Scheda breve
Materia e livello: Chimica, scuola secondaria di secondo grado, classi III–IV; adatta anche al ripasso in V.
Tempo indicativo: 60–75 minuti. Prerequisiti: miscugli, solubilità, polarità e interazioni intermolecolari; rapporti e proporzioni.
Domanda guida: due macchie alla stessa altezza dimostrano che si tratta della stessa sostanza?
La cromatografia su strato sottile, o TLC, separa i componenti di un campione grazie alla loro diversa distribuzione fra una superficie e un liquido che la percorre. Imparerai a calcolare il fattore di ritardo Rf, confrontare campioni e riferimenti nelle stesse condizioni e riconoscere ciò che una lastrina non può dimostrare. L’attività proposta usa carta, righello e dati simulati: non richiede solventi, reagenti o lampade UV.
Alla fine saprai: distinguere fase mobile e stazionaria; misurare dal punto giusto; scegliere fra due separazioni; formulare conclusioni proporzionate alle evidenze.
1. Una macchia può nascondere un miscuglio
Un campione appare uniforme. Questo non basta per dire che contiene una sola sostanza: i suoi componenti possono avere colori simili, oppure essere tutti incolori. Per capire se si separano, il chimico può depositarne una piccola quantità su una lastrina per TLC, dall’inglese thin-layer chromatography.
La lastrina è un supporto ricoperto da uno strato sottile di materiale adsorbente. In questa lezione consideriamo silice come fase stazionaria e un liquido, detto eluente, come fase mobile: è la TLC in fase normale. Non stiamo descrivendo ogni possibile cromatografia.
Il liquido risale per capillarità lungo lo strato poroso. Le sostanze del campione possono passare dalla superficie al liquido e dal liquido alla superficie molte volte. Quando sono trasportate nella fase mobile avanzano; quando sono trattenute sulla superficie avanzano meno. Se due componenti trascorrono frazioni diverse del percorso nelle due situazioni, le loro macchie possono separarsi.
Adsorbimento non significa assorbimento: qui interessa l’interazione con una superficie, non l’ingresso di un liquido nell’intero volume di un materiale. Anche il trasporto capillare del liquido e l’adsorbimento dei soluti sono fenomeni diversi.
2. Perché una sostanza va più avanti di un’altra
La superficie della silice è polare e presenta gruppi –OH capaci di interazioni, fra cui legami a idrogeno, con molecole adatte. In condizioni confrontabili, una sostanza che interagisce più fortemente con questa superficie tende a essere trattenuta maggiormente.
Ma non basta chiedere «quanto è polare il soluto?». Contano anche la sua interazione con il liquido e la composizione dell’eluente. L’eluente compete con il soluto per le interazioni con la superficie. Nella TLC in fase normale, aumentare la forza eluente, spesso aumentando la quota di un solvente più polare in una miscela appropriata, tende a far avanzare maggiormente i soluti.
È una tendenza utile, non una legge universale valida per qualsiasi sostanza o supporto. Ionizzazione, legami specifici, acqua presente e composizione della miscela possono cambiare il risultato. Non useremo Rf come misura assoluta della polarità molecolare.
Un eluente che fa arrivare tutto vicino al fronte non è necessariamente il migliore: se le macchie si sovrappongono, la separazione è poco informativa. Anche un eluente che lascia tutto vicino alla partenza può essere poco utile. L’obiettivo è distinguere i componenti, non farli correre il più possibile.
3. Le parti di una lastrina da riconoscere
La linea di deposito è il riferimento di partenza delle macchie. Il fronte dell’eluente è la posizione raggiunta dal liquido quando si interrompe lo sviluppo. Ogni campione o riferimento occupa una corsia, cioè un percorso idealmente verticale.
Per leggere il risultato occorre conoscere il punto di partenza e il fronte: non si misura dal bordo inferiore della lastrina. Una macchia si rappresenta con una zona, non con un punto perfetto; per i calcoli useremo il suo centro.
In laboratorio la linea si traccia a matita: un inchiostro potrebbe sciogliersi e aggiungere macchie. Il livello iniziale del liquido deve restare sotto il deposito, altrimenti il campione può sciogliersi nel liquido sul fondo invece di iniziare il percorso previsto. Il fronte va segnato appena si estrae la lastrina, prima che l’eluente evapori e il riferimento scompaia.
