Cromatografia: metodi cromatografici

La cromatografia è una tecnica di separazione basata sulla ripartizione fra una fase in movimento e una stazionaria della miscela delle sostanze da separare; essa fa parte dei processi di trasferimento di massa, i quali sono largamente applicati per la separazione di miscele.
Il russo Michail Cvet nel 1906 ideò la cromatografia quando riuscì a separare la clorofilla da un estratto vegetale quando fece passare attraverso un tubo di vetro riempito di argilla un estratto di foglie verdi  e lavando il campione con etere di petrolio.
Man mano che l’etere di petrolio fluiva nel tubo trascinando con sé il campione , questo si separava in bande di diverso colore ognuna delle quali procedeva verso il fondo della colonna con velocità diversa.

Attualmente la cromatografica è una tecnica molto utilizzata in chimica analitica ed  ha avuto uno sviluppo vertiginoso nel XX secolo ed ha portato all’assegnazione di un Nobel nel 1952 a Martin e Synge per le loro scoperte in questo campo e, in particolare, per l’impulso che essi diedero alla cromatografia di ripartizione.

Separazione cromatografica

La separazione cromatografica consiste nel filtrare una soluzione contenente le sostanze da separare attraverso una colonna adsorbente. Le sostanze presenti vengono in un primo tempo adsorbite negli strati superiori della colonna e, con un successivo lavaggio con un opportuno solvente, si determina la separazione: il passaggio di solvente, infatti, opera una selezione tra le sostanze adsorbite, a causa della diversa velocità di migrazione delle sostanze attraverso il mezzo adsorbente stesso.
Se le sostanze sono colorate, esse si spostano lungo la colonna sotto forma di bande colorate come si può vedere in figura:

da cui il nome cromatogramma.

Processo di separazione

La cromatografia per adsorbimento è costituito da un insieme continuo di adsorbimenti e deadsorbimenti e quindi si ha la possibilità di una completa separazione di miscele complesse di sostanze anche se presentano caratteristiche di adsorbimento simili.

I processi di separazione sono complessi, ma volendo sintetizzare, si può dire che la migrazione differenziale dei soluti risulta regolata dall’equilibrio tra due sistemi di forze opposte: le forze motrici e le forze di resistenza. Le forze motrici sono legate al flusso di liquido eluente, mentre le forze di resistenza, nella cromatografia di adsorbimento, si identificano con le forze di adsorbimento.

Queste ultime sono quelle che presentano caratteristiche nettamente selettive e si presentano all’interfaccia fra le fasi stesse.
Tuttavia, non sempre le forze di resistenza selettive sono legate ad un particolare processo di ripartizione all’interfaccia tra due fasi.

In  casi particolari possono essere forze che agiscono su ioni di diversa mobilità ionica oppure, come nel caso della cromatografia su setacci molecolari o su opportuni gel, le caratteristiche di selezione sono legate alle dimensioni dei canalicoli della fase stazionaria.

Principi fondamentali

La cromatografia, grazie al notevole impulso ricevuto dall’applicazione dei metodi fisici di rilevamento e dosaggio, si è oggi sviluppata e suddivisa in diversi sottogruppi. Tutti però uniti sotto il nome generale di cromatografia essendo basati sui medesimi principi fondamentali del metodo di separazione.
Quando il rivelatore situato in fondo all’apparecchio registra il passaggio di una sostanza eluita, i dati sono registrati su un grafico.
È riportata la quantità di sostanza in funzione del tempo. Tale tipo di analisi può essere utilizzato sia nell’analisi qualitativa che quantitativa.

Infatti i tempi di percorrenza di una sostanza nella colonna utilizzata sono noti e, dal confronto, noto il tempo di eluizione della sostanza incognita, se ne può determinare la natura.
Inoltre il cromatogramma registra un picco più o meno alto a seconda della concentrazione della sostanza e, tramite integratori automatici si ottiene l’area sottostante il picco che è direttamente proporzionale alla concentrazione della sostanza.
Per suddividere i diversi sottogruppi si ci può basare sulla natura della fase stazionaria che può essere un solido o un liquido. Se la fase stazionaria è solida il metodo è generalmente conosciuto come cromatografia di adsorbimento. Se essa è liquida, la cromatografia è detta di ripartizione.

Metodi cromatografici

In entrambi i casi la fase mobile può essere sia un liquido sia un gas.
Vi sono quattro gruppi di metodi cromatografici come si può vedere in tabella: