Calcular  la  velocidad  lineal  (cm/min)  si  el  caudal  es  2.22  mL/min.  B)  Calcular el tiempo de retención para un soluto cuyo factor de capacidad es 0.84.  2. Una  columna  tubular  abierta  tiene  un  diámetro  de  207  μm  y  un  espesor  de  fase  estacionaria  sobre  la  pared  interior  de  0.50  μm.  Un  soluto  no  retenido  la  atraviesa  en  1.05  min.  y  un  soluto  retenido  tarda  7.22  min  en  atravesarla. Hallar el coeficiente de reparto de este soluto y la fracción de tiempo que pasa en la fase estacionaria.  3. Calcular los parámetros cromatográficos correspondientes a los analitos A, B y C sabiendo que tm= 1.00 min en el cromatograma que se muestra a continuación: 

B

C A

4. Se disponen de los siguientes datos para una columna cromatográfica: Longitud de la columna: 24.7 cm; flujo: 0.313 mL/min; Vm = 1.37 mL; Ve = 0.164 mL. Un  cromatograma obtenido con dicha columna para una mezcla de A+B+C+D da los siguientes resultados:  Tiempo de Retención   tR, min      Anchura del pico en la  base, W, min;   Especies  no retenidas: 3.1 min  A                   5.4    B                 13.3   C                 14.1  

    0.41    1.07    1.16 

Calcular: a) nº de platos teóricos para cada pico, valor medio para la columna  y desviación estándar de N; b) altura  del plato teórico para la columna.  5. Con los resultados del problema anterior calcular: a) Para A, B y C: a) el factor de capacidad y b) el coeficiente de partición. b) Para las especies B y C, calcular: a) la resolución, b) el factor de separación y c) la longitud de la columna necesaria para realizar la separación con una resolución de 1.5.  6. Se pesan 0.1000 g de un producto comercial  que contiene como principios activos cinco esteroides y se disuelven en 10 mL de hexano. De esta disolución se toman 500 μL y se diluyen hasta 2.00 mL con hexano, de los cuáles se  inyectan  10  μL  en  el  cromatógrafo.  Cuando  se  separan  cromatograficamente,  los  tiempos  de  retención  fueron,  compuestos  no  retenidos:  1.02  min;  dehidroepiandrosterona:  1.65  min:  estradiol:  2.02  min;  estrona:  2.21  min;  testosterona:  3.45  min  y  estriol:  4.10  min.    Las  áreas  de  dichos  picos  y  los  factores  de  respuesta  en  el  detector  empleado aparecen en la siguiente tabla. Calcular el %  de cada componente en el  producto.  

 Compuesto Dehidroepiandrosterona  Estradiol Estrona Testosterona  Estriol 

área de pico 

Factor de respuesta* 

27.6 32.4 47.1 40.6 27.3

1.42 1.39 1.33 1.37 1.28

 *Las concentraciones utilizadas para calcular el factor de respuesta se han expresado como μg mL

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1

7. Una  disolución  patrón  contiene  3.47  mM  de  un  analito  X  y  1.72  mM  de  un  patrón  interno,  I.S.,  Se  analiza mediante  cromatografía  y  los  picos  que  se  obtienen  presentan  unos  valores  de  áreas  de  3473  y  1022,  respectivamente.  En  un  segundo  análisis,  se  analiza  un  problema  de  manera  que,  1.0  mL  de  una  disolución  8.47  mM  del  patrón  interno (I.S.) se añaden a 5.00 mL de la disolución problema de concentración desconocida del analito X y la mezcla  se diluye a un volumen final de 10.0 mL. Esta disolución origina unos picos cuyas áreas son: 5428 y 4431 para X y  I.S., respectivamente. Calcular: a) el factor de respuesta para el analito I.S., b) la concentración de I.S. (mM) en los  10.0 mL, c) la concentración de X (mM) en los 10.0 mL y d) la concentración de X en la disolución de problema.  8. Para  la  determinación  cromatográfica  de  etanol  en  bebidas  alcohólicas,    se  preparan    disoluciones  patrón conteniendo las concentraciones de etanol que figuran en la tabla. Además de adicionó a cada uno de los patrones  n‐propanol  como  I.S.  manteniendo  una  concentración  constante  de  1.00  mg/mL.  Se  midieron  las  alturas  de  pico  para ambos compuestos, etanol y n‐propanol, y los resultados obtenidos aparecen también en la tabla.   Concentración de etanol  en los patrones, mg/mL 0.200  0.500  1.00  1.50  Muestra de bebida Primera réplica  Segunda réplica  Tercera réplica 

Altura de pico Señal pico etanol Señal pico I.S. 3.15 10.14 7.55 9.70 16.00 10.25 21.95 9.50 Señal pico etanol Señal pico I.S. 9.25 10.85 9.30 10.90 9.20 10.80

A continuación se preparó la muestra de bebida que se va a analizar. Se pesaron 1.230 g de bebida alcohólica y se  diluyó  con  agua  desionizada  hasta  100  mL.  Posteriormente  se  diluye  hasta  200  mL  por  adición  de  n‐propanol  de  manera que la concentración final sea similar a la adicionada a los patrones. La muestra se inyecta por triplicado y  en la tabla anterior también aparecen los resultados de las tres replicas.  Calcular el % (peso/peso) de etanol en la bebida usando la metodología del patrón externo y del patrón interno y la  desviación Sc asociada al resultado. 

