Curso acadmico 201213 Asignatura ANLISIS QUMICO Grado Ciencia

Curso académico: 2012/13 Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos TEMA 15 TÉCNICAS DE SEPARACIÓN 1

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 CONTENIDOS 1. Conceptos fundamentales 2. Fundamento de algunas técnicas de separación: destilación, precipitación, extracción y cromatografía 3. Clasificaciones de las técnicas de separación 2

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 1. Conceptos fundamentales Determinación individual de una especie química ALIMENTOS: Matrices muy complejas ETAPA DE SEPARACIÓN EN EL MÉTODO DE ANÁLISIS ¿Qué es una separación? A, B A(C 0), B(C 0) 1 A + B 2 A + A, B 3 B + A, B A(C 1), B(C 1) + A(C 2), B(C 2) C 2>C 0>C 1 3

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 1. Conceptos fundamentales TÉCNICA DE SEPARACIÓN re iemp Proceso físico s av ece s Proceso químico Ej: Extracción líquido-líquido para extraer el pentaclorofenol contenido en una alícuota de vino en pentano. 1º: Proceso químico: reacción de derivatización C 6 Cl 5 -OH + (CH 3 -CO)2 O → C 6 Cl 5 -O-CO-CH 3 + CH 3 -COOH 2º: Proceso físico: transferencia del producto derivado a la fase orgánica Segunda fase: pentano (menos densa que la fase inicial) Fase inicial: alícuota de muestra Fig. 1 4

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 1. Conceptos fundamentales ¿Cuándo es necesario aplicar una técnica de separación? Eliminación de interferencias Incremento de la concentración del analito Incremento de la selectividad Incremento de la sensibilidad Eliminación de interferencias e incremento de la concentración del analito Incremento de la selectividad y la sensibilidad 5

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 2. Fundamento de algunas técnicas de separación ● SEPARACIONES POR DESTILACIÓN APLICACIÓN PRINCIPAL Compuestos orgánicos Termómetro Cabeza de destilación Columna de fraccionamiento Si sus Tebullición difieren entre 60 y 80 ºC nd en s ad or Si sus Tebullición difieren entre 30 y 60 ºC Fase inicial DESTILACIÓN SIMPLE Co Refrigerante Destilado DESTILACIÓN FRACCIONADA Fig. 1 6

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 2. Fundamento de algunas técnicas de separación ● SEPARACIONES POR PRECIPITACIÓN APLICACIÓN PRINCIPAL Compuestos inorgánicos Reactivos orgánicos: Mayor selectividad ● SEPARACIONES POR EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO Coeficiente de reparto Fase líquida 2 S (en la fase 1) ↔ S (en la fase 2) Fase líquida 1 Fig. 1 7

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 2. Fundamento de algunas técnicas de separación Concentración remanente de soluto en la fase inicial tras “i” etapas de extracción con un disolvente orgánico. Si llamamos 1 a la fase inicial y 2 a la segunda fase: [S]1, 0= Concentración de soluto en la fase inicial antes de llevar a cabo la separación V 1= volumen de fase inicial V 2= volumen de la segunda fase A S + S 8

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 2. Fundamento de algunas técnicas de separación ● SEPARACIONES CROMATOGRÁFICAS Fase móvil Fase estacionaria B A Fase móvil CROMATOGRAFÍA PLANA CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA 9

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 2. Fundamento de algunas técnicas de separación ● ELECTROFORESIS CAPILAR Capilar de sílice fundida Detector + Electrolito de fondo Fuente de alimentación 10

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO-ANALÍTICO: 1 er Grupo: Separación y detección discontinuas 2º Grupo: Separación y detección continuas DESDE EL PUNTO DE VISTA DE COMO SE OBSERVE EL PROCESO: A. Criterios estáticos: A. 1. Según la naturaleza de las fases implicadas A. 2. Según el origen de la 2ª fase B. Criterios dinámicos: B. 1. Según el contacto entre las fases B. 2. Según el flujo relativo entre las fases 11

