Factor de retención

El factor de retención (k) es el cociente entre la cantidad de un soluto que se encuentra en la fase estacionaria y la cantidad que se encuentra en la fase móvil dentro de la columna, en el equilibrio. De forma equivalente, compara el tiempo que el soluto permanece en la fase estacionaria con el tiempo que pasa en la fase móvil, y se calcula a partir del tiempo de retención y del tiempo muerto. Es una magnitud adimensional que describe cuánto se retiene un compuesto en un sistema cromatográfico determinado.

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Cálculo del factor de retención a partir del cromatograma: el tramo t_R − t₀ se mide en unidades de t₀; en este caso cabe tres veces y k = 3 (valores ilustrativos). Figura hecha por el autor a partir de Snyder, Kirkland y Dolan (2010), pp. 26–27, y Dong (2006), p. 19.

Idea general

Un compuesto que no se retiene pasa todo su recorrido en la fase móvil y sale en el tiempo muerto. Cualquier otro compuesto pasa ese mismo tiempo en la fase móvil, de modo que la diferencia entre su tiempo de retención y el tiempo muerto es el tiempo que permanece en la fase estacionaria. El factor de retención expresa esa diferencia en unidades de tiempo muerto:

$k={\frac {t_{R}-t_{0}}{t_{0}}}$

donde:

t_R es el tiempo de retención del compuesto;

t₀ es el tiempo muerto, es decir, el tiempo de un compuesto no retenido.

En el cromatograma, el valor de k puede estimarse a simple vista: se toma el tiempo muerto como unidad y se cuenta cuántas veces cabe en el tramo que va de t₀ al máximo del pico.

Un compuesto no retenido tiene k = 0, y uno retenido, un valor positivo. Un compuesto excluido de la superficie de la fase estacionaria sale antes que el marcador del tiempo muerto y presenta un factor de retención negativo.

Nombres y símbolos

En la literatura anterior a 1993 esta magnitud recibió otros nombres y se escribió a menudo con apóstrofo (k′), para distinguirla del coeficiente de distribución K. La nomenclatura de la IUPAC recomienda el nombre factor de retención y el símbolo k sin apóstrofo, porque las constantes de distribución se identifican con un subíndice.

Nombre	Símbolo	Uso
Factor de retención	k	Nombre recomendado por la IUPAC.
Factor de capacidad	k′	Textos anteriores; todavía aparece en algunos libros y métodos.

Fuentes de la tabla: IUPAC (Gold Book), Dong (2006), p. 19, y Kazakevich y LoBrutto (2007), p. 17. En nomenclaturas anteriores, la misma magnitud se llamó también razón de partición, razón de capacidad o razón de distribución de masa.

Relación con el equilibrio de distribución

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Esquema de la distribución de las moléculas de dos compuestos entre las fases en el equilibrio. El compuesto X tiene la mitad de sus moléculas en cada fase (k = 1); el compuesto Z, cuatro veces más en la fase estacionaria que en la móvil (k = 4), por lo que avanza más despacio. Figura hecha por el autor a partir de Snyder, Kirkland y Dolan (2010), pp. 24–26.

Las moléculas de un soluto se intercambian de forma continua entre la fase móvil y la estacionaria. En el equilibrio, el cociente de sus concentraciones en ambas fases es el coeficiente de distribución K, y el cociente de los volúmenes de las fases es la razón de fases β:

$K={\frac {c_{S}}{c_{M}}}$

$\beta ={\frac {V_{S}}{V_{M}}}$

donde:

c_S y c_M son las concentraciones del soluto en la fase estacionaria y en la móvil;

V_S y V_M son los volúmenes de la fase estacionaria y de la móvil dentro de la columna.

La cantidad de soluto en cada fase es el producto de su concentración por el volumen de la fase, de modo que el factor de retención es el producto del coeficiente de distribución por la razón de fases:

$k={\frac {c_{S}V_{S}}{c_{M}V_{M}}}$

$k=K\beta$

La razón de fases es una propiedad de la columna: al comparar dos compuestos en la misma columna se cancela, y el cociente de sus factores de retención depende solo del cociente de sus coeficientes de distribución. En la cromatografía de adsorción, la razón de fases se expresa con el área superficial de la fase estacionaria en lugar de su volumen.

Nota. La relación k = K β describe un modelo de reparto simple entre dos fases bien definidas. En cromatografía de líquidos, la definición del volumen de fase móvil dentro de la columna ha sido objeto de debate, por lo que en la práctica k se calcula a partir de los tiempos del cromatograma.

Fracción del soluto en la fase móvil

Si la fracción de las moléculas del soluto que se encuentra en la fase móvil es R, la fracción en la fase estacionaria es 1 − R. Como el soluto solo avanza mientras está en la fase móvil, su velocidad promedio es R veces la velocidad de la fase móvil:

$R={\frac {1}{1+k}}$

Con esta fracción se obtiene la relación entre el tiempo de retención y el factor de retención, y su equivalente en volúmenes:

$t_{R}=t_{0}\,(1+k)$

$V_{R}=V_{M}+KV_{S}$

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Fracción de las moléculas de un soluto en cada fase según su factor de retención. Con k = 1 la mitad está en cada fase; con k = 4, solo una quinta parte está en la fase móvil. Figura hecha por el autor a partir de Snyder, Kirkland y Dolan (2010), p. 26.

