Relatório Cromatografia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA 
Departamento de Química Orgânica 
QUI-B37 – Química Orgânica Básica Experimental I-A 
 
 
RELATÓRIO DE ATIVIDADES 
 
Título: Cromatografia 
Data: 17/04/2018 
Autor: Luiz Jonatan Fernandes Ambrozio 
 
1. Introdução 
 
1.1 Objetivos 
● Conhecer os fundamentos da técnica de cromatografia em coluna e 
cromatografia em camada delgada (CCD); 
● Utilizar a técnica de CCD para identificar os compostos presentes em uma 
mistura; 
● Determinar fatores de retenção (​R​f​) para uma série de amostras e relacionar 
esses valores com a polaridade das mesmas; 
● Conhecer os métodos utilizados para visualização de diferentes amostras em 
CCD. 
 
1.2 Fundamentação teórica 
 
A cromatografia pode ser definida como o processo de separação físico-químico de 
duas ou mais substâncias presentes em uma mistura por partição entre a fase estacionária 
(FE) e a móvel (FM,) ou adsorção, de acordo com a polaridade dessas (compostos e fases). 
Essas fases podem ser sólido-líquido (cromatografias em coluna, camada delgada – CCD - 
ou papel), líquido-líquido (cromatografia líquida de alta performance - HPLC) ou gás-líquido 
(cromatografia gasosa). 
O fenômeno da partição, na cromatografia, depende das forças interativas que ocorrem 
entre os compostos da mistura, a fase móvel e a estacionária. Se a interação “fase 
estacionária-composto” for mais intensa que a “composto-fase móvel”, este ficará retido por 
mais tempo, ao passo que os compostos que interagirem mais com a fase móvel serão 
eluídos mais rapidamente. Por exemplo, uma FE polar irá reter por mais tempo os 
compostos polares em relação aos apolares, desde que a polaridade da FM seja baixa. 
Assim, a escolha da polaridade das fases é crucial para uma boa separação. Geralmente se 
utiliza uma FE polar (quando a FE é apolar, diz-se que é uma “fase reversa) e uma FM 
inicial com polaridade baixa (como hexano), que aumenta gradativamente até uma 
polaridade alta (ácido acético).”.Além disso, se tratando de uma fase estacionária sólida, 
outros fatores como a distribuição do sólido na placa ou coluna também afetam diretamente 
o sucesso ou não da separação. 
Tanto a cromatografia em camada delgada quanto a em coluna são exemplos de 
cromatografia do tipo sólido-líquido. A diferença básica reside no local de suporte à FE e a 
finalidade principal de cada uma: 
 
a) Cromatografia em coluna 
O suporte é um tubo cilíndrico de vidro, com uma altura e diâmetro variáveis, preenchido 
(ou “empacotado”) com a fase estacionária no topo da qual se aplica a mistura, cujos 
compostos são carregados pelo fluxo contínuo da fase móvel (sob ação da gravidade), 
formando, dadas às diferenças de polaridade, camadas distintas, as quais são coletadas no 
final da coluna em recipientes diferentes (Figura 1). Sua função é a separação das frações 
para posterior análise, geralmente por CCD e/ou alguma técnica instrumental. 
 
 
b) Cromatografia em camada delgada (CCD) 
Na CCD, o suporte é, comumente, uma placa de vidro com uma suspensão da fase 
estacionária na qual, após secura, a amostra é aplicada, com auxílio de um capilar, antes do 
solvente, o qual ascende pela placa através da capilaridade, promovendo a separação. 
Como a maioria dos componentes a serem separados são incolores se faz necessário o uso 
de reagentes que os revele. O mais empregado é o iodo, uma vez que reage com muitos 
compostos orgânicos, formando complexos marrons ou amarelos, que somem com a 
sublimação desse reagente sendo necessário, portanto, marcar-se o local das manchas com 
grafite. Sabendo o local de aplicação da amostra e a altura que o solvente percorreu pela 
placa, pode-se calcular o fator de retenção - ​R​f ​- (Figura 2), que é a razão entre a distância 
percorrida pelo composto (Dc) e a percorrida pelo solvente/eluente (Ds): 
Equação 1: f R = Ds
Dc 
Esse fator é constante para cada substância, correspondendo assim a uma propriedade 
física, sendo útil na identificação qualitativa de uma substância, apesar de haver 
coincidência de ​R​f ​para alguns compostos, se comparado com padrões aplicados também 
na placa. Assim, a função da CCD é identificar qualitativamente compostos, mas também é 
empregada na verificação de pureza de uma substância, determinar o número de 
componentes de uma mistura, auxiliar na escolha do solvente adequado para a 
cromatografia em coluna e para acompanhar o progresso de uma reação. 
 
