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ANEXO 3 Curso: Cromatografía Código: 401542 Nombre de la Tarea: Tarea 3 – Técnicas específicas Temáticas a desarrollar: - Cromatografía iónica: generalidades, equilibrios en el intercambio iónico, intercambiadores iónicos y aplicaciones. - Cromatografía de fluidos supercríticos: generalidades, fase estacionaria, fase móvil, instrumentación: sistemas de muestreo, condiciones, detectores; eficiencia, resolución y aplicaciones. Fecha de desarrollo: 31 de octubre al 27 de noviembre de 2019

Nombre del estudiante: Tania Carolina Ayala Vargas Código: 1052416122 Programa: Ingeniería de Alimentos

EJERCICIO 1 – CROMATOGRAFÍA IÓNICA Tabla 1. Ejercicio 1.1 – Generalidades de la cromatografía iónica Oraciones a. b. c. d. e. f. g. h.

Cromatografía de intercambio aniónico. Cromatografía de intercambio catiónico. Intercambiadores iónicos. La relación carga y fuerza del soluto es mayor. Matriz aniónica. Matriz catiónica. Resina. Solución amortiguadora de pH.

Mapa conceptual Commented [LDCT1]: Corregir fase móvil

Tabla 2. Ejercicio 1.1 – Generalidades de la cromatografía iónica Afirmación

F

Según la influencia del pH, los intercambiador es iónicos pueden ser débiles o fuertes.

V

Argumento

x Respuesta: La elección entre intercambiadores fuertes o débiles está basada en el efecto del pH sobre la carga y la estabilidad. Por ejemplo, si se va a cromatografía una sustancia débilmente ácida que necesita pH muy altos o muy bajos para su ionización, se requiere un intercambiador fuerte debido que este funciona a pH extremos. No obstante, si la sustancia es lábil, es preferible la utilización de intercambiadores débiles. Los intercambiadores débiles son también excelentes para la separación de moléculas con una carga elevada de aquellas con poca carga, debido a que los iones débilmente cargados no se unen, por lo general, al intercambiador. Permiten, asimismo, una mayor resolución de las sustancias si las diferencias de carga son muy pequeñas

La cromatografía iónica se caracteriza por su reversibilidad.

X

La reacción que representa el equilibrio en cromatografía de intercambio aniónico es: R+A- + B+  R+B- + A+ La reacción que representa el equilibrio en cromatografía

x

Respuesta: Es un proceso que permite la separación de iones y moléculas polares basadas en las propiedades de carga de las moléculas. Puede ser usada en casi cualquier tipo de molécula cargada, incluyendo proteínas grandes y nucleótidos y aminoácidos pequeños. Respuesta: El principio básico de la cromatografía de intercambio iónico es que las moléculas cargadas se adhieren a los intercambiadores de forma reversible de modo que dichas moléculas pueden ser asociadas o disociadas cambiando el ambiente iónico. La separación mediante intercambiadores iónicos se realiza por lo general, en dos fases: en la primera las sustancias a separar se unen al intercambiador utilizando condiciones que originan una unión fuerte y estable; a continuación, se eluye de la columna con buffers de diferentes pH o diferente fuerza iónica, compitiendo los componentes del buffer con el material por los sitios de unión. R + A - es un intercambiador aniónico en la forma A - y B representa a los aniones en la disolución

Commented [LDCT2]: Corregir

de intercambio aniónico es: R+C- + B+  R+B- + C+ Donde, R representa la resina, A y C el ion de la fase móvil, y B la carga del soluto. Referencias bibliográficas: -

http://ufq.unq.edu.ar/DocenciaVirtual/BQblog/Cromatografia%20de%20intercambio%20ionico.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_intercambio_i%C3%B3nico

Tabla 3. Ejercicio 1.2 – Análisis de nitritos y nitratos Pregunta

Respuesta

¿Por qué para la muestra del Jamón no se logró obtener una concentración de nitrato y nitrito?

Respuesta: Porque se utilizó la columna de Intercambio catiónico y para este análisis se debe utilizar un intercambio aniónico al que se unen los aniones 𝑁𝑂2− y 𝑁𝑂3− (carga negativa).

