CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SEPARACIÓN

Asignatura: ANÁLISIS QUÍMICOGrado: Ciencia y Tecnología de los AlimentosCurso académico: 2012/13

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1. Conceptos fundamentales

2. Fundamento de algunas técnicas de separación: destilación, precipitación, extracción y cromatografía

3. Clasificaciones de las técnicas de separación

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CONTENIDOS



ALIMENTOS: Matrices muy complejas

Determinación individual de una especie química

ETAPA DE SEPARACIÓN EN EL MÉTODO DE ANÁLISIS

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¿Qué es una separación?

A(C0), B(C0)

A, B

A + B

A + A, B

B + A, B

1

2

3

A(C1), B(C1) + A(C2), B(C2)C2>C0>C1



TÉCNICA DE SEPARACIÓN

Proceso físicosiempre

a veces Proceso químico

C6Cl5-OH + (CH3-CO)2O → C6Cl5-O-CO-CH3 + CH3-COOH

Ej: Extracción líquido-líquido para extraer el pentaclorofenol contenido en una alícuota de vino en pentano.

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1º: Proceso químico: reacción de derivatización

2º: Proceso físico: transferencia del producto derivado a la fase orgánica

Fase inicial: alícuota de muestra

Segunda fase: pentano (menos densa que la fase inicial)

Fig.1



¿Cuándo es necesario aplicar una técnica de separación?

Eliminación de interferencias

Incremento de la selectividad

Incremento dela concentración

del analito

Incremento de la sensibilidad

Eliminación de interferenciase incremento de la

concentración del analito

Incremento de la selectividad y la sensibilidad

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2. Fundamento de algunas técnicas de separación

● SEPARACIONES POR DESTILACIÓN

Termómetro

Fase inicial

Cabeza dedestilación

Refrigerante

Destilado

Condensador

Columna de fraccionamiento

APLICACIÓN PRINCIPALCompuestos orgánicos

Si sus Tebullición difierenentre 60 y 80 ºC

DESTILACIÓNSIMPLE

Si sus Tebullición difierenentre 30 y 60 ºC

DESTILACIÓNFRACCIONADA

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Fig.1



● SEPARACIONES POR PRECIPITACIÓN

APLICACIÓN PRINCIPALCompuestos inorgánicos

Reactivos inorgánicos

Reactivos orgánicos: Mayor selectividad

● SEPARACIONES POR EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

Fase líquida 2

Fase líquida 1

Fig.1 7

2

1

[ ][ ]SKS

S (en la fase 1) ↔ S (en la fase 2)

Coeficiente de reparto

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Concentración remanente de soluto en la fase inicial tras “i” etapas de extracción con un disolvente orgánico.

A S + S



11 1,0

1 2

[ ] [ ]i

VS SV V K

[S]1,0= Concentración de soluto enla fase inicial antes de llevar a cabola separaciónV1= volumen de fase inicialV2= volumen de la segunda fase

Si llamamos 1 a la fase inicial y 2 a la segunda fase:



● SEPARACIONES CROMATOGRÁFICAS

Fase móvil

Faseestacionaria

B

A

CROMATOGRAFÍAEN COLUMNA

CROMATOGRAFÍAPLANA

Fasemóvil

Faseestacionaria

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● ELECTROFORESIS CAPILAR

Fuente de alimentación

Detector

Electrolitode fondo

Capilar de sílice fundida

+ -

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


3. Clasificación de las técnicas de separación

DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO-ANALÍTICO:

1er Grupo: Separación y detección discontinuas

2º Grupo: Separación y detección continuas

DESDE EL PUNTO DE VISTA DE COMO SE OBSERVE EL PROCESO:

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FASES Técnica Esquema de la separación

S-L 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)L1 + Líquido-2 → AL1 + BL2

Cromatografía líquida de reparto (A + B)L1 + Soporte (Líquido-2) → AL1 + BL2

L-G Destilación (A + B)L [+ Calor] → AL + BG

Cromatografía gas-líquido (A + B)G + Líquido → AL + BG

L=líquido; S=sólido; G=gas



A.1. SEGÚN LA NATURALEZA DE LAS FASES IMPLICADAS:

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Pb(NO3)2 + KI → PbI2 + KNO3

Fase inicial(DisoluciónIncolora)

Reactivo precipitante(Disolución incolora)

2ª fase: Sólido amarillo

✔PrecipitaciónPrecipitación fenómeno químico

✔DestilaciónDestilación fenómeno físico

El aumento de temperatura provocala aparición de la 2ª fase (gas)



A.2. SEGÚN EL ORIGEN DE LA SEGUNDA FASEDirectamente: provocación “in situ” de un fenómeno que provoque la aparición de la 2ª fase.

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Fig.1

Fig.2

Indirectamente: la 2ª fase es una fase externa al sistema inicial que es incorporada.

✔ Extracción líquido-líquidoExtracción líquido-líquido ✔ Cromatografía líquido-sólidoCromatografía líquido-sólido



Fluj

o de

fase

móv

il

Especie menos retenidapor la fase estacionaria

Especie más retenidapor la fase estacionaria

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Fase inicial

Segunda fase

Fig.1

a. A través de una interfase b. En el seno de la fase inicial bien definida✔ Cromatografía de adsorciónCromatografía de adsorción

en columnaen columna✔ Extracción líquido-líquidoExtracción líquido-líquido



B.1. SEGÚN EL TIPO DE CONTACTO ENTRE LAS FASES

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Agitaciónvigorosa

Fig.1

Partículasde fase

estacionaria

D = Concentración de soluto en la 2ª fase

Concentración de soluto en la fase inicial

0 < D < +∞

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

Supongamos (A + B)fi → Afi + Bf2

Coeficiente de distribución



B.2. SEGÚN EL FLUJO RELATIVO ENTRE LAS FASES

fi: fase inicial; f2: segunda fase

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A + B

B+A

Separaciónsimple

A + B + B

A + B + B

A + B

B

Fase inicial y 2ª fase seponen en contacto infinitas veces

¿Cómo?

Separaciónrepetitiva



Separaciónmúltiple

Fase inmóvil

Flujo defase móvil

Flujo de fase 1

Flujo de fase 2

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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, F1. 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, F1. 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, F1. Fuente: “Quantitative Chemical Analysis”, Seventh Edition, © 2007 W.H. Freeman and Company.-Página 13, F2. Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lluvia_de_oro.JPG?uselang=es. Autor: Der Kreole.

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