La cromatografía es una de las técnicas más versátiles, precisas y utilizadas en los laboratorios modernos para separar, identificar y cuantificar los componentes de una mezcla.
Desde el análisis de fármacos hasta la investigación ambiental, la cromatografía se ha convertido en una herramienta indispensable para la ciencia y la industria.
Pero ¿cómo funciona exactamente este método? ¿Qué tipos existen y para qué se usa cada uno? En esta guía completa exploraremos los fundamentos, principios físicos, tipos de cromatografía, ejemplos prácticos y sus múltiples aplicaciones en química, biología y medicina.
Qué es la cromatografía
La cromatografía es un método de separación de mezclas basado en las diferencias de afinidad o interacción entre las sustancias de la muestra y dos fases:
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una fase estacionaria, que permanece fija (sólida o líquida),
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y una fase móvil, que se desplaza (líquida o gaseosa).
El principio básico es simple: cada componente de la mezcla se mueve a una velocidad distinta dependiendo de su interacción con ambas fases.
Aquellos con mayor afinidad por la fase estacionaria se mueven más lentamente, mientras que los que tienen mayor afinidad por la fase móvil avanzan más rápido.
El resultado es una separación efectiva de los componentes, visible como bandas o picos, que luego pueden identificarse o cuantificarse.
Breve historia
El término cromatografía proviene del griego chroma (color) y graphein (escribir).
Fue introducido por el botánico ruso Mijaíl Tsvet en 1906, quien separó pigmentos vegetales (clorofilas y carotenoides) observando franjas de colores distintas.
Con el tiempo, la técnica evolucionó hasta incluir métodos modernos de alta resolución y automatización, como la cromatografía líquida de alta presión (HPLC) o la cromatografía de gases (GC).
Fundamento de la cromatografía
La cromatografía se basa en los principios de adsorción, partición y distribución de los solutos entre las dos fases.
El equilibrio entre estas interacciones define el tiempo de retención (tR) de cada componente.
El tiempo de retención es el lapso que tarda una sustancia en recorrer toda la columna o superficie cromatográfica.
Al comparar estos tiempos con patrones conocidos, se pueden identificar compuestos de forma precisa.
Tipos de cromatografía
Existen múltiples tipos de cromatografía, cada uno con características, fases y aplicaciones específicas.
A continuación se describen los principales:
1. Cromatografía en papel
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Fase estacionaria: papel de filtro.
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Fase móvil: disolvente líquido.
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Uso: separación de pigmentos vegetales, colorantes y aminoácidos.
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Ejemplo: separación de tintes de marcadores o de clorofilas.
Es una técnica sencilla y económica, ideal para laboratorios escolares.
2. Cromatografía en capa fina (TLC, Thin Layer Chromatography)
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Fase estacionaria: capa delgada de sílica gel o alúmina sobre una placa.
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Fase móvil: disolvente orgánico o mezcla de solventes.
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Ventaja: resultados rápidos, alta resolución y fácil visualización bajo luz UV.
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Uso común: análisis de pureza de reactivos y compuestos orgánicos.
3. Cromatografía de columna
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Fase estacionaria: sólido adsorbente dentro de un tubo (sílica, alúmina).
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Fase móvil: disolvente que fluye por gravedad o presión.
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Uso: separación preparativa de compuestos químicos.
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Variantes: cromatografía de adsorción, de partición o de intercambio iónico.
4. Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
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Fase estacionaria: partículas finas empacadas en una columna.
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Fase móvil: líquido impulsado por bombas de alta presión.
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Detección: espectrofotométrica, fluorescente o de masas.
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Ventajas: alta precisión, automatización y capacidad analítica.
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Usos: análisis farmacéutico, clínico y alimentario.
El HPLC es hoy una de las técnicas más poderosas y utilizadas en laboratorios industriales.
5. Cromatografía de gases (GC)
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Fase estacionaria: recubrimiento líquido o sólido dentro de una columna.
