relatório cromatografia em coluna

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA 
IFBA - CAMPUS SALVADOR 
DEPARTAMENTO De QUÍMICA 
CURSO: TÉCNICO EM QUÍMICA 
DISCIPLINA: QUÍMICA ORG. PRÁTICA 
DOCENTE: MARCUS VINICIUS BAHIA 
TURMA: 8833 
 
 
. 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO - EXPERIMENTO IV 
CROMATOGRAFIA EM COLUNA 
 
 
Ana Clara Leal Machado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abril-2022 
Salvador- BA 
 
1. APRESENTAÇÃO 
 Este relatório descreve as atividades desenvolvidas por Ana Clara Leal 
Machado, aluna do curso de química do Instituto Federal de Educação, Ciência 
e Tecnologia da Bahia, no âmbito da parte experimental da disciplina Química 
Orgânica II prática, durante o 1 o semestre de 2022, para fins avaliativos. 
 Serão descritos os objetivos, metodologia, matérias, a parte experimental, os 
resultados, discussão e conclusão referentes ao experimento intitulado 
“Cromatografia em coluna”. 
 
 
 
Salvador,08 de Abril de 2022 
 
 
 
______________________________________________ 
Ana Clara Leal Machado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abril-2022 
Salvador- BA 
 
SUMÁRIO 
 
1.OBJETIVOS .................................................................................................. 1 
1.1 OBEJTIVOS GERAIS ........................................................................................................ 1 
1.2 OBJETIVOS ESPECíFICOS .......................................................................................... 1 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................. 1 
2.1 MATERIAIS ................................................................................................ 1 
2.2 METODOLOGIA .......................................................................................... 1 
2.3 PROCEDIMENTO ....................................................................................... 2 
2.3.1 ETAPA 1. MONTANDO A COLUNA CROMATOGRÁFICA ............................................... 2 
2.3.2 ETAPA 2. APLICAÇÃO DA AMOSTRA NA COLUNA ........................................................ 2 
2.3.3 ETAPA 3. APLICAÇÃO DO ETANOL + ÁGUA DESTILADA .............................................. 2 
3.3.4 ETAPA 4. APLICAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO + ÁGUA DESTILADA (50% V/V) .............. 2 
3.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................. 3-9 
4.0 CONCLUSÃO ........................................................................................... 10 
5.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
1.1 OBJETIVOS GERAIS: 
- Realizar a separação qualitativa dos compostos orgânicos em mistura por 
cromatografia em coluna; 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
-Escolher por CCD uma fase móvel adequada para a separação dos 
compostos orgânicos em mistura; 
- Utilizar a técnica de montagem de empacotamento da coluna. 
 
 
 
2.0 PARTE EXPERIMENTAL 
 
2.1 MATERIAIS E COMPOSTOS 
 
Tabela 1. materiais utilizados no procedimento experimental 
 
 Vidraria Equipamentos Compostos 
 
 Bastão de Vidro Algodão Água destilada 
 Coluna cromatografia Espátula Azul de Metileno (0,5% m/v) 
 Béquer Balança Alaranjado de Metila (0,5% m/v) 
 Tudo de ensaio Sílica gel 60 Ácido Acético (50% v/v) 
 Pipeta de Pasteur Etanol (99,8%) 
 
 
 2.2 METODOLOGIA 
 
 O método utilizado no procedimento em questão foi o de cromatografia em 
coluna. A cromatografia consiste em uma técnica onde ocorre a separação 
de substâncias presentes em uma mistura entre duas fases, a fase sólida, 
geralmente sílica, chamada cromatografia em coluna de sílica (CCS), e a fase 
móvel, sendo essa um solvente escolhido a partir da análise das 
propriedades do compostos a serem utilizados. 
 