Curso académico: 2012/13 Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos 3. Clasificación de las técnicas de separación A. 1. SEGÚN LA NATURALEZA DE LAS FASES IMPLICADAS: FASES Técnica Esquema de la separación Precipitación (A + B)L + Reactivo precipitante → AS + BL Lixiviación (A + B)S + Disolvente → AS + BL Cromatografía líquida de adsorción (A + B)L + Sólido → AS + BL Cromatografía de intercambio iónico (A + B)L + Resina → AS + BL Cromatografía de exclusión (A + B)L + Gel poroso → AS + BL S-G Cromatografía gas-sólido (A + B)G + Sólido → AS + BG Sublimación (A + B)S [ + Calor] → AS + BG L-L Extracción líquido-líquido (A + B)L 1 + Líquido-2 → AL 1 + BL 2 Cromatografía líquida de reparto (A + B)L 1 + Soporte (Líquido-2) → AL 1 + BL 2 Destilación (A + B)L [+ Calor] → AL + BG Cromatografía gas-líquido (A + B)G + Líquido → AL + BG S-L L-G L=líquido; S=sólido; G=gas 12

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación A. 2. SEGÚN EL ORIGEN DE LA SEGUNDA FASE Directamente: provocación “in situ” de un fenómeno que provoque la aparición de la 2ª fase. ✔Precipitación fenómeno químico 2ª fase: Sólido amarillo Fase inicial (Disolución Incolora) Pb(NO 3)2 + KI → Pb. I 2 + KNO 3 Reactivo precipitante (Disolución incolora) Fig. 2 Fig. 1 ✔Destilación fenómeno físico El aumento de temperatura provoca la aparición de la 2ª fase (gas) 13

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación Indirectamente: la 2ª fase es una fase externa al sistema inicial que es incorporada. Segunda fase ✔ Cromatografía líquido-sólido Flujo de fase móvil ✔ Extracción líquido-líquido Especie más retenida por la fase estacionaria Fase inicial Especie menos retenida por la fase estacionaria Fig. 1 14

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación B. 1. SEGÚN EL TIPO DE CONTACTO ENTRE LAS FASES a. A través de una interfase bien definida ✔ Cromatografía de adsorción en columna Partículas de fase estacionaria b. En el seno de la fase inicial ✔ Extracción líquido-líquido Agitación vigorosa Fig. 1 15

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación B. 2. SEGÚN EL FLUJO RELATIVO ENTRE LAS FASES D= Concentración de soluto en la 2ª fase Concentración de soluto en la fase inicial Coeficiente de distribución 0 < D < +∞ Supongamos (A + B)fi → Afi + Bf 2 fi: fase inicial; f 2: segunda fase Separación simple: DA ~ 0 y DB es muy alto Separación repetitiva: DA~ 0 y DB no es muy alto Separación múltiple: ó DA~ 0 y DB es bajo, ó DA y DB son significativos 16

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos Curso académico: 2012/13 3. Clasificación de las técnicas de separación A+B Separación simple A+B A + Separación múltiple Separación repetitiva + B B Fase inicial y 2ª fase se ponen en contacto infinitas veces ¿Cómo? Flujo de fase 2 A+B A Fase inmóvil + B Flujo de fase móvil + B B Flujo de fase 1 17

Curso académico: 2012/13 Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICO Grado: Ciencia y Tecnología de los Alimentos CRÉDITOS DE LAS ILUSTRACIONES – PICTURES COPYRIGHTS -Logo encabezado páginas OCW-UM. Autor: Universidad de Murcia. Dirección web: http: //ocw. um. es. -Páginas 4, 14 y 15, F 1. http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Separatory_funnel-diagrams. svg. Autor: Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. -Páginas 6 y 13, F 1. http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Destillatie. png. Original uploader was Kristof vt at nl. wikipedia Later versions were uploaded by Rob Hooft at nl. wikipedia. -Página 7, F 1. Fuente: “Quantitative Chemical Analysis”, Seventh Edition, © 2007 W. H. Freeman and Company. -Página 13, F 2. Fuente: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Lluvia_de_oro. JPG? uselang=es. Autor: Der Kreole. 18