 
 Figura 1: Cromatografia em Coluna 
Fonte: UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
 
Figura 2: CCD com revelação 
Fonte: UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
 
2. Parte experimental 
 
2.1 Resumo do experimento 
 
a. Marcou-se com grafite onde seriam aplicadas na placa (1cm de altura) as 
amostras e os padrões diluídos em 0,5mL de etanol; 
b. Aplicaram-se a amostra e os padrões de vermelho de metila (VM) e 
4-Carboximetil-(9)10H-acridinona (ACR) na marca com auxílio de tubo capilar; 
c. A câmara de eluição foi preparada pela adição de 3mL do eluente em uma cuba 
de vidro com um pedaço de papel de filtro encostado nas paredes internas, 
fechando-a em seguida; 
d. A placa de CCD foi inserida na câmara com uma pinça e removida quando o 
solvente atingiu sua marca (Ds) e depois inserida na câmara de iodo; 
e. Com um grafite, as manchas reveladas foram circuladas; 
f. A placa foi registrada fotograficamente e os valores de Ds e Dc foram tomados 
com auxílio de uma régua. 
 
 
2.3 Materiais 
 
Tabela 1: Materiais necessários ao experimento 
 Reagentes/Solventes Vidrarias Materiais diversos Equipamentos 
Hexano Béqueres Pinça Capela 
Clorofórmio Cuba de Vidro Papel de filtro 
Acetato de Etila Tubos capilares Régua 
Etanol Vidro de relógio Grafite 
Cristais de Iodo Pipeta de 5 mL 
 Tubos capilares 
 Espátula 
 Placas de CCD 
(7,5 x 2,5 cm) 
 
 
 
2.4 Propriedades físicas 
Tabela 2: Propriedades físicas das substâncias utilizadas 
Substância MM d g/mL 
T​f 
o​C 
T​e 
o​C 
Solubilidade (g/100 mL) 
H​2O EtOH CHCl​3 Et​2O 
Acetato de Etila 88,11 
0,900 
(20ºC) - 83 77 - 8,53 S - - 
Acetona 58,08 0,790 - 
55,6-5
6,6 - S S - S 
Clorofórmio 119,4 1,480 -63 61 - I S - S 
Etanol 46,07 
0,800 
(20ºC) -114,5 78 - S - M M 
Hexano 86,18 0,660 -96 68 - - S S - 
Iodo 126,9 - 114 185 - 0,029 21,4 - 23,9 
Metanol 32,04 
0,800 
(20ºC) -97,8 64,5 - S - - - 
Vermelho de Metila (VM) 269,3 - 
178 
-182 - - P.S. 0,25 - - 
Fluoresceína (FLC) 332,3 - >360 - - 5 - - - 
Acetanilida (ACT) 135,2 1,16 
113-1
15 
304-3
05 - 0,563 S S - 
m-Dinitrobenzeno 168,1 
1,58 
(18ºC) 89,8 291 - I - - - 
4-Carboximetil-(9)10H-acridinon
a (ACR) - - - - - - - - - 
P.S. = Pouco solúvel / S = solúvel / M = Miscível 
 