 
 
 
Pg. 1 
 
2.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
2.3.1 Etapa 1. Montando a coluna cromatográfica 
 
- Inicialmente montou-se a estrutura do sistema para o procedimento, com 
a coluna cromatográfica e um recipiente acoplado para o despojo; 
- Foi adicionado algodão inicialmente na extremidade da coluna; 
- Após isso, foi colocado uma porção de sílica gel juntamente com o 
solvente (etanol – 99,8%) e adicionado logo depois a coluna previamente 
montada até aproximadamente metade da altura; 
- E para um melhor empacotamento bateu-se levemente na coluna com o 
auxílio de um bastão de vidro acoplado a um silicone; 
- A cada adição feita, abriu-se a torneira em seguida para manter o nível 
de escoamento constante; 
2.3.2 Etapa 2. Aplicação da amostra na coluna 
- Assim após a primeira leva de etanol percorrer toda a coluna foi-se 
adicionado a solução de azul de metileno e alaranjado de metila (0,5% 
m/v) ao topo; 
- Logo após foi-se adicionando etanol para não deixar a coluna secar; 
-Após a espera de alguns minutos ocorreu então a descida total da 
coloração amarelada na coluna ao qual foi recolhida no recipiente abaixo; 
2.3.3 Etapa 3. Aplicação do etanol + água destilada 
-Na terceira etapa, portanto, ocorreu a adição da solução de etanol+ água 
destilada previamente preparados ao meio; 
-Após isso esperou-se novamente a solução percorrer toda a coluna, 
tomando cuidado para evitar o secamento da mesma; 
2.3.4 Etapa 4. Aplicação do ácido acético + água destilada (50% v/v) 
-Na quarta etapa, foi finalmente adicionado a solução de ácido acético + 
água destilada (50% v/v) ao sistema; 
-Logo em seguida foi possível notar uma movimentação da cor azulada 
restante ao longo da coluna e continuou-se monitorando o sistema; 
-Após a espera de mais alguns minutos foi possível recolher esse 
composto 2 no recipiente 2 
- Assim, após o cuidadoso processo foi possível coletar as frações no 
frasco das diferentes colorações, através do percorrimento da coluna e 
auxilio da fase móvel e a fixa. 
Pg. 2 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 A priori foi-se utilizado a sílica gel 60 (0,063mm – 0,200 mm) na montagem do 
sistema inicial. E um dos motivos para o seu uso é que ela apresenta o tamanho 
das partículas do gel adequados para um empacotamento mais homogêneo no 
sistema de cromatografia em coluna por gravidade, fator esse que impacta 
diretamente no desempenho do processo. 
 A sílica, sendo um sólido altamente poroso, representa, portanto, a fase 
estacionária do experimento. Desse modo como solvente da fase móvel foi 
utilizado primeiramente o etanol (99,8%). Formando-se assim o seguinte sistema 
inicial. 
 Imagem 1: Estrutura inicial da coluna, sílica gel + etanol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Autoria 
 
 Após o primeiro escoamento foi-se adicionado à solução de azul de metileno 
+ alaranjado de metila (0,5% m/v), que apresentaram inicialmente a cor verde. 
Após alguns minutos pode se observar o aparecimento de 2 cores primárias, 
sendo elas amarelo e azul decorrente do início da separação dos compostos. 
[imagem 2] 
 
 
 
Pg.3 
 Imagem 2: Adição inicial da solução ao sistema 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Autoria 
 
 Em minutos depois, configurou-se a mudança mais acentuada do sistema, com 
a visualização de cores mais contundente dos compostos. O amarelo 
proveniente da cor do alaranjado de metila, portanto, foi eluido na coluna 
enquanto o ciano pertencente ao azul de metileno permaneceu na região 
superior. 
 
Imagem 3: Eluição inicial do alaranjado de metilaFonte: Autoria 
Pg. 4 
 Nesse âmbito, é importante analisar as características e propriedades de todos 
os compostos utilizados para prática que resultaram em tal efeito. 
 Em primeira instância, utilizou-se como fase fixa a sílica gel, que é um 
adsorvente polar. É possível determinar isso devido a presença dos grupos 
siloxanos (Si-O-Si) no seu interior, e pela existência de grupamentos silanóis, ou 
seja, ligações de silícios e hidroxilas R-(Si-OH) na sua superfície que lhe 
conferem um momento elétrico resultante ≠ 0. Assim a molécula apresenta 
interações do tipo dipolo-dipolo (Si-O) e ligações de hidrogênio (O-H) sendo 
altamente polar. [imagem 4] [1] 
 
Imagem 4: Estrutura molecular da Sílica Gel 
 
 
 
