Cromatografia su Colonna

La cromatografia di adsorbimento, definita LSC (liquid solid chromatography ), é legata ad un fenomeno di interazione superficiale fra la FS e i componenti la miscela. L’adsorbimento è un fenomeno legato ad una particolare interazione attrattiva fra una sostanza e la fase stazionaria dovuta a legami secondari. Queste interazioni intervengono quando fra i siti attivi della FS, che rappresentano zone di maggiore addensamento di sostanza, e le sostanze della miscela si instaurano deboli legami (legami idrogeno, forze di Van der Waals, etc.).

Assorbimento cromatografico

L’adsorbimento é influenzato da diversi fattori:
a) stato fisico della fase stazionaria,
La FS deve essere finemente suddivisa allo scopo di offrire la maggiore superficie possibile di adsorbente a parità di volume.
b) morfologia della fase stazionaria,
La FS deve presentare deformazioni localizzate in punti che determineranno i siti attivi.
c) struttura dell’adsorbito,
A parità di FS interagiranno più facilmente quelle molecole che presentano nella loro struttura gruppi polari (-COOH, -OH, -NH2, ecc.), che interagiscono più facilmente con i siti attivi.
d) influenza della temperatura,

Un aumento di temperatura certamente sfavorisce il fenomeno dell’adsorbimento, in quanto le molecole si muoveranno più velocemente determinando la rottura del legame adsorbente/adsorbito.
Il fenomeno dell’adsorbimento è differenziato per le diverse sostanze ed é quindi selettivo, ciò permette appunto di sfruttarlo in cromatografia. Quanto più affini sono le sostanze della miscela alla fase adsorbente tanto più forti saranno le interazioni, che possono al limite diventare irreversibili.

Per evitare una tale eventualità, si può diminuire l’attività della fase adsorbente alterando le caratteristiche chimico-fisiche dei siti attivi, per esempio l’aggiunta di acqua o di un solvente polare fa si che le molecole di tali solventi vadano ad inserirsi nei siti attivi della fase stazionaria impedendo così l’interazione fra le sostanze della miscela e la fase stazionaria stessa.

La scala di Brockmann

Per esempio, l’attività dell’allumina (Al2O3) é funzione della quantità di acqua in essa contenuta, maggiore é la quantità di acqua minore risulterà la sua attività. La scala di Brockmann, una misura della riduzione dell’attività dell’allumina, riporta, per questa fase stazionaria, il grado più attivo, che viene definito I.

Cromatografia in colonna : eluizione

L’eluizione può essere effettuata in due modi:

• eluizione isocratica

L’eluizione isocratica si mantiene costante la composizione della fase mobile (sia singolo solvente oppure miscela di due o più solventi) per tutta la durata della cromatografia;

• eluizione gradiente

Nell’eluizione gradiente si aumenta, durante la cromatografia, la polarità dell’eluente, miscelando solventi diversi. La scelta del solvente o della miscela di solventi é fatta in funzione delle caratteristiche chimico-fisiche delle sostanze da separare.

Separazione di sostanze polari

Supponendo che i componenti della miscela da separare siano sostanze polari, l’uso di una fase mobile eccessivamente polare comporta un’interazione delle molecole della fase mobile sui siti attivi dell’adsorbente, instaurando una competizione d’affinità tra molecole della fase mobile e molecole dei componenti la miscela nei confronti degli stessi siti attivi, con la conseguenza che le sostanze della miscela potrebbero interagire con un substrato adsorbente poco efficace, essendo quest’ultimo già parzialmente saturo delle molecole della fase mobile, portando ad una separazione cromatografica scadente.

D’altra parte volendo separare una miscela polare usando una fase mobile pochissimo polare, le varie sostanze rimarrebbero preferibilmente adsorbite nella fase stazionaria, la fase mobile vi “scivolerebbe” sopra semplicemente con conseguente inefficace separazione.

Fase stazionaria della cromatografia a colonna. materiali più usati

Per quanto concerne le tipologie di materiali più comunemente usati come fase stazionaria possiamo annoverare l’allumina e il gel di silice.

• Il gel di silice

Il gel di silice viene preparato per azione di HCl concentrato su polisilicato di sodio in soluzione acquosa.
L’acido polisilicico che si forma trattiene fortemente composti a carattere basico. I siti attivi di questa fase stazionaria sono costituiti dai gruppi silanolici.
Il suo carattere acido può, in qualche caso, avere influenza sulla stabilità delle sostanze da separare, provocando una non desiderata trasformazione chimica ed inoltre può trattenere in modo irreversibile le sostanze a carattere basico.

• L’allumina

L’allumina viene preparata per disidratazione dell’idrossido di alluminio che presenta un carattere basico trattenendo così le sostanze acide.
Per una buona efficienza cromatografica le dimensioni delle particelle di adsorbente devono essere comprese entro limiti ben precisi (al di sotto di 150 µ). In commercio si trovano i vari adsorbenti già preparati nei vari gradi di attività in funzione della separazione che bisogna operare.

E’ importante il rapporto fra quantità di sostanza da separare e quantità d’adsorbente, infatti, il potere adsorbente dei siti attivi può diminuire notevolmente all’aumentare del carico di sostanza. Un eccesso di miscela da separare satura i siti attivi con conseguente perdita d’efficienza cromatografica.