Questi sono criteri per capire e valutare una procedura, non un invito a eseguirla a casa. Un’eventuale esperienza reale richiede protocollo del docente, valutazione dei rischi, scelta dei solventi, dispositivi e gestione dei rifiuti adatti al laboratorio. Le lampade UV possono danneggiare occhi e pelle; i rivelatori chimici non sono materiali per un’attività domestica.
4. Calcolare Rf senza cambiare riferimento
Il fattore di ritardo Rf è il rapporto fra la distanza percorsa dal centro della macchia e quella percorsa dal fronte dell’eluente, entrambe dalla linea di deposito:
Rf = distanza deposito–centro della macchia / distanza deposito–fronte.
Le distanze devono essere espresse nella stessa unità. Rf è un rapporto e non ha unità di misura. Per uno sviluppo correttamente letto il valore è compreso fra 0 e 1: una macchia alla partenza ha Rf circa 0, una macchia al fronte circa 1. Questi casi possono dare poca informazione sulla separazione.
Esempio originale: il fronte si trova a 6,0 cm dal deposito; due macchie hanno i centri a 1,8 cm e 4,2 cm. I valori sono:
- prima macchia: Rf = 1,8 / 6,0 = 0,30;
- seconda macchia: Rf = 4,2 / 6,0 = 0,70.
La seconda macchia è avanzata di più rispetto al fronte. Non ha «concentrazione 0,70»: la posizione non fornisce da sola una concentrazione. Nemmeno un colore più intenso può essere convertito automaticamente in una quantità senza un metodo validato.
Rf non è una costante caratteristica della sola molecola. Dipende dal sistema: fase stazionaria, eluente, temperatura e condizioni di sviluppo, fra gli altri fattori. Per un confronto affidabile è preferibile sviluppare campione e riferimento sulla stessa lastrina, nelle stesse condizioni. Una coincidenza con un valore trovato online, misurato in un altro sistema, non identifica il campione.
5. Che cosa dimostrano davvero le macchie
Tre macchie separate non significano che il campione contenga esattamente tre sostanze. Mostrano almeno tre componenti separabili e rivelabili nelle condizioni usate, assumendo che le macchie appartengano al campione e che non ci siano contaminazione o trasformazioni. Altre sostanze potrebbero non essere visibili oppure migrare insieme.
Una sola macchia non dimostra la purezza. Due componenti diversi possono avere lo stesso Rf nel sistema scelto e apparire come un’unica zona. Una sostanza presente in piccola quantità può inoltre non essere rivelata. La conclusione corretta è: «Con questa tecnica, in queste condizioni e con questa rivelazione, osservo una sola macchia».
Stesso Rf non prova identità. Se campione e riferimento migrano insieme, il risultato è compatibile con la presenza del riferimento nel campione, ma non esclude altre sostanze che co-migrano. Cambiare in modo ragionato l’eluente può separare componenti prima sovrapposti; per confermare un’identità possono essere necessarie altre tecniche.
Una co-deposizione consiste nel depositare campione e riferimento nella stessa posizione di una corsia aggiuntiva. Se la corsia comune mostra due macchie ben separate, l’ipotesi di una sola sostanza non regge. Se mostra una sola macchia, l’ipotesi resta compatibile, non dimostrata. Una macchia troppo larga o un carico eccessivo rendono ancora meno sicura l’interpretazione.
6. Attività su carta: chi potrebbe esserci nel campione X?
Materiali: foglio, righello, matita e calcolatrice facoltativa. Durata: circa 20 minuti. Tutti i dati seguenti sono simulati e originali, non risultati di un esperimento eseguito.
Disegna una linea di deposito e, 6,0 cm più in alto, il fronte del sistema E1. Prepara quattro corsie A, B, C e X. Segna i centri delle macchie alle distanze indicate dalla linea di deposito. Per discutere la separazione, considera le macchie come dischetti di circa 2 mm di diametro verticale, uguali per tutti i campioni: è una semplificazione grafica.
| Sistema E1: fronte a 6,0 cm | Distanze dei centri dal deposito |
|---|---|
| Riferimento A | 1,8 cm |
| Riferimento B | 3,0 cm |
| Riferimento C | 4,2 cm |
| Campione X | 1,8 cm; 4,2 cm |
- Calcola gli Rf dei riferimenti e delle macchie di X.
- Formula un’ipotesi su X usando l’espressione «compatibile con», non «dimostra che».
