Aula-10-Cromatografia-Gasosa_2S2012

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Cromatografia Gasosa
Prof. Rafael Sousa
Departamento de Química - ICE
rafael.arromba@ufjf.edu.br
Notas de aula: www.ufjf.br/baccan
Analítica V: 
Aula 10 26-02-13
CROMATOGRAFIA GASOSA (CG)
Kroma = cor
Graphia = escrever
1903 – 1906:
M Tsweet coloriu uma coluna de CaCO3 com uma 
mistura de pigmentos vegetais
(Grego)
em Inglês
No início da cromatografia
Mistura de substâncias coloridas (caroteno, clorofila e xantofila) 
foi separada :
CaCO3 (s)
(adsorvente)
Éter de petróleo
(solvente)
Mistura de 
substâncias
(amostra)
Tempo
Diferentes interações
Adsorvente / solvente
Princípio da cromatografia
Interação diferenciada de substâncias diferentes com uma
FASE ESTACIONÁRIA e uma FASE MÓVEL 
sólido
ou
líquido
líquido
ou
gás
Crom. líquida
Crom. gasosa
Início da CG: 1952
Analisar gases e substâncias voláteis 
(termicamente estáveis e com PE de até 300 oC)
Amostra (g) FE
Componentes
separados
Gás de
arraste
O sinal analítico em CG
Medida em função do tempo � CROMATOGRAMA
ac
et
al
d
eí
d
o
p
ro
p
an
al
propileter
m
et
an
o
l
p
ro
p
an
o
l b
u
ta
n
o
l Informações
quali e
quantitativas:
Calibração !
Tempo de retenção
R
e
s
p
o
s
ta
 d
o
 d
e
te
c
to
r
Diferentes espécies � SAEM DA COLUNA em tempos diferentes: tr
(tr= tempo de retenção)
Configuração instrumental
Componentes básicos de um Cromatógrafo gasoso:
� Cada componente: Função no processo analítico
Reservatório - Injetor - Coluna - Forno - Detector-Registrador
de gás
Registrador
Descarte
Detector
Coluna
Forno da coluna
Injetor de 
amostra
Controlador 
de vazão
Reservatório de 
gás
Gás de arraste (alta pureza, ≥ 99,995%)
não interage com a amostra
� argônio, hélio, hidrogênio e nitrogênio
� gases inertes
� compatíveis com os detectores
� hélio e nitrogênio são os mais usados 
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
FILTRO 
sílica gel ou
peneira molecular
�Garantir a pureza
CONTROLADOR DE
VAZÃO
�Manutenção de vazão
constante
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Amostra Injetor
Líquida
Gás
Sólido
* Vaporização em injetores próprios
Introdução direta 
(uL, mL ou ug *)
Extração
Microextração em fase sólida
Extração por purga ou aprisionamento
(purga recipiente ���� fibra)
Solução
Extração por Headspace
- “vaporizador”
- 50 0C acima do PE do analito menos 
volátil
Microextração 
em fase sólida
Extração por purga 
ou aprisionamento
DIFERENTES INJETORES (tipo de amostra e concentração):
Injetor direto (splitless), Splitter e “on column” (injeção em coluna fria)
I
N
J
E
T
O
R
Headspace
(Fibra de sílica 
com revestimento líquido)
dessorção dessorção
ENTENDENDO O INJETOR split-splitless
ALGUMAS CARACTERÍSTICAS
- Muito utilizado (colunas capilares)
- Repetibilidade no modo spliter é menor
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Separa os constituintes da amostra ���� Aquecimento
(enrolada: posicionada dentro do forno) 
Empacotada Capilar
Aço inox ou Cobre
Ф = 3 – 6 mm
L = 0,5 – 5,0 m
FE: sólido ou
líq. sobre sól.
Material metálico
Ф = 0,1 – 0,5 mm
L = 5 – 100 m
FE:
líq. sobre sól.
FE
Polar: polifenóis
Apolar: hidrocarbonetos saturados
“Intermediária”: cetonas e ác. carb.