 
2.6. Propriedades toxicológicas 
Tabela 3: Propriedades toxicológicas das substâncias utilizadas 
Substância Propriedades (riscos à saúde, inflamabilidade, reatividade) 
Acetato de Etila 
Líquido e vapores altamente inflamáveis. Irritante para os olhos. Pode 
provocar secura da pele ou fissuras, por exposição repetida. Pode 
provocar sonolência e vertigens, por inalação dos vapores. Incompatível 
com nitratos, oxidantes fortes, álcalis fortes e ácidos fortes. 
Acetona 
Líquido e vapores altamente inflamáveis. Moderadamente tóxico, 
severamente irritante para pele, para os olhos, mucosas e trato 
respiratório. 
Clorofórmio Tóxico se ingerido. Tosse, respiração superficial, paragem respiratória, vertigem, narcose, náusea, vômitos.Não combustível. 
Etanol 
Líquido e vapores altamente inflamáveis. Causa dor de cabeça sonolência 
e lassidão. Absorvidos em altas doses pode provocar torpo, 
alucinações visuais e embriaguez. 
Hexano 
Líquido e vapores altamente inflamáveis. Efeitos irritantes, sonolência, 
narcose, cansaço. Materiais incompatíveis: Oxidantes fortes como: cloro 
líquido e oxigênio concentrado. 
Iodo 
Tóxico se ingerido. Irritação dos tratos respiratório e gastrointestinal, da 
pele e dos olhos. Pode causar reações 
Asmáticas. Materiais incompatíveis: Compostos amoniacais, halogenetos, 
metais em pó. 
Metanol 
Reage vigorosamente com oxidantes fortes, zinco, chumbo, alumínio, 
magnésio, ácidos fortes. Efeitos irritantes, sonolência, vertigem, narcose, 
agitação, espasmos, náuseas, vômitos, dor de 
Cabeça. 
Vermelho de Metila Irritante para a pele. Evitar forte aquecimento (gases nitrosados)
Fluoresceína Pode causar ligeira irritação nos olhos. 
Acetanilida 
Nocivo por exposição aguda. Graves riscos para saúde se inalado, ingerido 
ou em contato com a pele. Incompatível com oxidantes fortes, cáusticos, 
álcalis fortes, cloro, bromo e policloratos. 
m-Dinitrobenzeno 
Venenoso se exposto à pele, inalado e em contato com os olhos. 
Incompatível com oxidantes fortes, bases fortes, metais como estanho e 
zinco. 
4-Carboximetil-(9)10H-acridinon
a - 
 
3. Resultados, observações, discussão e conclusões 
 
 3.1 Resultados e observações 
 
O eluente testado inicialmente foi a solução 1:1 de hexano e acetato de etila. Após 
revelação da cromatoplaca na câmara de iodo (Figura 3), verificou-se que esse eluente foi 
eficaz na separação da mistura de vermelho de metila (VM) e 
4-Carboximetil-(9)10H-acridinona (ACR), não necessitando realizar o uso de outro eluente. 
No entanto, observou-se a presença de uma mancha, além da esperada, tanto na amostra 
(VM+ACR) quanto no padrão de ACR. 
 
Figura 3: Cromatoplaca após revelação 
 
A aplicação foi feita na seguinte ordem: A = ACR, A+B = amostra (VM + ACR) e B = VM. Na 
região de aplicação do ACR e da amostra, observaram-se duas manchas, cujas distâncias 
percorridas foram: Dc1 = 2,9 cm e Dc2 = 1,0 cm. A Dc3 (0,5 cm) representa o VM e a Ds foi 
de 4,6 cm. 
 