- Puoi concludere che B sia sicuramente assente? Perché?
- X viene esaminato con un secondo sistema E2. Il nuovo fronte è a 5,0 cm. Osserva i dati della seconda tabella: la prima ipotesi regge ancora?
| Sistema E2: fronte a 5,0 cm | Distanze dei centri dal deposito |
|---|---|
| Riferimento A | 1,0 cm |
| Riferimento B | 2,0 cm |
| Riferimento C | 3,5 cm |
| Campione X | 1,0 cm; 2,8 cm; 3,5 cm |
- Scrivi una conclusione di tre frasi: un’osservazione, un’interpretazione e un limite. Non attribuire un nome alla macchia nuova.
Riscontro ragionato dell’attività
In E1, A ha Rf 0,30; B 0,50; C 0,70. Le due macchie di X hanno Rf 0,30 e 0,70. X è quindi compatibile con la presenza di A e C, ma la coincidenza non dimostra queste identità. Non vediamo una macchia corrispondente a B: ciò non esclude una quantità al di sotto della capacità di rivelazione, né problemi del metodo. Diciamo che B non è rivelato come macchia separata nelle condizioni date.
In E2 gli Rf sono A = 0,20; B = 0,40; C = 0,70; X = 0,20, 0,56 e 0,70. Il secondo sistema mostra in X tre macchie, non due. Supponendo campione stabile, assenza di contaminazione e corretta rivelazione, questo indica almeno tre componenti osservabili; uno dei primi due segnali poteva comprendere sostanze co-migranti. I dati non dicono quale segnale di E1 nascondesse la sovrapposizione.
Una buona conclusione: «In E2 osservo tre macchie nel campione X. Due hanno Rf coincidente con A e C sviluppati nello stesso sistema, perciò la loro presenza è un’ipotesi compatibile. Non posso assegnare identità certe né escludere ulteriori componenti non rivelati».
7. Esercizi
Esercizio 1 — Il rapporto giusto
Il fronte è a 8,0 cm dal deposito e il centro di una macchia a 2,4 cm. Calcola Rf e spiega perché il risultato non si scrive in centimetri.
Esercizio 2 — La misura dal bordo
La linea di deposito è a 1,0 cm dal bordo inferiore. Il centro di una macchia è a 4,0 cm dal bordo e il fronte a 7,0 cm dal bordo. Uno studente calcola 4,0/7,0. Trova il valore corretto e individua l’errore.
Esercizio 3 — Quale eluente separa meglio?
Su due lastrine comparabili il fronte percorre 6,0 cm. Per lo stesso miscuglio, il sistema P produce centri a 4,8 e 5,1 cm; il sistema Q a 1,8 e 4,2 cm. Le macchie hanno tutte diametro verticale di circa 4 mm. Quale sistema distingue meglio i due componenti nei dati forniti? Non serve una formula di risoluzione cromatografica.
Esercizio 4 — La presunta purezza
Una corsia mostra una sola macchia con Rf 0,45. Valuta: «Il campione è puro al 100%». Proponi un controllo che renda più informativa l’analisi, senza promettere una prova definitiva.
Esercizio 5 — Confronti impropri
Un composto ha Rf 0,32 in una fonte, su silice con eluente S. X ha Rf 0,32 su un altro supporto con eluente T. Si può dire che X sia quel composto? Quale confronto sarebbe più utile?
Esercizio 6 — Due co-deposizioni
Campione Y e riferimento A mostrano macchie molto vicine in corsie separate. Nella co-deposizione Y+A compaiono due macchie risolte. In un’altra prova Z+A dà una sola macchia. Quali conclusioni sono giustificate nei due casi, assumendo assenza di contaminazione e trasformazioni?
Esercizio 7 — Numero impossibile e dato mancante
a) Uno studente riporta Rf = 1,20. Che cosa controlleresti prima di discutere il campione? b) Una lastrina asciutta non ha più un fronte visibile e il fronte non era stato segnato. Puoi ricostruire esattamente Rf dal solo disegno delle macchie?
Esercizio 8 — Rf simili e macchie larghe
Due centri hanno Rf 0,40 e 0,42; il fronte ha percorso 5,0 cm. Ciascuna macchia ha diametro verticale di circa 3 mm. Calcola la distanza fra i centri e valuta se, nel modello di due macchie circolari, siano separate. Perché riportare due Rf con due cifre decimali non garantisce due segnali distinguibili?
