Cromatografía
La cromatografía separa y analiza los componentes de una mezcla según cómo se reparten entre una fase estacionaria y una fase móvil.
La cromatografía es una técnica de separación y análisis que distribuye los componentes de una mezcla entre dos fases, una fija y otra móvil, de modo que cada sustancia avanza a distinta velocidad y termina separada de las demás. Es una de las herramientas más usadas de la química analítica, desde el control de alimentos hasta el análisis de fármacos y pruebas forenses.
¿Qué es la cromatografía?
El nombre procede del griego chroma, «color», y graphein, «escribir», porque las primeras separaciones producían bandas coloreadas. El botánico ruso Mijaíl Tsvet la desarrolló en 1903 al separar los pigmentos de las hojas verdes (clorofilas, carotenos y xantofilas) haciendo pasar un extracto por una columna de carbonato de calcio. Después, en 1941, Archer Martin y Richard Synge introdujeron la cromatografía de partición, trabajo por el que recibieron el Premio Nobel de Química en 1952.
A diferencia de otros métodos de separación de mezclas como la filtración o la decantación, la cromatografía separa sustancias muy parecidas entre sí, incluso presentes en cantidades diminutas dentro de una mezcla homogénea.
Fundamento: fase estacionaria y fase móvil
Toda cromatografía necesita dos fases:
- Fase estacionaria: sólido o líquido fijado sobre un soporte (papel, gel de sílice, relleno de columna). No se mueve.
- Fase móvil: líquido o gas (el eluyente) que arrastra la mezcla a través de la fase estacionaria.
Cada componente se reparte entre ambas fases según su afinidad. Las sustancias que se retienen más en la fase estacionaria avanzan despacio, y las que son más afines a la fase móvil avanzan deprisa. Esa diferencia en las interacciones (polaridad, tamaño, carga, solubilidad) es lo que produce la separación.
Factor de retención (Rf)
En cromatografía plana, como la de papel o la de capa fina, cada sustancia se caracteriza por su factor de retención, que relaciona lo que ha recorrido la mancha con lo que ha recorrido el disolvente:
Rf es un número entre 0 y 1 sin unidades. En unas condiciones fijas (mismo disolvente, mismo soporte y misma temperatura) cada compuesto tiene un Rf casi constante, lo que permite identificarlo comparándolo con patrones.
Tipos de cromatografía
| Tipo | Fase móvil | Fase estacionaria | Uso típico |
|---|---|---|---|
| En papel | Líquido | Papel de celulosa | Separar tintas y pigmentos, prácticas escolares |
| En capa fina (TLC) | Líquido | Capa de sílice o alúmina sobre una placa | Seguir reacciones y comprobar purezas |
| En columna | Líquido | Sólido empaquetado en una columna | Purificar productos de síntesis |
| De gases (GC) | Gas portador (helio, nitrógeno) | Líquido sobre un soporte, en columna capilar | Compuestos volátiles: perfumes, hidrocarburos, drogas |
| HPLC (líquida de alta resolución) | Líquido a alta presión | Partículas muy finas en columna | Fármacos, vitaminas, aditivos |
| De intercambio iónico | Disolución acuosa | Resina con grupos cargados | Purificar proteínas, ablandar agua |
Cómo se hace una cromatografía en papel
- Se dibuja con lápiz una línea de salida cerca del borde inferior de una tira de papel.
- Se deposita una pequeña gota de la mezcla (por ejemplo, tinta de un rotulador) sobre la línea.
- Se introduce el borde inferior en un recipiente con un poco de disolvente, sin que toque la mancha.
- El disolvente asciende por capilaridad y arrastra los componentes a distinta velocidad.
- Se saca la tira antes de que el disolvente llegue al borde superior, se marca el frente y se miden las distancias para calcular Rf.
Con una tinta negra de rotulador suelen aparecer bandas de varios colores, porque esa tinta es en realidad una mezcla de pigmentos.
Cromatograma y análisis cuantitativo
En las técnicas instrumentales, como GC y HPLC, un detector registra la señal conforme las sustancias salen de la columna y dibuja un cromatograma: una gráfica con picos. La posición de cada pico (tiempo de retención) identifica la sustancia y su área es proporcional a la cantidad presente. Si se acopla a un espectrómetro de masas (GC-MS o LC-MS), además se puede determinar la estructura de cada compuesto.
Aplicaciones
- Control antidopaje y análisis toxicológicos.
- Ciencia forense: identificación de drogas, explosivos, tintas y restos de incendios.
- Industria alimentaria: detección de pesticidas, aditivos, colorantes y contaminantes.
- Industria farmacéutica: comprobar la pureza de un medicamento y cuantificar su principio activo.
- Medio ambiente: medir contaminantes orgánicos en agua, aire y suelo.
- Bioquímica: separar aminoácidos, azúcares y proteínas.
Ejercicios resueltos
1. En una cromatografía en papel, una mancha ha recorrido 3,2 cm y el disolvente 8,0 cm. Calcula el Rf.
Rf = 3,2 / 8,0 = 0,40.
2. Un pigmento tiene Rf = 0,55 en ciertas condiciones. Si el disolvente ha recorrido 7,0 cm, ¿hasta dónde ha llegado el pigmento?
distancia = Rf × distancia del disolvente = 0,55 × 7,0 cm = 3,85 cm.
3. Una muestra desconocida da una mancha con Rf = 0,41. Los patrones de A y B dan 0,40 y 0,72 en las mismas condiciones. ¿Cuál es la sustancia?
El Rf de la muestra (0,41) coincide con el de A (0,40) y no con el de B (0,72). La muestra es probablemente la sustancia A; conviene confirmarlo con otro disolvente.
Preguntas frecuentes
¿Para qué sirve la cromatografía?
Para separar los componentes de una mezcla, identificarlos y medir cuánto hay de cada uno. Se emplea en laboratorios de análisis, hospitales, industria y control ambiental.
¿Por qué se usa lápiz y no bolígrafo en la línea de salida?
Porque el grafito no se disuelve en el disolvente, mientras que la tinta del bolígrafo sí se desplazaría y falsearía el resultado.
¿Qué significa que un compuesto tenga un Rf alto?
Que avanza casi tanto como el disolvente: es más afín a la fase móvil que a la estacionaria y se retiene poco.
¿Qué diferencia hay entre cromatografía de gases y de líquidos?
En la de gases la fase móvil es un gas y solo sirve para sustancias volátiles o que no se descomponen al calentarlas. En la de líquidos la fase móvil es un líquido y se puede aplicar a compuestos no volátiles o termosensibles.
¿Quién inventó la cromatografía?
Mijaíl Tsvet, en 1903, al separar pigmentos de plantas. Martin y Synge la perfeccionaron décadas después y obtuvieron el Nobel de Química de 1952.
Referencias
- Skoog, D. A., Holler, F. J. y Crouch, S. R. Principios de análisis instrumental. Cengage Learning.
- Harris, D. C. Análisis químico cuantitativo. Reverté.
- Fundación Nobel: Premio Nobel de Química 1952, Archer J. P. Martin y Richard L. M. Synge.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Cromatografía». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/cromatografia/