 
 
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/- Acesso: 2/04 
 
 
 
 O álcool etílico (99,8%) adicionado, apresenta formula molecular: CH3CH2OH, 
sendo a parte de etila considerada uma ligação covalente apolar devido à baixa 
diferença de eletronegatividade entre o carbono e o hidrogênio vigentes. Já as 
ligações covalentes polares entre os grupos (O-H) e (C-O), lhe conferem o 
momento dipolar elétrico maior que 0. Ademais, os grupos (O-H) realizam 
ligações de hidrogênio, que é a interação intermolecular mais intensa dentre as 
outras, por causa da grande diferença de eletronegatividade entre o átomo 
oxigênio e o de hidrogênio [2]. Além delas a molécula também apresenta 
interação do tipo: dipolo-dipolo (C-O) e a dispersão de Vander Waals. 
Imagem 5: Estrutura molecular do Etanol 
 
 
 
 
 
Fonte: https://pt.dreamstime.com/illustration/etanol.html- Acesso: 2/04 
 
 
Pg.5 
https://commons.wikimedia.org/wiki/-
https://pt.dreamstime.com/illustration/etanol.html-
 Visto as informações sobre a fase estacionária e a móvel, faz-se mister analisar 
as estruturas dos compostos utilizados: Alaranjado de metila [imagem 7] e Azul 
de metileno [imagem 6]. O azul de metileno (C16H18N3SCl) é um corante 
aromático, heterocíclico, que possui caráter básico, coeficiente polar e hidrofílico, 
e, a presença de interações predominantes do tipo íon-dipolo [3]. Já o alaranjado 
de metila é um sal ácido de caráter polar e que apresenta interações 
intermoleculares em principal do tipo íon-dipolo [3]. 
Imagem 6 – Estrutura molecular do corante azul de metileno. 
 
 
 
 
Fonte: Merk Chemicals (2011) - Acesso: 4/04 
 
 
Imagem 7 – Estrutura molecular do corante alaranjado de metila. 
 
 
 
 
 
Fonte: Merk Chemicals (2011) - Acesso: 4/04 
 
 
 Contudo, apesar de ambos serem polares, avalia-se através das suas 
estruturas as presenças de cargas específicas em cada molécula que atribuíram 
esse comportamento divergente. 
 A priori, é necessário analisar o que confere polaridade ao azul de metileno. O 
composto em questão apresenta momento dipolar elétrico ≠ 0 entre as ligações 
de nitrogênio e metil ((H3C)2N) nas extremidades, visto que o N por ser mais 
eletronegativo puxa os elétrons para mais perto dele, e os vetores, devido a 
geometria angular se somam. Há também polaridade ≠ 0 entre os átomos de 
nitrogênio e os carbonos na região heterogênea da cadeia, que como 
supracitado o N tende a puxar a densidade eletrônica para si e devido a 
geometria presente os vetores somam-se. Ademais ocorre a formação de um 
coeficiente polar ainda mais alto, associado na carga formal positiva do enxofre 
central que apresenta um par de elétrons livres, sendo uma das principais razões 
da alta interação com a sílica. 
 Em contrapartida, o alaranjado de metila, apesar de possuir áreas polares 
como nas ligações entre nitrogênio e metil R-(H3C)2N, a sua região central 
apresenta coeficiente de carga 0, já que os compostos ligados são simétricos, 
ou seja, apresentam a mesma estrutura na qual a eletronegatividade não 
apresenta diferença. 
 Pg.6 
 Fora isso, em uma das suas extremidades há a carga formal negativa de um 
dos oxigênios na ligação com enxofre R-(SO3-). Nesse seguimento, devido a 
carência de um par de elétrons do oxigênio, configura-se a molécula o ânion 
(O-) e o cátion (Na+) solvatado em solução. 
 Assim, em análise a estruturas da sílica gel [imagem 4], observa-se que ela 
apresenta grupos predominantemente negativos na sua superfície por causa da 
presença do oxigênio, que é bem eletronegativo [3]. Dessa maneira, ela irá 
interagir mais efetivamente na adsorção dos íons positivos presentes no azul de 
metileno, sendo eles, em principal, o enxofre de carga formal positiva R-(S+). 
Contudo, devido ao alaranjado de metila conter oxigênio de carga formal 
negativa, ele apresentou uma menor efetividade na interação com a sílica gel em 
comparação com a do azul de metileno [7]. 
 Desse modo, formou-se no sistema interações intermoleculares entre o azul de 
metileno e a sílica. Essas interações configuraram-se do tipo ligação de 
hidrogênio entre os oxigênios da sílica R-(Si-OH) com os hidrogênios da amina 
do azul de metileno R-(NH3), e do tipo íon-dipolo entre o enxofre do corante R-
(S+) com alguns oxigênios desprotonados da sílica R-(SiO-), nos quais 
proporcionaram a adsorção desse indicador na fase estacionária [imagem 8]. Já 
o alaranjado de metila por apresentar íons positivos e negativos, ocorreu a 
atração eletroestática pela carga da fase móvel. Dessa maneira foram 
configuradas interações do tipo íon-dipolo, em principal com os íons (O-) do 
alaranjado e (OH) do etanol, eluindo-se assim com a fase móvel e resultado no 
sistema analisado. [imagem 3]. 
 
