Principios de análisis instrumental

684 Capítulo 26 Introducción a las separaciones cromatográficas ((( En la sección 26D.2 se muestra cómo se utilizan los factores de selectividad y de retención para calcular el poder de resolución de una columna. 26C ENSANCHAMIENTO DE BANDA Y EFICIENCIA DE LA COLUMNA La eficiencia de una columna cromatográfica se ve afectada por la cantidad de ensanchamiento de banda que ocurre a medida que un compuesto pasa por la columna. Antes de definir la eficien– cia de la columna en términos más cuantitativos, se examinan las razones por las cuales las bandas se ensanchan mientras bajan por la columna. 26C.l Teoria cinética de la cromatografia La teoría cinética de la cromatografía explica las formas y anchos de las bandas de elución en términos cuantitativos con base en un mecanismo de avance aleatorio para la migración de molécu– las a través de la columna. El estudio detallado de esta teoría se encuentra fuera del alcance de este texto. Sin embargo, es posible dar un a visión cualitativa de por qué se ensanchan las bandas y cuáles son las variables que mejoran la eficiencia de la columna 5 Si examina los cromatogramas que se muestran en este capí– tulo y en el siguiente, observará que los picos de elución se ven muy parecidos a las curvas gaussianas o de error normal (véase el apéndice l). Como se muestra en la sección alB. l, las curvas de error normal pueden entenderse si se supone que la incertidum– bre asociada con cualquier medición individual es la suma de un gran número de pequeñas incertidumbres, aleatorias e indivi– dualmente indetectables, cada una de las cuales tiene igual pro– babilidad de ser positiva o negativa. De manera similar, la forma característica gaussiana de una banda cromatográfica se atribuye a la combinación aditiva de los movimientos aleatorios de las diver– sas moléculas, a medida que descienden por la columna. En el análisis siguiente se supone que se ha introducido una zona angosta, de modo que el ancho de la inyección no es el factor limitante que determina el ancho total de la banda que eluye. Es importante tener en cuenta que los anchos de las bandas de elución nunca pue– den ser más angostos que el ancho de la zona de inyección. Es ilustrativo considerar una sola molécula de soluto mien– tras pasa por miles de transferencias entre las fases estacionaria y móvil durante la elución . El tiempo de residencia en cualquiera de las fases es muy irregular. La transferencia de una fase a otra requiere energía y la molécula la debe tomar de los alrededores. Por consiguiente, el tiempo de residencia en una fase dada a veces es momentáneo después de alguna transferencia y relativamente largo después de otra. Recuerde que el descenso por la columna ocurre solo mientras la molécula está en la fas e móvil. Por tanto, ciertas partículas viajan con rapidez gracias a su inclusión acci – dental en la fase móvi l la mayor parte del tiempo, mientras otras se retrasan debido a que están incorporadas en la fase estacionaria por un tiempo mayor al promedio. El resultado de estos procesos aleatorios individuales es una dispersión simétrica de velocidades 5 Para más información consulte). C. Giddings, Un ified Separa!ion Science, New York: Wiley, 1991, pp. 94-96. Frente Cola t Tiempo___.. FIGURA 26.5 Ilustración del frente y de la cola de los picos cromatográficos. alrededor del valor medio, lo cual representa el comportamiento de la molécula de analito promedio. El ensanchamiento de una zona aumenta a medida que des– ciende por la columna porque ha habido más tiempo para que haya dispersión. Entonces, el ensanchamiento de la zona está relacio– nado de manera directa con el tiempo de residencia en la columna y de manera inversa con la velocidad de flujo de la fase móvil. Como se puede ver en la figura 26.5, algunos picos croma– tográficos son no ideales y presentan deformación hacia la cola o hacia el frente. En el primer caso la cola del pico, que aparece a la derecha en el cromatograma, se alarga y el frente se acorta brusca– mente. Cuando la deformación es hacia el frente ocurre lo contra– rio. Una causa común de estas deformaciones es una constante de distribución que varía con la concentración. La asimetría o defor– mación del frente también se presenta cuando se introduce dema– siada muestra en una columna. Las distorsiones de este tipo son indeseables porque ocasionan separaciones deficientes y a tiem– pos de elución menos reproducibles. En el análisis siguiente se supone que las distorsiones en el frente y en la cola son mínimas. 26C.2 Descripción cuantitativa de la eficiencia de la columna Dos términos afines se utilizan ampliamente como medidas cuan– titativas de la eficiencia de una columna cromatográfica: 1) la altura de plato H y 2) el número de platos o cantidad teórica de platos, N. Los dos están relacionados por la ecuación L N= – H (26.16)