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Il fascino di Rƒ: in che modo questo numero misterioso influenza il movimento delle molecole sulla carta?
La cromatografia su carta è un metodo analitico utilizzato per separare sostanze chimiche colorate o altre sostanze. Sebbene questa tecnica sia attualmente utilizzata principalmente come strumento didattico, in laboratorio è stata sostituita da altri metodi cromatografici come la cromatografia su strato sottile. Questo metodo analitico è composto da tre componenti: fase mobile, fase stazionaria e mezzo di supporto. La fase mobile è una soluzione che sale per capillarità sulla fase stazionaria, che solitamente è composta da un solvente organico apolare, mentre la fase stazionaria è un solvente inorganico polare, l'acqua. In questo caso, la carta funge da supporto per la fase stazionaria, mentre le molecole d'acqua vengono trattenute nei vuoti della rete di fibre della carta.
La differenza principale tra la cromatografia su strato sottile e la cromatografia su carta è che nella cromatografia su strato sottile la fase stazionaria è uno strato assorbente (solitamente gel di silice o ossido di alluminio), mentre nella cromatografia su carta viene utilizzata una carta meno assorbente.
In una variante della cromatografia su carta, la cromatografia bidirezionale, vengono utilizzati due solventi e la carta viene ruotata di 90 gradi nel mezzo, il che è molto utile per separare miscele complesse di polarità simile, come gli amminoacidi.
Valori Rƒ, Soluti e Solventi
Il valore Rƒ (fattore di ritenzione) viene utilizzato per definire il rapporto tra la distanza percorsa dal soluto e la distanza percorsa dal solvente. Questo valore viene utilizzato in cromatografia per quantificare il grado di ritenzione del campione nella fase stazionaria rispetto alla fase mobile. In genere, i valori Rƒ sono espressi in numeri decimali. Se una soluzione ha un valore Rƒ pari a zero, significa che il soluto rimane nella fase stazionaria e non si muove. Quando il valore Rƒ è 1, significa che il soluto non ha affinità per la fase stazionaria e si muove con il fronte del solvente.
Ad esempio, se un composto si sposta di 9,9 cm e il fronte del solvente si sposta di 12,7 cm, il valore Rƒ può essere espresso come Rƒ = 9,9/12,7 = 0,779 o 0,78. Il valore Rƒ varia a seconda dei diversi solventi, a seconda della temperatura dell'esperimento e del solvente utilizzato.
Pigmenti e polarità
La cromatografia su carta può essere utilizzata per testare la purezza dei composti e identificare le sostanze, perché la tecnica è relativamente rapida e richiede solo piccole quantità di materiale. Questo processo di separazione si basa sul principio di distribuzione. Il materiale si ripartirà tra la fase stazionaria, costituita dall'acqua contenuta nelle fibre della carta, e la fase mobile, costituita dalla soluzione in via di sviluppo che scorre sulla fase stazionaria.
Quando un campione chimico colorato viene posto su carta da filtro, i colori si separano man mano che il solvente lo attraversa, dissolvendo le molecole in base alla loro polarità.
Se un campione contiene più colori, significa che il campione deve contenere più molecole diverse. Poiché la struttura chimica di ogni molecola è diversa, esiste anche un'alta probabilità che ogni molecola abbia una polarità diversa e quindi che la sua solubilità nel solvente sia diversa. Questa solubilità non uniforme fa sì che le molecole di colori diversi si separino in punti diversi della carta; maggiore è la solubilità, più le molecole solide salgono.
Tipi di cromatografia su carta
Metodo di eluizione verso il basso
Con questo metodo, il solvente scorre lungo la carta. La fase mobile viene immersa in un liquido che gocciola continuamente, il campione viene mantenuto sulla parte superiore della carta e il solvente scorre dall'alto verso il basso.
Metodo di eluizione verso l'alto
Con questo metodo, il solvente si sposta dal basso verso l'alto e sia il campione sia il solvente si muovono verso l'alto. Questo metodo è molto efficace per separare sostanze organiche e inorganiche.
Metodo ibrido
Questa tecnica è un ibrido dei due metodi sopra descritti. In un punto critico, la sezione di carta rivolta verso l'alto può essere ripiegata per passare alla modalità di risciacquo verso il basso.
Cromatografia circolare
Nella cromatografia circolare, un filtro di carta circolare con il campione al centro viene posto in una capsula di Petri contenente il solvente. Quando il solvente inizia a salire, le molecole formano cerchi concentrici sulla carta.
Cromatografia bidimensionale
Nella cromatografia bidimensionale si utilizza carta quadrata o rettangolare, il campione viene applicato su un angolo e poi ruotato di 90 gradi per un secondo sviluppo.
Storia della cromatografia su carta
Nel 1943, Martin e Synge scoprirono la cromatografia su carta, che per la prima volta fornì uno strumento per studiare, separare e identificare i componenti delle piante. Successivamente, il settore si sviluppò rapidamente dopo il 1945, promuovendo la maggior parte del lavoro di ricerca su questa tecnologia.
L'avvento di questa tecnologia ha cambiato la comprensione da parte della comunità scientifica dei metodi di separazione e analisi chimica e ha promosso il progresso di molte ricerche correlate.
Nell'era odierna di esplorazione sempre più approfondita delle molecole e della chimica, comprendiamo appieno il potenziale di Rƒ per altre tecniche analitiche?