 3.2 Discussão e Conclusão 
 
Tendo em vista que a amostra fornecida era composta de ACR e VM, foi necessário realizar 
a aplicação de padrões desses compostos para se calcular seus respectivos Rfs e assim 
confirmar a composição da amostra, por comparação, uma vez que, nas mesmas condições 
(FE, FM, eluente e altura de aplicação da amostra fixos), os mesmos compostos possuem o 
mesmo valor de Rf. Assim, de acordo com a Figura 3 e a Equação 1, os Rfs dos padrões 
para as condições experimentais foram: 
ACR: e c1 , , , 3 (mancha 1) D ⇒ 2 9 ÷ 4 6 = 0 6 c2 , , , 2 (mancha 2) D ⇒ 1 0 ÷ 4 6 = 0 2 
VM: c3 , 0 4, , 1 D ⇒ 0 5 ÷ 6 = 0 1 
Teoricamente, deveria haver apenas uma mancha para o ACR, resultante da sua eluição, 
contudo, observaram-se duas, sendo uma com maior eluição (Rf = 0,63). É possível inferir 
que o padrão apresentou certo grau de degradação ou contaminação, uma vez que na 
amostra, sabidamente preparada com o mesmo padrão de ACR, uma mancha com igual 
valor de Rf também foi observada. No entanto, o objetivo do uso desse padrão era confirmar 
se na amostra havia a mesma substância e isso foi confirmado, uma vez que esta 
apresentou duas manchas com as mesmas distâncias de eluição e, portanto, mesmos 
valores de Rf. Para o VM, no entanto, observou-se apenas uma mancha com uma eluição 
pequena (Rf = 0,11), resultado da maior interação desse composto com a fase 
estacionária.Esta também foi observada na zona de eluição da amostra, confirmando a 
presença do VM nesta. 
De acordo com a Figura 4, verifica-se que o VM e a ACR possuem polaridades médias, 
dados os grupos carboxiola, carbonila, amina e hidrazina (polares) e os anéis aromáticos 
(apolares). Esse fator foi crucial na escolha do eluente, uma vez que este deveria competir 
com a interação dos compostos abaixos com os grupos hidroxila da fase estacionária 
(sílica), separando assim a mistura. Como a ACR é menos polar, dada à substituição do 
hidrogênio da carboxila por um grupo metila, que diminui a carga local por efeito indutivo 
relaxador de elétrons, esperava-se que interagisse mais com o eluente, menos polar que a 
fase estacionária, sendo assim eluído por uma distância maior que o VM. Tal fato foi 
observado experimentalmente, conforme Figura 3. Contudo, o componente desconhecido da 
contaminação ou degradação desse possuía polaridade maior, uma vez que foi mais retido 
pela fase estacionária. O VM, por sua vez, mais polar que o ACR, foi mais retido pela fase 
estacionária, como esperado. 
As interações que ocorrem entre os compostos e a fase estacionária são ligações de 
hidrogênio nos grupos polares supracitados e dipolo-dipolo induzido nos anéis aromáticos. 
Já com o eluente, as interações são ligações de hidrogênio e dipolo-dipolo para os grupos 
polares e o acetato de etila e dispersões de London para os grupos apolares e o hexano. 
Conforme avaliado pelo descrito, a CCD é bem útil na identificação relativa de compostos, 
bem como na escolha do eluente mais adequado para uma separação em maior escala, a 
exemplo da cromatografia em coluna. 
 
Figura 4: Estrutura das moléculas de VM e ACR 
Por fim, a revelação da cromatoplaca com iodo fez-se necessária porque a eluição da ACR 
não apresentou manchas nitidamente visíveis a olho nu, sendo a mancha 2 invisível. Como 
o iodo reage com grupos orgânicos formando complexos mais coloridos (comumente 
marrons ou amarelos),essa técnica é bastante eficaz na identificação de compostos não 
coloridos que eluíram. Todavia, sendo o iodo volátil, foi preciso demarcar apressadamente 
os locais de manchas reveladas. 
Assim, de acordo com o experimento realizado e resultados obtidos,verificou-se que é 
possível identificar os compostos presentes em uma mistura por CCD, através do fator de 
retenção (Rf) calculado dos mesmos, sendo necessário o uso de padrões ou conhecimento 
do Rf nas condições de análise, e a aplicação das substâncias na mesma linha de base, a 
fim de permitir o cálculo correto dos Rfs. Além disso, foi evidenciada a importância do uso de 
uma câmara de iodo - ou outra técnica reveladora - para observar manchas invisíveis a olho 
nu na cromatoplaca. 
 
