La cromatografía es un proceso para separar los componentes de una mezcla. Para poner en marcha el proceso, la mezcla se disuelve en una sustancia llamada fase móvil, que la lleva a través de una segunda sustancia llamada fase estacionaria.
Los diferentes componentes de la mezcla viajan a través de la fase estacionaria a diferentes velocidades, haciendo que se separen unos de otros. La naturaleza de las fases móvil y estacionaria específicas determina qué sustancias viajan más rápida o lentamente, y es la forma en que se separan. Estos diferentes tiempos de viaje se denominan tiempo de retención.
«Escribiendo el color»
La cromatografía recibe su nombre de una técnica que se utilizó por primera vez a finales del siglo XIX para separar los pigmentos de una mezcla compleja.
Si una hoja de papel o tela entra en contacto con un recipiente lleno de agua o alcohol en el que se ha disuelto un pigmento complejo, la acción capilar llevará la mezcla hacia arriba del papel o la tela, pero los componentes del pigmento no viajarán todos a la misma velocidad.
Las moléculas más grandes de la mezcla viajarán más lentamente mientras que las más pequeñas se adelantan, haciendo que la fase estacionaria desarrolle bandas discretas de color correspondientes a cada componente de la mezcla. Esto da a la técnica el nombre de «cromatografía» o «escritura del color».
Del arte a la ciencia
La cromatografía fue utilizada inicialmente por artistas, teóricos del color y artesanos que esperaban perfeccionar los tintes industriales para los tejidos. Con el tiempo, también engendró una rama única de la química y, con ella, las técnicas que se utilizan hoy en día para comprender y purificar las mezclas.
En los laboratorios modernos, el aspecto del color ya no es relevante, pero se aplican los mismos principios. Al disolver una mezcla de interés en una fase móvil y transportarla a través de una fase estacionaria, los componentes de la mezcla pueden separarse entre sí en función de sus diferentes velocidades de desplazamiento.
Alterando la fase móvil, la fase estacionaria y/o el factor que determina la velocidad de desplazamiento, se ha creado una amplia variedad de métodos cromatográficos, cada uno de los cuales sirve para un propósito diferente y es ideal para diferentes mezclas. Algunas de las formas más comunes de cromatografía son las siguientes.
- En la cromatografía de gases, la mezcla de interés se vaporiza y se lleva a través de una fase estacionaria (normalmente una columna de separación de metal o vidrio) con un gas inerte, normalmente nitrógeno o helio. Las moléculas más grandes de la mezcla tardan más tiempo en atravesar la columna y llegar al detector en el extremo más alejado.
- En la cromatografía líquida, la mezcla de interés se disuelve en un líquido y se hace pasar por una fase estacionaria sólida, que suele estar hecha de un material de sílice. Existen varias variedades de cromatografía líquida, dependiendo de las polaridades relativas de las fases móvil y estacionaria (fase normal frente a fase inversa) y de si la fase móvil está presurizada (alto rendimiento).
- En la cromatografía de capa fina (TLC), la fase estacionaria es una fina capa de material sólido, normalmente de sílice, y la fase móvil es un líquido en el que se disuelve la mezcla de interés. La cromatografía en capa fina tiene la ventaja de que se puede fotografiar bien, lo que hace que su resultado sea fácil de digitalizar.
- La cromatografía de intercambio iónico separa los componentes de una mezcla en función de su carga, además o en lugar de su tamaño. En esencia, los iones con carga positiva (cationes) o negativa (aniones) se separan utilizando diferentes fases estacionarias y fases móviles de diferente pH.
La cromatografía puede utilizarse como herramienta analítica, alimentando su salida en un detector que lee el contenido de la mezcla. También puede utilizarse como herramienta de purificación, separando los componentes de una mezcla para su uso en otros experimentos o procedimientos. Normalmente, la cromatografía analítica utiliza una cantidad de material mucho menor que la cromatografía destinada a purificar una mezcla o extraer componentes específicos de ella.
Por ejemplo, la extracción en fase sólida es un tipo de cromatografía líquida en la que se utilizan diferentes fases móviles en secuencia para separar los diferentes componentes de una mezcla atrapada en una fase sólida. La cromatografía como técnica de purificación tiene un papel importante en los laboratorios petroquímicos y de química orgánica, donde puede ser una de las formas más rentables de eliminar impurezas de las soluciones orgánicas, especialmente si los componentes de la mezcla son sensibles al calor.
Flexibilidad
Los principios de la cromatografía también aparecen en otras técnicas de laboratorio. La electroforesis en gel clasifica los ácidos nucleicos y las proteínas en función de su tamaño, atrayéndolos a través del gel mediante un campo eléctrico. Esta técnica es, en efecto, un tipo de cromatografía. Del mismo modo, la destilación clasifica los componentes de una mezcla según sus puntos de ebullición y condensación, siendo el propio aparato una especie de fase estacionaria.
Debido a que su principio básico es tan sencillo, la cromatografía deja margen para un refinamiento sustancial. Esto ha dado lugar a una serie de técnicas cromatográficas más especializadas, como la cromatografía bidimensional para utilizar dos métodos cromatográficos diferentes a la vez, la cromatografía de gases por pirólisis, utilizada como parte de la espectrometría de masas, y la cromatografía quiral, que se utiliza para separar estereoisómeros que otros métodos no pueden distinguir.
La cromatografía es un principio sencillo y extremadamente flexible, que seguirá generando nuevas variaciones y nuevas implementaciones en el futuro previsible.