 
[Imagem 8] – representação das interações intermoleculares entre o azul de metileno 
e a sílica gel 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://www.scielo.br/j/mr/a/YyXJmf9mYG9Q9tYzkHBGd7t/ - Acesso: 5/04 
 
 
 
 
 
Pg.7 
https://www.scielo.br/j/mr/a/YyXJmf9mYG9Q9tYzkHBGd7t/
 Em vista disso, após a coleta parcial do alaranjado de metila foi adicionado 
solução de etanol + água (1:1) no sistema com o intuito de obter uma separação 
mais eficiente. Esse processo ocasionou no aumento gradativo de polaridade do 
meio, de modo que a água por ser mais eletronegativa -devido a presença de 
apenas ligações de hidrogênio em sua estrutura [5] - interage com a molécula de 
etanol através de ligação de hidrogênio. Assim, foi possível coletar a fração final 
do alaranjado de metila e ainda provocar o início da eluição lenta do azul de 
metileno, ocasionado pela superação de polaridade do solvente frente a sílica 
[Imagem 9] [7]. 
Imagem 9 – Coluna cromatográfica após a adição de etanol + água ao sistema 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Autoria 
 Logo após o escoamento da solução de etanol + água destilada, foi-se 
adicionado uma solução de ácido acético + água destilada (50% v/v). Também 
denominado de ácido etanoico (CH₃COOH) [imagem 10], ele é um ácido 
carboxílico, saturado de cadeia aberta, que apresenta interações do tipo dipolo-
dipolo, dispersão de London e as predominantes sendo ligações de hidrogênio. 
Tal acido em ionização pela água, realiza ligações de hidrogênios com a mesma. 
Imagem 10: Estrutura molecular do ácido acético 
 
Fonte: https://descomplica.com.br/artigo/acido-acetico-aplicacoes- - Acesso : 5/04 
 
Pg. 8 
https://descomplica.com.br/artigo/acido-acetico-aplicacoes-e-formula-estrutural/Pv3/7
 Em comparação com o etanol, o ácido acético apresenta momento de 
polaridade mais elevado [5]. Isso ocorre, porque, além do grupo R-(OH), ele 
também apresenta a carbonila R-(C=O), na qual lhe confere maior 
eletronegatividade em comparação com os grupos R-(CH3CH2) do etanol que 
configuram coeficiente de polaridade = 0 para o mesmo. Desse modo, apesar do 
ácido acético ser um ácido fraco, ou seja, com pouca ionização em meio aquoso, 
ele apresenta ânions positivos e negativos (CH3COO - e H +). Assim, o seu ânion 
(R-CH3COO -) interagiu com os cátions presentes no azul de metileno (S+) e 
(H+) , no qual realizaram interações do tipoíon-dipolo e ligações de hidrogênio 
respectivamente de maneira mais efetivas do que as presentes na sílica e assim 
pode-se promover a eluição do composto na coluna. [imagem 11] 
Imagem 11 – Eluição do azul de metileno na coluna cromatográfica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Autoria 
 Nesse âmbito, pôde-se realizar um experimento de separação dos compostos 
orgânicos pelo método de cromatográfica em coluna. O aumento gradual de 
polaridade no processo ajudou nessa efetiva obtenção de amostras com 
diferentes concentrações, das quais foram previamente coletadas. Assim o 
processo de separação qualitativa foi, por fim, finalizado. 
Imagem 12 – Amostras qualitativas de concentrações dos indicadores orgânicos 
 