8. Soluzioni commentate
1. Rf = 2,4/8,0 = 0,30. Numeratore e denominatore sono lunghezze nella stessa unità, che si semplifica. Scrivere «0,30 cm» confonde il rapporto con una distanza.
2. La macchia ha percorso 4,0 − 1,0 = 3,0 cm; il fronte 7,0 − 1,0 = 6,0 cm. Rf = 3,0/6,0 = 0,50. Lo studente ha usato il bordo come origine invece della linea di deposito: sottrarre la stessa quota a entrambe le distanze è necessario, non facoltativo.
3. P dà Rf 0,80 e 0,85, con centri distanti 3 mm: nel modello dato, macchie larghe 4 mm si sovrappongono. Q dà Rf 0,30 e 0,70, con centri distanti 24 mm, quindi le distingue nettamente meglio. Il valore più alto di Rf non è un voto di qualità della separazione.
4. La conclusione è troppo forte. Una sola macchia significa un solo segnale rivelato, non necessariamente una sola sostanza. Si può ripetere la TLC con un diverso sistema eluente scelto dal docente, oppure affiancare una tecnica indipendente appropriata. Anche un secondo sistema con una sola macchia rafforza, ma non rende assoluta, l’ipotesi di purezza.
5. No: sistemi diversi possono produrre casualmente lo stesso numero. È più utile sviluppare X e un riferimento autentico sulla stessa lastrina con lo stesso eluente, eventualmente includendo una co-deposizione. Anche la co-migrazione nelle stesse condizioni resta un’evidenza di compatibilità, non una prova unica di identità.
6. Le due macchie nella co-deposizione Y+A mostrano che il materiale comprende almeno due componenti distinguibili; Y non può essere interpretato semplicemente come A puro. La singola macchia in Z+A non dimostra invece che Z sia A: sostanze diverse potrebbero ancora co-migrare. Il controllo può confutare più nettamente di quanto possa confermare.
7. a) Prima controllo origine delle misure, posizione del fronte, unità, trascrizione e assegnazione del centro: una macchia del percorso non dovrebbe superare il fronte usato per calcolare Rf. Non trasformo un errore di lettura in una proprietà insolita. b) No: manca il denominatore. L’altezza del supporto non sostituisce la posizione effettiva del fronte. Si può descrivere qualitativamente il disegno, segnalare il dato mancante e ripetere la prova correttamente, non inventare il fronte.
8. Le distanze dal deposito sono 2,0 cm e 2,1 cm; i centri distano 0,1 cm = 1 mm. Due macchie larghe circa 3 mm si sovrappongono nel modello proposto. Le cifre scritte non creano informazione: larghezza delle zone, incertezza nel centro e capacità di rivelazione contano. Il solo ΔRf non è una formula completa di risoluzione.
9. Da ricordare
Rf confronta due distanze misurate dalla stessa origine. Ha senso insieme alle condizioni di sviluppo, non come numero isolato. Il conteggio delle macchie descrive ciò che il sistema riesce a separare e rivelare; non è un inventario completo garantito. Quando scrivi una conclusione, separa sempre osservazione, ipotesi e limite della prova.
Fonti e approfondimenti
Il testo, le domande e i dati simulati di questa lezione sono originali. Le fonti seguenti sostengono i principi tecnici; non forniscono i risultati di un’attività svolta dalla classe.
1. Jim Clark, Chemguide, “Thin layer chromatography”. Risorsa didattica web, versione online consultata il 21 ottobre 2026; nessun numero di edizione indicato. URL: chemguide.
2. University of Colorado Boulder, Organic Chemistry, “Thin Layer Chromatography (TLC)”. Manuale didattico online di tecniche, versione consultata il 21 ottobre 2026; nessun numero di edizione indicato. URL: orgchemboulder.
3. MIT OpenCourseWare, “TLC-The Basics”, Digital Lab Techniques Manual, RES.5-0001, Spring 2007. Edizione del corso: primavera 2007. URL: ocw.mit.edu — TLC-The Basics. Localizzatori: risorsa video “TLC-The Basics”, descrizione “Topics covered” e trascrizione inglese collegata nella stessa pagina. Risorsa facoltativa per visualizzare il contesto strumentale; i riferimenti tecnici puntuali della lezione restano le sezioni delle prime due fonti.
Revisione docente e prova in classe: aperte