Sílice Esférica o Irregular: ¿Qué las diferencia?
Estructura del Gel de Sílice
Las Sílices que se usan en Cromatografía Líquida, se dividen en dos categorías principales:
- Sílices de partícula irregular
- Sílices de partícula esférica
Mientras que las primeras se siguen usando ampliamente en el campo de la Cromatografía Flash o en purificaciones a escala industrial, las últimas son el estándar absoluto en análisis por (U)HPLC.
¿Pero, cuáles son sus ventajas y desventajas?
¿Podríamos usarlas de manera indiferente?
Para responder veamos primero la estructura de la sílice: desde el punto de vista químico consiste en átomos de silicio oxígeno, los primeros unidos a los segundos. La estructura general puede representarse como:
Estructura del Gel de Sílice
Formas del Gel de Sílice
Las sílices comerciales más comunes, Irregulares o Esféricas, mantienen su estructura química. Cuando se sintetizan, los procesos de síntesis permiten la creación de partículas en las formas que más nos interesen. Las sílices esféricas se parecen a pequeñas perlas porosas, mientras que las partículas irregulares son similares a una grava muy fina que también es porosa.
Gel de sílice de partícula esférica o irregular
Características Físico-Químicas
Estas sílices se caracterizan por valores físicos y químicos que les dan propiedades especiales esenciales para separar compuestos químicos con estructuras muy variadas.
Características Físicas y Químicas del Gel de Sílice
Empaquetado del gel de sílice en una columna
Una columna Flash, (U) HPLC o preparativa llena con esas sílices será más o menos efectiva en función del tamaño de la partícula del medio. Se estima que un plato (etapa de separación) no puede ser menor que el diámetro de la partícula de sílice. Como resultado, cuanto más pequeña es la partícula, mayor número de “platos” en la columna. En el ejemplo siguiente, cualquiera que sea el modelo teórico, se deduce que partículas de 15μm generarán un empaquetado 2 veces más compacto que con partículas de 30μm.
Las sílices irregulares, como indica su nombre, muestran formas indefinidas de las que es difícil calcular el diámetro medio. Su empaquetado es desordenado y mucho menos compacto que con sílices esféricas. Además, esas sílices contienen muchos “finos” que pueden pasar a través de los filtros de las columnas.
En la Fotografía el Tubo A muestra la presencia de finos que han escapado de una columna «económica» empaquetada con SiO2 Irregular.
En la Fotografía el Tubo B muestra la ausencia usando una columna «de mayor calidad» empaquetada con SiO2 esférica.
Aunque la presencia de finos podría ser un motivo de peso para descartar columnas de baja calidad hay dos razones que han de tenerse en cuenta por optar a productos de mayor calidad:
- Los finos pueden depositarse en zonas sensibles del sistema cromatográfico tales como válvulas de conmutación en el colector o celda del detector UV. En estos casos un simple desmontaje y limpieza de los elementos involucrados están al alcance de un usuario experimentado. En otros casos, como en los Detectores de Dispersión de Luz (ELSD) o Espectrometría de Masas (MS), la operación es mucho más compleja y requiere la intervención de un técnico especialista.
- Las columnas empaquetadas con sílice irregular ofrecen una eficiencia y capacidad de carga notablemente inferior a las columnas de sílice esférica: la disposición de las partículas de las sílices esféricas es mucho mayor que las sílices irregulares. El flujo de solvente a través de la columna sigue un camino más lineal. Las familias de analitos están menos dispersas y salen de la columna en un volumen de disolvente más pequeño. Los picos son más finos y más gaussianos.
La sílice de partícula esférica permite un empaquetado mucho más homogéneo y regular, aumentando la eficacia de la columna.
Por lo tanto, es fácil comprender el interés de las sílices esféricas para quienes buscan una separación más eficiente. Las sílices con tamaños de partículas más pequeños ofrecen la posibilidad de reducir las longitudes de las columnas y, por lo tanto, el tiempo de elución manteniendo una buena separación.
Para el análisis y la cuantificación modernos, el uso de sílices esféricas es obvio. Para la purificación, se debe encontrar el mejor compromiso entre el precio del adsorbente y la eficiencia de separación.
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