Muestra

Nivel permisible

Salami

𝑁𝑂2− 0.052 mg/L

𝑁𝑂3− 0.027 mg/L

Cábano

0.046 mg/L

0.033 mg/L

Jamón

-

-

EJERCICIO 2 – CROMATOGRAFÍA DE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Tabla 4. Ejercicio 2.1 – Fluidos supercríticos Pregunta

Respuesta

¿Por qué la cromatografía de fluidos supercríticos es una técnica en fase normal?

Respuesta: Porque es una forma de cromatografía de fase normal que se utiliza para el análisis y purificación de moléculas de bajo a moderado peso molecular. Los principios son similares a los de HPLC sin embargo SFC típicamente utiliza CO2 como la fase móvil.

¿Qué es temperatura crítica?

Respuesta: La temperatura crítica es la temperatura límite por encima de la cual un gas miscible no puede ser licuado por compresión. Por encima de esta temperatura no es posible condensar un gas aumentando la presión. A esta temperatura crítica, si además se tiene una presión crítica (la presión de vapor del líquido a esta temperatura), se está en el punto crítico de la sustancia

¿Qué es presión crítica?

Respuesta: La presión crítica es una característica de cualquier sustancia, que define el campo en el que ésta puede transformarse en vapor en presencia del líquido correspondiente.

Referencias bibliográficas: - https://dequimica.com/web/temperatura-critica/ - http://www4.ujaen.es/~mjayora/docencia_archivos/Quimica%20analitica%20ambiental/Tema6.pdf - https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_cr%C3%ADtica

Relación de conceptos

Cuando en la fase móvil está compuesta por un fluido supercrítico que está por debajo de su temperatura y por encima de su presión, actúa como un líquido. Cuando en la fase móvil está compuesta por un fluido supercrítico que está por encima de su temperatura y por debajo de su presión, actúa como un gas.

Tabla 5. Ejercicio 2.1 – Tipos de columna en cromatografía de fluidos supercríticos Tipos de columna

Longitud

Material

Características

Capilar o tubular

Respuesta: Desde los 10 a los 20 m y diámetros internos que oscilan entre 50 y 100 μm.

Respuesta: Son de sílice fundida con recubrimientos internos (de un espesor de 0’05 a 1 μm) de varios tipos de siloxanos enlazados o entrecruzados

Respuesta: Similares a las empleadas en cromatografía de gases,

De relleno o empaquetadas

Respuesta: Respuesta: 10 a 25 cm de largo, Son de acero inoxidable diámetros que varían entre 0’5 y 5 mm y cuyas partículas tienen un diámetro que oscila entre 3 y 10 μm

Respuesta: Son semejantes a las empleadas en cromatografía de reparto y proporcionan más platos teóricos (más de 100.000) y manejan volúmenes más grandes de muestra que las columnas capilares.

Referencias bibliográficas: https://lidiaconlaquimica.wordpress.com/tag/cromatografiade-fluidos-supercriticos/

Tabla 6. Ejercicio 2.1 – Detectores Detectores

Características

Tipo de muestra para analizar

Ionización de llama

Respuesta: Es un detector utilizado en cromatografía de gases. Es uno de los detectores más usados y versátiles. Básicamente es un quemador de hidrógeno/oxígeno, donde se mezcla el efluente de la columna (gas portador y analito) con hidrógeno. Inmediatamente, este gas mezclado se enciende mediante una chispa eléctrica, produciéndose una llama de alta temperatura

Respuesta: Es utilizado en la determinación de hidrocarburos como metano, etano y acetileno así como en la identificación de compuestos que los contengan, incluso de compuestos orgánicos volátiles (VOC´s).

Absorción visibleUV

Respuesta: Respuesta: La espectrometría Cuantificación de ultravioleta-visible o macro componentes espectrofotometría UV-Vis en alimentos. implica la espectroscopia de fotones en la región de radiación ultravioleta-visible. Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano. En esta región del espectro electromagnético, las moléculas se someten a transiciones electrónicas.