 
 
 
 
Fonte: Autoria Pg.9 
 
4.0 CONCLUSÃO 
 Infere-se, portanto, que após análise do experimento pelo método de 
Cromatografia em coluna, foi possível realizar com êxito todos os objetivos da 
prática. Desse modo, o intuito principal de separação qualitativa por CCD da 
solução de alaranjado de metila e azul de metileno foi conduzido de maneira 
favorável, visto que as frações finais obtidas foram condizentes com o estipulado 
pela literatura. 
 Assim, fatores previstos na teoria alguns preceitos como a eluição de cada 
composto em decorrência do aumento da polaridade, ordem de eluição, 
previsibilidade quanto a solubilidade e interações realizadas pelos mesmos com 
a fase estacionária e móvel, dos quais ocorreram de modo leal aos fatores 
previamente esperados. 
 Além disso, foi possível trabalhar com diversos conceitos, dentre eles os de: 
interações intermoleculares, polaridade, solubilidade, eletronegatividade e 
propriedades físico-química dos compostos orgânicos, e, como eles impactaram 
em cada momento. Tais coeficientes foram fundamentais ao decorrer do 
processo, nos quais influenciaram tanto na utilização do tipo de fase móvel, 
quanto na a fase estacionária e no dos corantes a serem separados. Ademais, 
foi possível também promover o desenvolvimento da técnica de empacotamento 
da coluna com a sílica gel e no importante monitoramento ao sistema de maneira 
a evitar o seu secamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pg. 9 
 
 
5.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] - https://whatishplc.com/faq-hplc/why-is-silica-polar-in-hplc-
columns/#:~:text=The%20surface%20of%20silica%20(glass,Hydrogen%2Dbon
d%20acceptor%20and%20donor. Acesso: 03/04/2022 
[2] Skoog, A.; West, D.; Holler, F.; Fundamentals of Analytical Chemistry, 7ªed; 
Saunders College Publishing 1996. 
[3] REDMOND, 19991 apud LIMA et al., 2007. Disponível em: 
https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Cromatografia-em-Coluna-
1411372.html . Acesso: 03/04/2022 
[4] Edeilza L.; Paulo D. e Rita de C.; Manual de Laboratório – Química 
Orgânica I – Prática; Versão n 7, Instituto Federal da Bahia; Junho 2019. 
[5] LAMPMAN, Gary; ENGEL, Randall. Química Orgânica Experimental. 2ª 
Edição. Bookman, 2009. 
[6] COLLINS, Carol H.; BRAGA, Gilberto L.; BONATO, Pierina S. Coord.; 
Introdução a Métodos Cromatográficos. – 7.ed. – Campinas, SP: Editora da 
UNICAMP, p. 59-75, 1997. 2. 
[7] Beleski e Paulo Irajara; Experimentos de cromatografia em coluna no 
ensino de graduação. Publ. UEPG Exact Soil Sci., Agr. Sci. Eng., Ponta 
Grossa, 10 (2): 15-21, ago.2004 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pg. 10 
https://whatishplc.com/faq-hplc/why-is-silica-polar-in-hplc-columns/#:~:text=The%20surface%20of%20silica%20(glass,Hydrogen%2Dbond%20acceptor%20and%20donor
https://whatishplc.com/faq-hplc/why-is-silica-polar-in-hplc-columns/#:~:text=The%20surface%20of%20silica%20(glass,Hydrogen%2Dbond%20acceptor%20and%20donor
https://whatishplc.com/faq-hplc/why-is-silica-polar-in-hplc-columns/#:~:text=The%20surface%20of%20silica%20(glass,Hydrogen%2Dbond%20acceptor%20and%20donor
https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Cromatografia-em-Coluna-1411372.html
https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Cromatografia-em-Coluna-1411372.html