cromatografia

cromatografia

cromatografìa [Comp. di cromat(ic)o e -grafia: la denomin. deriva dal fatto che con essa s'ottengono registrazioni peculiarmente colorate] [CHF] Metodo di separazione tra fasi che permette di frazionare una miscela nei suoi composti sfruttando la differente distribuzione fra due diverse fasi messe a contatto tramite percolazione (eluizione) di una di esse (fase mobile) attraverso l'altra fase che invece è fissa (fase stazionaria). A seconda dello stato di aggregazione delle fasi i sistemi cromatografici vengono così divisi in c. gassosa (o gascromatografia), in cui la fase mobile è gassosa e la fase stazionaria può essere solida (c. gas-solido) o liquida (c. gas-liquido), c. liquido-solido e c. liquido-liquido, in cui la fase mobile è liquida e la fase stazionaria è rispettiv. solida o liquida. A seconda del principio chimico-fisico che è alla base del processo, i sistemi cromatografici vengono così suddivisi: (a) c. per adsorbimento: consiste nel far passare lentamente su uno strato di materiale adsorbente (allumina, gel di silice, cellulosa, carbone attivo, ecc.) la soluzione contenente le sostanze da separare, in quantità tale da non saturare che una modesta porzione dell'adsorbente; le sostanze si fissano lungo la colonna dell'adsorbente a distanza crescente dall'alto in funzione del grado decrescente di affinità dei soluti verso l'adsorbente. Le forze responsabili di questo fenomeno sono principalmente forze di London, forze elettrostatiche e forze di legame idrogeno; se le sostanze fissate sono colorate e l'adsorbente incolore, dopo un certo tempo di percolazione di un solvente (uguale o diverso da quello che teneva disciolte le sostanze) si notano zone colorate, che s'allontanano sempre più con il passare di quantità crescenti del solvente; le sostanze fissate si possono separare o frazionando le diverse zone (diversamente colorate) dell'adsorbente o facendo passare sulla colonna uno o più solventi (eluenti) e raccogliendo distintamente le diverse frazioni (eluati); (b) c. per ripartizione: sfrutta il diverso coefficiente di ripartizione di un soluto fra due solventi; la fase fissa è liquida e viene trattenuta da un supporto inerte (cellulosa, ecc.) sul quale scorre la fase mobile che può essere liquida o gassosa; (c) c. per scambio ionico: sfrutta la proprietà (comune a certi materiali argillosi, alle zeoliti, alle resine scambiatrici, ecc.) di scambiare uno ione con un altro avente generalm. una maggiore carica elettrica, o, a parità di carica, un minor raggio ionico (nella forma idratata); due o più ioni vengono fissati alla sommità della colonna di scambio, poi una opportuna quantità di una soluzione eluente percola attraverso il letto contenente la sostanza scambiatrice; gli ioni si separano lungo la colonna migrando con velocità diverse in relazione alla loro diversa affinità per la sostanza scambiatrice e per l'eluente (che ha funzione sia di solvente sia di fluido spostatore); un'applicazione tipica della c. per scambio ionico è la c. per esclusione ionica, che consente la separazione su colonna a scambio ionico di non elettroliti da elettroliti, trattenuti in misura diversa; (d) c. a gel-permeazione (o c. a permeazione di gel): consente la rapida determinazione della curva di distribuzione dei pesi molecolari di un polimero; la fase stazionaria è costituita da un polimero reticolato granulare (gel) che viene rigonfiato dal solvente non acquoso nel quale è disciolto il campione di polimero; a mano a mano che la soluzione passa attraverso i granuli di gel, le molecole polimeriche più piccole, che si diffondono più delle altre, penetrano più rapidamente in esso e, nella fase successiva di eluizione, impiegano più tempo per essere eluite, mentre per le molecole più grandi si verifica l'inverso; (e) un particolare sistema cromatografico è la tecnica denominata internaz. affinity chromatography (si può rendere come c. per affinità), in cui l'interazione enzimi-substrato viene impiegata come meccanismo di separazione; si prepara un supporto solido, specifico per un enzima, costituito da un inibitore competitivo attaccato a un polimero o a un gel: quando una miscela di proteine viene applicata su questo supporto, l'eluizione dell'enzima trattenuto dal suo inibitore sarà ritardata in rapporto alla sua costante di affinità con il supporto stesso, mentre le altre proteine, quelle senza affinità, emergono rapidamente; il modo esatto di legare l'inibitore è molto importante sia per ottenere le separazioni sia per capire l'azione dell'enzima. In base alle tecniche adottate per la realizzazione del processo, i sistemi cromatografici vengono ulteriormente suddivisi in: (a) c. su colonna, già descritta sopra a proposito della c. per adsorbimento; (b) c. su carta: è un esempio di c. per ripartizione, nella quale la fase stazionaria è costituita da un liquido, in genere acqua, supportato dal-l'intreccio di fibre cellulosiche che costituiscono la carta; attraverso la carta un altro liquido percola in caduta (c. discendente) o sale per capillarità (c. ascendente); una piccola quantità della miscela da esaminare è posta sulla carta; i soluti, quanto più sono solubili nella fase mobile, tanto più si spostano con essa; invece, quanto più essi sono solubili nella fase stazionaria, tanto più si distanziano dal fronte liquido tendendo a rimanere fermi; pertanto i soluti si distribuiscono in punti diversi della carta; se colorati, essi saranno visibili sotto forma di macchie, invece se incolori potranno essere messi in evidenza con opportuni reattivi o con l'osservazione in luce ultravioletta, ecc. (sviluppo del cromatogramma); il rapporto tra lo spostamento di ogni singolo componente dall'origine e la distanza totale percorsa dal solvente è costante per determinate condizioni e può essere perciò usato nell'identificazione dei componenti; si può anche sfruttare l'azione di una coppia di solventi che si fanno percolare l'uno dopo l'altro in due direzioni fra loro ortogonali (c. bidimensionale); le diverse sostanze si distribuiscono sul piano del foglio di carta, ottenendosi così un alto potere risolutivo; (c) c. su strato sottile: rappresenta un'estensione della c. su carta; al posto della carta vengono usati strati sottili di materiali diversi (gel di silice, cellulosa, allumina, poliammide, cellulose sostituite, ecc.) posti su vetro o supporti di plastica; si hanno separazioni rapide in tempi brevi, poiché l'adsorbente è uniforme e permette di ottenere ottime separazioni; inoltre, si può effettuare una valutazione quantitativa delle sostanze raschiando la zona dove si trova localizzata la sostanza, estraendo questa con solventi opportuni ed effettuando un'analisi fotometrica, oppure effettuando prove direttamente sullo strato (per es., con spettrofotometria di riflettanza). La c., sviluppata nel 1906 da M. Tswett, è stata da allora molto perfezionata e si è dimostrata non solo un validissimo strumento di analisi qualitativa, e talora quantitativa, nel caso di miscele di composti fra loro chim. molto simili (amminoacidi, zuccheri, alcaloidi, steroli, ecc.), ma anche un mezzo per purificare determinati composti o per isolare, anche su scala industriale, composti o elementi, per frazionare miscele, ecc.