Esta técnica es complementaria de la espectrometría de fluorescencia, que trata con transiciones desde el estado excitado al estado basal, mientras que la espectrometría de absorción mide transiciones desde el estado basal al estado excitado. Espectrometría infrarroja

Espectrometría de masas

Respuesta: Respuesta: La espectrometría infrarroja Alimentos se basa en el hecho de que los enlaces químicos de las sustancias tienen frecuencias de vibración específicas, que corresponden a los niveles de energía de la molécula. Estas frecuencias dependen de la forma de la superficie de energía potencial de la molécula, la geometría molecular, las masas atómicas y, posiblemente, el acoplamiento vibracional. Respuesta: es una técnica de análisis que permite determinar la distribución de las moléculas de una sustancia en función de su masa. El espectrómetro de masas es un dispositivo que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su

Respuesta: compuestos de naturaleza diversa: orgánica, inorgánica o biológica (incluyendo biopolímeros y macromoléculas naturales o artificiales)

relación entre masa y carga (m/q). Referencias bibliográficas: https://es.wikipedia.org/wiki/Detector_de_ionizaci%C3%B3n_de_llama https://www.espectrometria.com/espectrometra_ultravioleta-visible https://ciatej.mx/files/divulgacion/divulgacion_5a43b7c09fdc1.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Espectr%C3%B3metro_de_masas

Tabla 7. Ejercicio 2.1 – Tipos de cromatógrafos de fluidos supercríticos Cromatógrafo A Cromatógrafo B

Figura 1. Cromatógrafo A Figura 2. Cromatógrafo B (Zambrano, M. 2019) (Zambrano, M. 2019) Componentes A: Fase móvil A: A: Cromatograma B: Regulador de presión B: Detector C: Sistema de inyección C: Región supercrítica

D: Columna de relleno o empaquetada E: Flujo modificador F: Bomba de jeringa. G: Detector H: Cromatograma I: Horno termostatizado J: Región supercrítica K: Regulador de presión

D: Regulador de presión E: Flujo modificador F: Bomba reciprocante G: Regulador de presión H: Columna capilar o tubular. I: Fase móvil J: Sistema de inyección K: Horno termostatizado

Lista de componentes Bomba de jeringa. Flujo modificador. Bomba reciprocante. Horno termostatizado. Columna capilar o tubular. Región supercrítica. Columna de relleno o empaquetada. Regulador de presión. Detector. Sistema de inyección. Fase móvil. Tabla 8. Ejercicio 2.2 – Diagrama de fases Inserte el diagrama de carbono

fases para dióxido de

Análisis Respuesta:

Presión triple (bar): Temperatura triple (K):

Presión crítica (bar): Temperatura crítica (K):

Tabla 9. Ejercicio 2.3 – Purificación de EPA y DHA en muestras de aceites Análisis comparativo EPA Respuesta: -El EPA es un Omega 3 de cadena más corta que el DHA, pero son suficientemente parecidos como para compartir las mismas enzimas que los convierten en fosfolípidos de membrana. Estas enzimas tienen más facilidad para usar EPA como sustrato, por tanto, podemos afirmar que cuanto más EPA lleva una cápsula respecto al DHA, en menor cantidad se va a absorber este último, es decir, EPA inhibe la absorción del DHA. Después veremos la importancia que tiene inhibir la absorción del Omega 3 que más necesitamos, el DHA, y sus repercusiones de salud. -Se han descubierto derivados del EPA (Resolvina E1) que poseen propiedades antiinflamatorias. -cuanto mayor es la proporción de EPA en el omega 3 menos DHA absorbemos.

DHA Respuesta: El ácido fitánico se concentra junto con el EPA y el DHA en los Omega 3 menos concentrados y menos enriquecidos en DHA. El ácido fitánico, en determinadas patologías neurodegenerativas como el Alzheimer, el síndrome de Refsum, etc. es muy tóxico para las neuronas pudiendo acelerar la evolución de esas patologías. -También el DHA posee (Neuroprotectina D1) -Cuando tomamos un DHA de alta pureza, una parte de él, se transforma en EPA, en una cantidad dependiente de la dosis del DHA.

-si tomamos el ácido alfaLinolénico, fabricaremos antes EPA que DHA. Y en los peces que consumimos habitualmente, hay mucha más cantidad de EPA que de DHA.

-el DHA se concentra principalmente en tres órganos diana: retina, cerebro y células reproductoras