Cromatografía de Exclusión por Tamaño

La cromatografía de exclusión por tamaño separa las cadenas de polímeros según su tamaño en solución, eluyendo primero las cadenas grandes, y es el método principal para medir la distribución completa de la masa molar.

Definition

La cromatografía de exclusión por tamaño, también llamada cromatografía de permeación en gel, es una técnica de cromatografía líquida que separa las cadenas de polímeros disueltas según su volumen hidrodinámico mediante permeación diferencial en una fase estacionaria porosa, lo que produce la distribución de la masa molar.

Scope

Este tema abarca el principio de separación por volumen hidrodinámico a través de un empaquetamiento poroso, la calibración con estándares estrechos frente a la calibración universal, el significado de los resultados relativos frente a los absolutos, y el uso de detectores acoplados —refractometría diferencial, dispersión de luz y viscometría— para obtener masas molares verdaderas, información de ramificación y la distribución completa.

Core questions

• ¿Cómo ordena la separación por volumen hidrodinámico la elución de las cadenas?
• ¿Qué es la calibración universal y por qué es necesaria?
• ¿Cómo convierten los detectores acoplados la elución en masa molar absoluta?
• ¿Cuáles son las limitaciones y las fuentes de error en la distribución medida?

Key theories

Separación por volumen hidrodinámico

Las cadenas pequeñas penetran más el volumen de los poros y eluyen más tarde, mientras que las cadenas grandes son excluidas y eluyen antes, por lo que la retención refleja el tamaño hidrodinámico en lugar de la masa directamente, razón por la cual se requiere calibración para convertirla en masa molar.

Calibración universal

Debido a que el producto de la viscosidad intrínseca y la masa molar es proporcional al volumen hidrodinámico, una única calibración en esos términos se aplica a polímeros químicamente diferentes, eliminando la dependencia de estándares específicos de la química.

Mechanisms

Se inyecta una solución diluida de polímero en una columna empaquetada con gel poroso y se transporta con disolvente. Las cadenas grandes, excluidas de los poros, atraviesan un volumen accesible más pequeño y eluyen primero; las cadenas más pequeñas penetran un mayor volumen de poros y eluyen más tarde. La traza del detector se convierte en una distribución de masa molar utilizando una curva de calibración a partir de estándares estrechos, mediante calibración universal, o directamente cuando un detector de dispersión de luz o viscometría informa la masa molar absoluta en cada segmento de elución. Los errores surgen de las interacciones de la columna, el ensanchamiento de banda y los estándares de calibración inapropiados.

Clinical relevance

La cromatografía de exclusión por tamaño es la herramienta estándar para el control de calidad y la investigación porque la distribución de masa molar que proporciona rige la resistencia, el flujo de fusión y el uso final. Verifica que una polimerización controlada dio una baja dispersidad, detecta la degradación o la ramificación y asegura la consistencia del lote en aplicaciones que van desde el envasado hasta los productos farmacéuticos.

History

La cromatografía de permeación en gel en geles de poliestireno reticulado fue introducida por John Moore en 1964, y la calibración universal basada en el volumen hidrodinámico fue establecida por Grubisic, Rempp y Benoit en 1967, haciendo que la distribución de masa molar fuera rutinariamente accesible.

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

¿Por qué las moléculas grandes salen primero en la cromatografía de exclusión por tamaño?

Las cadenas grandes no pueden entrar en la mayoría de los poros del empaquetamiento, por lo que viajan a través de un volumen total más pequeño y eluyen rápidamente. Las cadenas pequeñas exploran más el volumen de los poros y se retienen más tiempo, lo que permite la separación por tamaño.

¿Por qué los resultados a veces se denominan masas molares relativas?

La calibración convencional utiliza estándares de un tipo de polímero, por lo que la masa reportada de un polímero diferente es relativa a esos estándares. Se necesita una calibración universal o un detector absoluto, como la dispersión de luz, para obtener masas molares verdaderas.