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CROMATOGRAFIA DE EXCLUSION MOLECULAR Y DE GASES    

    

1. Una columna de filtración en gel tiene un radio de 1.27 cm y una longitud de 28.4 cm. El Blue‐Dextrano (molécula no incluida)  tiene un volumen de exclusión de 43.4 mL  y un soluto retenido necesitó para su  elución un volumen de 98.6 mL. Calcular el valor  del coeficiente de partición k, para el soluto.  2. Se  separan  por  cromatografía  de  exclusión  molecular  utilizando  Bio‐Gel  P‐300  los compuestos de ferritina (masa molecular = 80000 ) y citrato férrico. La columna tenía una  longitud de 37 cm y un diámetro de 1.5 cm. Se recogieron fracciones de eluato de eluato  de 0.65 mL. El máximo de cada uno de los picos se presentó en las siguientes fracciones:  ferritina: 22; transferrina:32; y citrato férrico: 84. (Es decir, el pico de ferritina se presentó  a un volumen de elución de 22x0.65 mL = 14.3 mL). Suponiendo que la ferritina se eluye al  volumen vacio (referencia), hallar k de partición de la transferrina y del citrato férrico.   3. Tenemos  una  serie  de  patrones  de  poliestireno  de  Pm  conocido. Mediante  una cromatografía  de  exclusión molecular se obtienen los siguientes datos: Calcular el Pm  de  una  sustancia  desconocida  que  presenta un tiempo de retención de 13.00 min,  en  las mismas condiciones.  Pm  8.50 x106 3.04 x106  1.03 x106  3.30 x105  1.56 x105 

t R  (min)  9.28  10.07  10.88  11.67  12.14 

Pm  6.60x104 2.85x104 9.20x103 3.25x103 5.80x102

t R  (min)  12.74  13.38  14.20  14.96  16.04 

___________________________  4. Cuando se emplea una columna CG de 1.10 m se han encontrado los siguientes tiempos

de retención: aire: 18.0 s; acetato de metilo: 1.98 min; propionato de metilo: 2.24 min; n‐ butirato de metilo: 7.93 min. El ancho en la base de los picos son: 0.19; 0.23 y 0.79 min,  respectivamente.   Calcular:  a) k´ para cada componente. b) α para cada par de compuestos adyacentes. c) Número  promedio  de  platos  teóricos  y  altura  promedia  del  plato  teórico  de  la columna. d) Resolución de cada par de analitos adyacentes. e) Longitud de la columna necesaria para obtener una resolución de 1.5 entre los dos primeros picos considerando un flujo constante. f) El tiempo necesario para eluir al n‐propionato de metilo para una columna con las dimensiones  del apartado e.     5. En  el  problema  anterior,  se  aplica  el  método  de  la  normalización  interna  para determinar cuantitativamente los analitos presentes. Las áreas de pico medidas para los 

CROMATOGRAFIA DE EXCLUSION MOLECULAR Y DE GASES                             tres componentes fueron: 16.4; 45.2 y 30.2 en orden de tiempos de retención crecientes.  Calcular  el  porcentaje  de  cada  compuesto  si  los  factores  de  respuesta  son:  0.60;  0.78  y  0.88. 

6. Los tiempos de retención en un cromatograma de gases fueron. 1.21 min para CH4,  7.33 min para hexano, 8.41 min para el heptano  y 7.66 min para un compuesto desconocido.  Calcular el Indice de retención para este compuesto.  7. Se utilizó una columna GLC en las siguientes condiciones. Columna:  1.10  m  x  2.0  mm  empaquetada  con  Chromosorb  P;  densidad  de  la  fase  estacionaria líquida añadida 1.02 g/mL  Presiones: entrada 25.1 psi por encima de la atmosférica; P atmosférica 749 torr.  Caudal de salida medido: 24.3 mL/min; Tª ambiente: 21.2 º C; Tª columna: 102.0 ºC.   Tiempos  de  retención:  aire:  18.0  s;  acetato  de  metilo:  1.98  min:  propionato  de  metilo:  4.16 min; n‐butirato de metilo: 7.93 min.  Anchura de pico en la base: 0.19; 0.39 y 0.79 min, respectivamente.  Calcular:  a)  caudal  promedio  de  la  columna;  b)  los  volúmenes  de  retención  corregidos  para  el  aire  y  para  los  ésteres;  c)  volúmenes  de  retención  específicos;  d)  Constantes  de  distribución  de  cada  uno;  e)  Volumen  de  retención  corregido  y  el  tiempo  de  retención  para n‐hexanoato de metilo.  8. En  la  determinación  del  etanol  libre  contenido  en  un  acetato  de  etilo  comercial (disolución problema), una muestra de 2.0 μL dió un pico para el etanol  con un área de  0.85 cm2. Se mezclaron 25.0 μL de etanol con 5.00 mL de la muestra comercial (disolución  A). Una alícuota de 2.0 μL de A dio un pico cuya área fue de 1.45 cm2. Calcular el % (p/p)  de etanol en la muestra problema.  Datos: ρetanol: 0.789 g/mL; ρacetato de etilo: 0.901 g/mL. 

Asignatura Técnicas Separativas e Hibridación Instrumental

Ejercicios de intercambio iónico

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Intercambio iónico  1. La capacidad de intercambio de una resina se puede definir  como “el nº de moles de puntos activos por gramo de resina seca “. Describir como se puede medir la capacidad  de  intercambio  de  una  resina  de  intercambio  aniónico  usando  una  disolución  patrón  de NaOH, HCl o cualquier otro reactivo de uso común.  2. Proponer un esquema para separar entre si trimetilamina, dimetilamina, metilamina y amoniaco mediante cromatografía iónica :                          pK  (CH3) 3 NH+      9.80  (CH3) 2 NH2+   10.77   (CH3) NH3+     10.64  9.24  NH4+

3. Dados los pKa de los siguientes ácidos, contestar a las siguientes cuestiones: pK1         pK2            pK3  H3PO4         2.13        7.20       12.36  H2CO3         6.35      10.33          HF               3.17  HCl