MAIS USADA
- menor capacidade
de amostra
- melhor resolução
(de alto PE)
EFICIÊNCIA DA COLUNA
���� Número de pratos teóricos: N
N = 16 
tr
W
2 
� Quanto maior o número de etapas, mais eficiente é a separação
� Não implica em rapidez ! (Altura do prato (H): H= L / N)
L= comprimento da coluna
Etapas de equilíbrio entre o soluto na FE e o soluto na FM
S
in
al
 d
o
 d
et
ec
to
r
Tempo de retenção 
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Detecção dos componentes conforme saem da coluna
�UM PICO no cromatograma para CADA SUBSTÂNCIA
� Posicionado após a coluna
� Também fica aquecido (evitar condensação)
� Diferentes tipos de detectores
podem ser usados
Universais
Respondem para qualquer substância
Seletivos
Respondem para substâncias com
determinadas propriedades 
Específicos
Respondem para substâncias com
determinado elemento ou grupo funcional 
Principais detectores usados em CG
1- Detector de condutividade térmica (TCD): universal
- Não é destrutivo
- Não compatível com gases oxidantes
- Menos sensível
- Importante para substâncias que não geram sinal em outros 
detectores, como CO2
- Medida baseada na condutividade térmica de um filamento de W
Principais detectores usados em CG
2- Detector por ionização em chama (FID): seletivo - universal
- Medida baseada na variação de uma corrente devido à
influência de íons e elétrons formados numa chama de H2/ar
bubina de ignição Eletrodos
H2 (g)
Coluna
Ar
- Destrutivo
- Resposta apenas a compostos orgânicos que se ionizam na chama
- Não detecta água ���� aplicação importante: poluentes em água
Principais detectores usados em CG
3- Detector de captura eletrônica (ECD): seletivo
- Não destrutivo
- Medida baseada na variação de uma corrente de “elétrons 
lentos” devido à afinidade dos organohalogenados por 
elétrons
Provenientes da interação de uma fonte radioativa com o gás carregador
(3H ou 63Ni)
Elétrons são capturados pelos sítios eletronegativos (halogenetos) 
- APLICAÇÃO IMPORTANTE: determinação de resíduos de 
pesticidas em amostras ambientais
Análise quantitativa
Quantidades iguais de substâncias diferentes geram picos
cromatográficos com áreas diferentes
���� Necessidade de calibração
�Relaciona-se as áreas dos picos com as concentrações correspondentes
� Análise de PADRÕES e AMOSTRAS nas MESMAS CONDIÇÕES
S
in
a
l
Concentração/ mg L-1
Considerações
� CG: TÉCNICA RELATIVAMENTE SIMPLES MAS 
exige escolha cuidadosa da configuração instrumental
(injetor, coluna, detector)
condições instrumentais devem ser otimizadas 
(vazão do gás, temperatura, necessidade de PI, ...)
� USANDO DETECTORES NÃO DESTRUTIVOS
o eluato ainda pode ser reanalisado:
acopla-se à saída do detector um outro instrumento (hifenação)
Ex: GC-MS (Espectrômetro de massas como “detector”)
Medida baseada na razão massa-carga das substâncias que saem da
coluna ���� confirmação de resultados e aumento da sensibilidade
Referências consultadas
Skoog, D. A., Holler, F. J.; Nieman, T. A.
Principles of Instrumental Analysis
5th ed., Saunders College Publishing: Philadelphia, 1998
Harris, D. C.
Análise Química Quantitativa
7a ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora, 2008
Lansas, F. M.
Cromatografia em Fase Gasosa
1a ed., Acta Eventos: São Carlos, 1993
McNair, H. M., Miller, J. M.
Basic Gas Chromatography
John Wiley & Sons: New York, 1998
Na internet: 
http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/chrom/gaschrm.htm
Questões para estudo
1- De que forma uma análise cromatográfica permite identificar
substâncias orgânicas em uma amostra?
2- Descreva os componentes básicos de um equipamento para
cromatografia gasosa e explique, brevemente, a função de cada
um deles.
3- Explique como funcionam as análises quantitativas por CG?