De qué depende su valor

El factor de retención depende de la estructura del soluto, de la composición de la fase móvil y de la fase estacionaria, y de la temperatura. No depende de las dimensiones de la columna ni del flujo volumétrico: para un mismo soluto, una misma fase móvil y un mismo tipo de fase estacionaria, cualquier columna a cualquier flujo da el mismo valor de k.

Entre las condiciones de separación, la proporción de disolvente orgánico en la fase móvil (%B) y, para ácidos y bases, el pH tienen el efecto mayor sobre k; el tipo de columna, el disolvente orgánico y la temperatura tienen un efecto menor; la longitud de la columna, el tamaño de partícula y el flujo no lo modifican.

Fuerza de la fase móvil

En cromatografía de fase inversa, al aumentar la proporción de disolvente orgánico disminuye la retención de todos los compuestos; una fase móvil que produce valores de k menores se llama más fuerte. Los compuestos polares se retienen menos que los no polares. La variación de k con la composición se describe con una relación empírica:

$\log k=\log k_{w}-S\varphi$

donde:

φ es la fracción en volumen del disolvente orgánico (0.01 × %B);

k_w es el valor de k extrapolado a agua como fase móvil;

S es una constante del compuesto, cercana a 4 para moléculas de 100 a 500 Da.

Con S ≈ 4, un aumento de 10 %B divide los valores de k entre 2.5 aproximadamente.

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Factor de retención de dos compuestos en función de la proporción de disolvente orgánico, calculado con la relación log k = log k_w − S φ y S = 4. La zona verde marca el intervalo 1 ≤ k ≤ 10 (valores ilustrativos). Figura hecha por el autor a partir de Snyder, Kirkland y Dolan (2010), pp. 57–58.

Ejemplo

Problema. En fase inversa, un compuesto tiene k = 6.0 con 50 %B. ¿Qué valor aproximado tendrá con 60 %B, si S = 4 (valores ilustrativos)?

El cambio de composición es Δφ = 0.10. Con la relación anterior:

$\log k_{2}=\log k_{1}-S\,\Delta \varphi$

$k_{2}=6.0\times 10^{-0.4}$

$k_{2}\approx 2.4$

El valor queda dentro del intervalo de trabajo de 1 a 10.

Intervalo de trabajo

Un factor de retención mucho menor que 1 indica que el compuesto sale cerca del tiempo muerto, donde puede traslaparse con las señales de la matriz que se acumulan al inicio del cromatograma. Valores muy altos alargan el análisis y producen picos anchos y bajos, que se detectan con más dificultad. El intervalo recomendado en elución isocrática varía según la fuente:

Fuente	Intervalo de k	Observaciones
Skoog et al. (2008)	1 a 10	Valores de 20 a 30 o mayores dan tiempos de elución excesivos.
Snyder et al. (2010)	1 a 10	Puede ampliarse a 0.5 a 20; algunas agencias regulatorias recomiendan k ≥ 2 y, con detección por espectrometría de masas, se recomienda k ≥ 3.
Dong (2006)	1 a 20	Con k > 20 la detección se dificulta por el ensanchamiento de los picos.

Si los picos de interés no caben en un intervalo razonable de k, se recurre a la elución en gradiente.

Archivo:WiQui factor de retencion intervalo.png

Intervalos de trabajo del factor de retención recomendados en elución isocrática por tres fuentes, en escala logarítmica. A la izquierda, la zona cercana al tiempo muerto; a la derecha, la de análisis largos con picos anchos. Figura hecha por el autor a partir de Skoog et al. (2008), p. 768, Snyder, Kirkland y Dolan (2010), p. 57, y Dong (2006), p. 20.

Ejemplo resuelto

Problema. En un cromatograma, el tiempo muerto es de 1.2 min y tres compuestos salen a 2.4, 4.8 y 9.6 min (valores ilustrativos). Calcular el factor de retención de cada uno y la fracción del compuesto C que se encuentra en la fase móvil.

Para el compuesto C:

$k_{C}={\frac {9.6\ \mathrm {min} -1.2\ \mathrm {min} }{1.2\ \mathrm {min} }}$

$k_{C}={\frac {8.4\ \mathrm {min} }{1.2\ \mathrm {min} }}=7.0$

Compuesto	tR (min)	tR − t0 (min)	k
A	2.4	1.2	1.0
B	4.8	3.6	3.0
C	9.6	8.4	7.0

La fracción del compuesto C en la fase móvil es:

$R={\frac {1}{1+7.0}}=0.125$

Es decir, en cualquier instante solo el 12.5 % de sus moléculas se desplaza con la fase móvil. Los tres compuestos quedan dentro del intervalo de trabajo de 1 a 10.

Archivo:WiQui factor de retencion ejemplo.png

Cromatograma del ejemplo resuelto, con el tiempo muerto y el factor de retención de cada compuesto (valores ilustrativos). Figura hecha por el autor a partir de Snyder, Kirkland y Dolan (2010), pp. 26–27.