4. Respostas do questionário 
 
1-​Formação de sais e coordenação, ligações de hidrogênio, dipolo-dipolo e dispersões de 
London. 
2-​O solvente deve ter polaridade similar às dos componentes adsorvidos na fase 
estacionária, eluindo-os assim, não devendo interagir muito com esta e nem dissolvê-la. 
3-​O papel deve ser inserido na parede da cuba a fim de facilitar a saturação do interior desta 
com o solvente empregado. 
4-​Revelar em câmara de Iodo e/ou de UV (para substâncias fluorescentes) 
5-​O R​f é um método de identificação qualitativa de compostos orgânicos em CCD, calculado 
pela razão entre a distância percorrida pelo composto da amostra e a percorrida pelo 
solvente. 
6-​O R​f não é absoluto, uma vez que diferentes compostos podem apresentar um mesmo 
valor para esse parâmetro. 
7-​A CCD é empregada na identificação qualitativa de compostos, na verificação de pureza 
de uma substância, na determinação donúmero de componentes de uma mistura, 
auxilia na escolha do solvente adequado para a cromatografia em coluna e no 
acompanhamento do progresso de uma reação. 
8-​C1: FLC é mais polar que VM, pois apresenta mais grupos polares, como hidroxila, 
oxigênio de éter e éster, ao passo que o VM possui apenas uma carboxila, um grupo azo 
e um grupo amina, sendo esses dois últimos menos polares. C2: A ACT é mais polar 
que o DNB, pois o grupo amina aumenta a densidade eletrônica do anel por ressonância 
e o oxigênio da carbonila é um ponto bastante polar de interação, enquanto no DNB os 
grupos nitro removem densidade eletrônica do anel por ressonância. C3: Ambos 
apresentam o mesmo número de pontos de interação, mas o VM possui uma carboxila 
mais polar, uma vez que não é substituída, sendo assim o composto mais polar. Isso foi 
confirmado na CCD, pois o VM ficou mais retido na FE polar (sílica). 
9-​É desejável que a mancha não fique muito próximo da base porque isso indicaria que a 
mesma interagiu demasiadamente com a fase estacionária, podendo conter 
componentes que não foram separados. Analogamente, a mancha não deve ser próxima 
ao Ds, pois teria interagido em excesso com a fase móvel, resultando na mesma 
deficiência de separação. Além disso, deve haver uma diferença de Rf de 0,20 entre as 
manchas, a fim de facilitar a distinção de ambas. 
 
5. Referências 
 
CETESB. ​Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: m-dinitrobenzeno. 
São Paulo, [200-]. Disponível em: 
<http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=m%20-%20DI
NITROBENZENO>. Acesso em: 15 abr. 2018. 
 
FACULDADES OSWALDO CRUZ. ​Ficha de informações de segurança de produtos 
químicos​: acetanilida. [S.l.], 2003. Disponível em: 
<​ ​https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Acetanilida.2003.pdf>. Acesso em: 15 abr. 
2018. 
 
FORTES, C.C; DALSTON, R.C.R. ​Manual de Química Orgânica Experimental​. Brasília: 
Universa, 2003. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: acetato de etila. 
São Paulo, 2016. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Acetato%20de%20Etila.pdf>. 
Acesso em: 14 abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: acetona. São 
Paulo, 2016. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Acetona.pdf> . Acesso em: 14 
abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: álcool etílico 
absoluto. São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Alcool%20Etilico%20Absoluto.
pdf>. Acesso em: 14 abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: álcool metílico. 
São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Alcool%20Metilico.pdf>. 
Acesso em: 14 abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: clorofórmio. 
São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Cloroformio.pdf>. Acesso em: 
14 abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: fluorosceína 
sódica. São Paulo, 2017. 4 p. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Fluoresceina%20Sodica.pdf>. 
Acesso em: 14 abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: hexano. São 
Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Hexano.pdf>. Acesso em: 14 
abr. 2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: iodo. São 
Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Iodo.pdf>. Acesso em: 14 abr. 
2018. 
 
LABSYNTH​. Ficha de informações de segurança de produtos químicos​: vermelho de 
metila. São Paulo, 2017. 4 p. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Vermelho%20de%20Metila.pdf
>. Acesso em: 14 abr. 2018. 
 
SANTOS, E dos. et al. ​Manual de Laboratório​: Química Orgânica I – Prática. 2. ed. 
Salvador: Instituto Federal da Bahia, 2013. 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA. ​Química Orgânica Experimental​: Disciplina: 
QUI-B37-Química Orgânica Básica Experimental IA. Salvador, [200-?]. 
 
VOGEL, A. I. ​Análise Orgânica Qualitativa​. 3. ed. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S.A., 
1984.