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Fase móvil: gas inerte (helio, nitrógeno o hidrógeno).
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Requiere: que las muestras sean volátiles o puedan volatilizarse.
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Uso: análisis de hidrocarburos, disolventes, contaminantes y fragancias.
El GC es esencial en la industria petroquímica, el control ambiental y la toxicología forense.
Aplicaciones de la cromatografía
La cromatografía tiene múltiples aplicaciones en ciencia, tecnología, medicina e industria:
| Campo | Aplicación principal | Tipo de cromatografía |
|---|---|---|
| Química analítica | Separación e identificación de compuestos orgánicos | HPLC, GC |
| Farmacéutica | Control de pureza, análisis de principios activos | HPLC |
| Biología molecular | Separación de proteínas y ácidos nucleicos | Cromatografía de afinidad, intercambio iónico |
| Medio ambiente | Detección de contaminantes y pesticidas | GC, HPLC |
| Industria alimentaria | Análisis de aditivos, colorantes y vitaminas | TLC, HPLC |
| Forense y toxicología | Identificación de drogas o alcohol en sangre | GC-MS |
| Investigación científica | Estudios metabólicos, separación de isómeros | HPLC, cromatografía de gases |
Ventajas y limitaciones
Ventajas:
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Alta resolución y sensibilidad.
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Requiere pequeñas cantidades de muestra.
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Permite el análisis cualitativo y cuantitativo.
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Es adaptable a diferentes matrices (líquidas, sólidas o gaseosas).
Limitaciones:
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Equipos costosos (en el caso de HPLC o GC).
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Preparación minuciosa de las fases.
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Requiere personal capacitado.
Ejemplo práctico en laboratorio: separación de pigmentos vegetales
Un experimento clásico para entender la cromatografía consiste en separar los pigmentos presentes en hojas verdes:
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Tritura hojas de espinaca con etanol.
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Coloca una gota del extracto sobre papel de filtro.
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Introduce el extremo del papel en un disolvente (acetona o hexano).
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A medida que sube el disolvente, se separan bandas verdes, amarillas y anaranjadas.
Esto demuestra que la mezcla original contenía clorofilas, xantofilas y carotenos con distintas afinidades.
Seguridad y buenas prácticas
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Manipula solventes orgánicos en campana extractora.
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Usa guantes y gafas al preparar disoluciones.
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No inhalar vapores ni calentar solventes inflamables sin ventilación.
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Desecha los residuos de cromatografía en contenedores designados.
Preguntas frecuentes (FAQ)
1. ¿Qué se puede analizar con cromatografía?
Casi cualquier mezcla: desde aminoácidos, proteínas y pigmentos hasta contaminantes del aire o compuestos farmacéuticos.
2. ¿Cuál es la diferencia entre HPLC y cromatografía de gases?
HPLC usa una fase móvil líquida, mientras que GC emplea una fase móvil gaseosa. GC requiere muestras volátiles; HPLC, no necesariamente.
3. ¿Por qué se llama “cromatografía”?
Originalmente, porque los pigmentos vegetales se separaban en bandas de colores (del griego chroma = color).
4. ¿Qué es el tiempo de retención?
Es el tiempo que tarda un compuesto en eluir (salir) de la columna; se usa para identificar sustancias.
5. ¿Qué factores afectan la separación cromatográfica?
Tipo de fase estacionaria, polaridad del disolvente, temperatura, flujo de la fase móvil y tamaño de las partículas.
La cromatografía es una herramienta esencial para la separación, identificación y análisis de compuestos en mezclas complejas.
Gracias a su versatilidad, se ha convertido en la base del análisis químico moderno, abarcando desde el control de calidad industrial hasta la investigación biomédica.
Conocer sus fundamentos y tipos permite seleccionar la técnica más adecuada según el objetivo del experimento y obtener resultados precisos, reproducibles y seguros en cualquier laboratorio.