Exactitud del valor

El valor de k depende directamente del tiempo muerto empleado en el cálculo, de modo que la determinación correcta del volumen muerto es necesaria para comparar resultados entre sistemas. El marcador elegido para medir t₀ modifica el factor de retención calculado. Además, el t₀ observado en una misma columna puede variar entre 10 y 15 % al pasar de 0 a 100 %B, y por lo general menos de 5 % entre 20 y 80 %B. Los marcadores y sus limitaciones se describen en Tiempo muerto.

Para qué se usa

• Comparar retenciones entre sistemas. Como no depende del flujo ni de las dimensiones de la columna, permite comparar la retención obtenida en columnas o laboratorios distintos con la misma fase estacionaria y la misma fase móvil.
• Desarrollar métodos. La proporción de disolvente orgánico se ajusta hasta que los picos de interés quedan en el intervalo de trabajo.
• Calcular la selectividad. El cociente de los factores de retención de dos compuestos es el factor de separación, que depende solo del cociente de sus coeficientes de distribución.
• Estudiar la termodinámica de la retención. El logaritmo de k se relaciona con la energía libre de la interacción del soluto con la fase estacionaria.

Puntos clave

• k es el cociente entre la cantidad de soluto en la fase estacionaria y en la móvil, y se calcula como (t_R − t₀)/t₀.
• k = K β: depende del coeficiente de distribución y de la razón de fases.
• La fracción del soluto en la fase móvil es 1/(1 + k), y t_R = t₀ × (1 + k).
• No depende del flujo ni de las dimensiones de la columna; sí de la fase móvil, la fase estacionaria y la temperatura.
• El intervalo de trabajo más citado es de 1 a 10; algunas fuentes lo amplían hasta 20.

Cuestionario de autoevaluación

1. Un compuesto tiene k = 4. ¿Qué indica este valor sobre su distribución entre las fases y sobre su tiempo de retención?

Que en el equilibrio hay cuatro veces más moléculas del compuesto en la fase estacionaria que en la móvil; solo la quinta parte, 1/(1 + 4) = 0.2, se desplaza con la fase móvil. Su tiempo de retención es t_R = t₀ × (1 + 4) = 5 t₀.

2. Con un flujo de 1.0 mL/min, el tiempo muerto es de 1.5 min y un compuesto sale a 6.0 min. ¿Cuál es su factor de retención? ¿Qué ocurre con t₀, t_R y k si el flujo se duplica?

$k={\frac {6.0\ \mathrm {min} -1.5\ \mathrm {min} }{1.5\ \mathrm {min} }}=3.0$

Al duplicar el flujo, el tiempo muerto y el tiempo de retención se reducen a la mitad (0.75 min y 3.0 min), y el factor de retención no cambia, porque no depende del flujo.

3. En el análisis de un extracto, el pico de interés sale con k = 0.3 en fase inversa. ¿Qué riesgo implica y qué ajuste puede hacerse?

El pico sale cerca del tiempo muerto, donde puede traslaparse con señales de la matriz que eluyen al inicio del cromatograma. Para aumentar k se reduce la proporción de disolvente orgánico en la fase móvil; con S ≈ 4, cada disminución de 10 %B multiplica k por 2.5 aproximadamente.

Material audiovisual de apoyo

• «Chromatographic Methods: Terminology» (JoVE Core: Analytical Chemistry, video 14779). Presenta los términos básicos de la cromatografía, entre ellos el tiempo de retención, el tiempo muerto y el factor de retención.

Véase también

• Fase estacionaria
• Fase móvil
• Tiempo de retención
• Tiempo muerto
• Cromatografía de fase inversa
• Elución en gradiente
• Factor de separación
• Cromatograma
• Elución isocrática
• Resolución cromatográfica
• Aptitud del sistema
• USP Capítulo General 621 (Cromatografía)
• MGA 0241 (FEUM) – Cromatografía

Ficha de documentación

• Fecha: 15 de octubre de 2026.
• Autor: Daniel Morales Gutiérrez.
• Criterio y verificación del autor: selección del tema y de la bibliografía, obtención de las fuentes, comprobación de cada cita contra el documento original, decisión del enfoque, de los ejemplos y de las figuras, corrección de las versiones y aprobación final.
• Declaración de uso de inteligencia artificial (marco AID): Herramienta de inteligencia artificial: Claude (Anthropic), plan Claude Pro, modelo Claude Opus 5.5 con nivel de esfuerzo alto y función de investigación, usado el 14 y el 15 de octubre de 2026; Lectura de fuentes: lectura de los documentos aportados por el autor, incluido el reconocimiento óptico de caracteres del libro de Neue, para extraer datos con su número de página; Redacción, revisión y edición: borrador del texto, cálculos de los ejemplos y del cuestionario, y ajustes de formato y estilo, revisados, corregidos y aprobados por el autor. El autor verificó las citas contra las fuentes originales y es responsable del contenido. Véase Uso de inteligencia artificial en la WiQui.