cromatografia su carta

La carta è sospesa in un contenitore con uno strato poco profondo di un solvente adatto o di una miscela di solventi. È importante che il livello del solvente sia sotto la linea con le macchie. Il prossimo diagramma non mostra i dettagli di come la carta è sospesa perché ci sono troppi modi possibili di farlo e questo ingombra il diagramma. A volte la carta è semplicemente arrotolata in un cilindro sciolto e fissata con graffette sopra e sotto. Il cilindro poi sta semplicemente sul fondo del contenitore.

La ragione per coprire il contenitore è di assicurarsi che l’atmosfera nel becher sia satura di vapore di solvente. La saturazione dell’atmosfera nel becher con il vapore impedisce al solvente di evaporare mentre sale sulla carta.

Come il solvente risale lentamente la carta, i diversi componenti delle miscele di inchiostro viaggiano a velocità diverse e le miscele sono separate in macchie di colore diverso.

Il diagramma mostra come potrebbe apparire la lastra dopo che il solvente si è spostato quasi fino in cima.

È abbastanza facile vedere dal cromatogramma finale che la penna che ha scritto il messaggio contiene gli stessi coloranti della penna 2. Si può anche vedere che la penna 1 contiene una miscela di due diversi coloranti blu – uno dei quali potrebbe essere lo stesso del singolo colorante nella penna 3.

Valori Rf

Alcuni composti in una miscela viaggiano quasi alla stessa distanza del solvente; altri rimangono molto più vicini alla linea di base. La distanza percorsa rispetto al solvente è una costante per un particolare composto finché si mantiene tutto il resto costante – il tipo di carta e l’esatta composizione del solvente, per esempio.

La distanza percorsa rispetto al solvente è chiamata valore Rf. Per ogni composto può essere calcolato usando la formula:

Per esempio, se un componente di una miscela ha viaggiato per 9,6 cm dalla linea di base mentre il solvente ha viaggiato per 12.0 cm, allora il valore Rf per quel componente è:

Nell’esempio che abbiamo visto con le varie penne, non era necessario misurare i valori Rf perché si fa un confronto diretto solo guardando il cromatogramma.

Tu stai facendo l’ipotesi che se hai due macchie nel cromatogramma finale che sono dello stesso colore e hanno percorso la stessa distanza sulla carta, molto probabilmente sono lo stesso composto. Naturalmente non è necessariamente vero – potresti avere due composti di colore simile con valori Rf molto simili. Vedremo come puoi aggirare questo problema più avanti nella pagina.

E se le sostanze che ti interessano sono incolori?

In alcuni casi, può essere possibile rendere visibili le macchie facendole reagire con qualcosa che produce un prodotto colorato. Un buon esempio di questo è nei cromatogrammi prodotti da miscele di aminoacidi.

Supponiamo di avere una miscela di aminoacidi e di voler scoprire quali particolari aminoacidi contiene la miscela. Per semplicità assumiamo che tu sappia che la miscela può contenere solo cinque degli amminoacidi comuni.

Una piccola goccia di una soluzione della miscela è posta sulla linea di base della carta, e piccole macchie simili degli amminoacidi conosciuti sono poste accanto ad essa. La carta viene poi immersa in un solvente adatto e lasciata sviluppare come prima. Nel diagramma, la miscela è M, e gli amminoacidi noti sono etichettati da 1 a 5.

La posizione del fronte del solvente è segnata a matita e il cromatogramma viene lasciato asciugare e poi spruzzato con una soluzione di ninidrina. La ninidrina reagisce con gli amminoacidi per dare composti colorati, principalmente marrone o viola.

Il diagramma di sinistra mostra la carta dopo che il fronte del solvente ha quasi raggiunto la cima. Le macchie sono ancora invisibili. Il secondo diagramma mostra come potrebbe apparire dopo aver spruzzato la ninidrina.

Non c’è bisogno di misurare i valori Rf perché si possono facilmente confrontare le macchie della miscela con quelle degli amminoacidi conosciuti – sia dalla loro posizione che dai loro colori.

In questo esempio, la miscela contiene gli amminoacidi etichettati come 1, 4 e 5.

E se la miscela contenesse amminoacidi diversi da quelli che abbiamo usato per il confronto? Ci sarebbero dei punti nella miscela che non corrispondono a quelli degli aminoacidi conosciuti. Dovresti ripetere l’esperimento usando altri aminoacidi per il confronto.

Cromatografia su carta a due vie

La cromatografia su carta a due vie aggira il problema di separare le sostanze che hanno valori Rf molto simili.

Torno a parlare di composti colorati perché è molto più facile vedere cosa sta succedendo. Si può fare benissimo con composti incolori – ma bisogna usare molta immaginazione nella spiegazione di ciò che succede!

Questa volta si fa un cromatogramma partendo da un singolo punto di miscela posto verso un’estremità della linea di base. Viene immerso in un solvente come prima e lasciato finché il fronte del solvente si avvicina alla parte superiore della carta.

Nel diagramma, la posizione del fronte del solvente è segnata a matita prima che la carta si asciughi. Questo è etichettato come SF1 – il fronte del solvente per il primo solvente. Useremo due solventi diversi.

Se guardate attentamente, potete vedere che la grande macchia centrale nel cromatogramma è in parte blu e in parte verde. Due coloranti nella miscela hanno quasi gli stessi valori Rf. Naturalmente potrebbero anche essere entrambi dello stesso colore – nel qual caso non potresti dire se in quella macchia era presente uno o più coloranti.

Quello che devi fare ora è aspettare che la carta si asciughi completamente, e poi ruotarla di 90°, e sviluppare nuovamente il cromatogramma in un solvente diverso.

È molto improbabile che le due macchie confuse abbiano gli stessi valori Rf sia nel secondo solvente che nel primo, e quindi le macchie si sposteranno di una quantità diversa.

Il prossimo diagramma mostra cosa potrebbe succedere alle varie macchie sul cromatogramma originale. Anche la posizione del secondo fronte del solvente è segnata.

Non vedresti, ovviamente, queste macchie sia nella loro posizione originale che in quella finale – si sono spostate! Il cromatogramma finale sarebbe così:

La cromatografia a due vie ha completamente separato la miscela in quattro punti distinti.

Se vuoi identificare le macchie della miscela, ovviamente non puoi farlo con sostanze di confronto sullo stesso cromatogramma, come abbiamo visto prima con gli esempi delle penne o degli aminoacidi. Ti ritroveresti con una confusione di macchie senza senso.

Puoi, però, calcolare i valori Rf per ciascuna delle macchie in entrambi i solventi, e poi confrontarli con i valori che hai misurato per composti noti esattamente nelle stesse condizioni.

Come funziona la cromatografia su carta?

Anche se la cromatografia su carta è semplice da fare, è abbastanza difficile da spiegare rispetto alla cromatografia su strato sottile. La spiegazione dipende in una certa misura dal tipo di solvente che si sta utilizzando, e molte fonti sorvolano completamente sul problema. Se non l’hai già fatto, sarebbe utile che tu leggessi la spiegazione di come funziona la cromatografia su strato sottile (link sotto). Questo mi risparmierà un sacco di ripetizioni, e potrò concentrarmi sui problemi.