Relatório Cromatografia

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA -
CAMPUS SSA
PEDRO ROCHA FERREIRA FILHO
RELATÓRIO
Cromatografia em coluna
Salvador - BA
2022
PEDRO ROCHA FERREIRA FILHO
RELATÓRIO
Cromatografia em coluna
Trabalho apresentado pelo aluno Pedro Rocha F.
Filho da turma 8833 ao departamento de química
como atividade pontuada do curso técnico
integrado de química do IFBA - Salvador para a
disciplina de Química Orgânica prática sob
supervisão do docente Marcus Bahia
Salvador - BA
2022
Página 2.
SUMÁRIO:
1. OBJETIVO(S)……………………………………………………..……..……...página 4
2. PARTE EXPERIMENTAL……………………………………………….……..página 4
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES………………………………………………página 5
4. CONCLUSÃO……………………………………………………..……..……..página 10
5. REFERÊNCIAS……………………………………………………..……..…...página 11
6. ANEXO……………………………………………………..……..……..……...página 12
Página 3.
1. OBJETIVO(S):
Realizar a separação de compostos orgânicos em mistura por cromatografia
em coluna.
2. PARTE EXPERIMENTAL:
2.1. MATERIAIS E REAGENTES:
Tabela 1: Materiais utilizados na execução da prática de cromatografia.
Vidraria Reagente Outros
Bastão de vidro Ác. Acético 50%v/v (CH3COOH) Algodão
Béquer Água Destilada (H2O) Pipeta de pasteur
Coluna
cromatográfica
Amostra
(Azul de metileno (C16H18ClN3S) +
alaranjado de metila (C14H14N3NaO3S))
Etanol. 99,8% (CH3CH2OH)
Sílica Gel 60 (SiO2)
Fonte: Manual de Química Orgânica.
2.2. METODOLOGIA:
Cromatografia em coluna utilizada para a separação dos
compostos orgânicos alaranjado de metila e azul de metileno em uma mistura.
2.3. PROCEDIMENTO:
1) Com a torneira fechada, adicionou-se uma pequena porção da
fase móvel e um pedaço de algodão. Esse chumaço foi pressionado, no fundo, com
um bastão de vidro longo até que não houvesse mais bolhas de ar no algodão.
Evitou-se pressionar demais para não impedir a saída da fase móvel;
2) A coluna foi empacotada com uma suspensão formada por
sílica gel e fase móvel. O enchimento foi feito aos poucos até a altura desejada;
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3) Para que houvesse um melhor empacotamento, durante o
enchimento bateu-se suavemente na coluna com uma mangueira de silicone;
4) A cada adição a torneira foi aberta para que a fase móvel
fosse recolhida à medida que se adicionou a suspensão. A fase móvel recolhida foi
reutilizada;
5) O enchimento foi feito com cuidado para evitar que a coluna
secasse;
6) Deixou-se o nível da fase móvel próximo do nível da sílica gel
(cerca de 5 mm);
7) A amostra foi aplicada no topo da coluna. Em seguida,
abriu-se a torneira para que a amostra fosse adsorvida. Cuidando-se para que a
coluna não secasse;
8) Completou-se a coluna com a fase móvel;
9) Iniciou-se a eluição monitorando a coluna visualmente;
10) A coluna foi abastecida com a fase móvel novamente toda
vez que o nível desta esteve próximo do nível do adsorvente. Cuidando-se para que
a coluna não secasse;
11) Coletou-se as frações em frascos, de acordo com o
monitoramento da coluna (por coloração).
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES:
Após a amostra de cor verde, composta por alaranjado de metila e azul de
metileno, ter sido adicionada na coluna cromatográfica já empacotada (sílica gel 60+
etanol), adicionou-se à coluna etanol 99,8%. Logo após a adição do etanol na coluna
cromatográfica pode-se perceber a eluição do alaranjado de metila, que se
apresentou em um tom amarelado enquanto era eluído pelo etanol através da
coluna. O azul de metileno se mantém adsorvido pela fase estacionária, e isso poder
ser percebido pela cor azulada presente no início da coluna (sílica gel 60 + etanol
99,8%). A imagem 1 apresenta o alaranjado de metila no momento em que começou
a ser extraído da amostra.
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Imagem 1: Alaranjado de metila no início de sua extração
Fonte: Imagem autoral.
No anexo 1 pode-se observar o alaranjado de metila sendo extraído ao
longo de sua eluição.
O que acontece é que as moléculas de sílica gel formam ligações covalentes
entre si, e quando ligadas, apresentam uma cama de oxigênio em sua superfície.
Esse oxigênio se liga rapidamente com o hidrogênio presente no ar. Dessa
maneira a representação esquemática da superfície de sílica gel se dá por:
Imagem 2: representação esquemática da superfície de sílica gel.
Fonte: File:Schematic silica gel surface.png
O átomo de oxigênio presente na molécula de OH ligada ao átomo de silício
apresenta uma carga parcial negativa por ser mais eletronegativo que o hidrogênio,
dessa maneira, esse oxigênio atrai com facilidade cargas de íons positivos, e por
conta de a molécula OH apresentar alta polaridade atrai também moléculas polares.
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Assim, a sílica tem uma capacidade alta de adsorver íons positivos e moléculas
polares, sendo também pouco efetiva na adsorção de íons negativos.
O alaranjado de metila é um sal orgânico e analisando sua estrutura
(Imagem 3) observamos que nela encontram-se cátions (Na+) e ânion (restante do
composto). O ânion desse sal é a maior parte de sua estrutura, e sua cadeia
carbônica tem uma carga formal negativa, desse modo a sílica não adsorve o
alaranjado com facilidade.
Imagem 3: Estrutura molecular do alaranjado de metila
Fonte: https://www.emdmillipore.com
No caso do etanol, a sua molécula possui uma hidroxila que produz na
molécula um momento de dipolo negativo, e a outra parte da molécula (CH3CH2) um
momento de dipolo positivo. Mesmo tendo somente parte da sua molécula polar o
etanol interage suficientemente bem com o alaranjado de metila a ponto de eluir o
mesmo. As interações entre o alaranjado e o etanol se dão entre através de ligações
íon-dipolo e ligações de hidrogênio, onde os íons do alaranjado são atraídos pelos
pólos do etanol. Tendo pouca interação com a sílica, o alaranjado é eluído.
O alaranjado de metila extraído da amostra foi depositado em um béquer,
sem qualquer influência do azul de metileno em sua coloração. O azul de metileno
se manteve adsorvido pela sílica durante toda a eluição do alaranjado de metila
(Imagem 4).
Após isso foi adicionado na coluna 10 mL de uma solução 50% v/v de água
e etanol, a fim de introduzir um solvente mais polar na coluna, para fazer a transição
para o ácido acético, que apresenta alta polaridade, com o intuito de aumentar a
efetividade da coluna. O azul de metileno sofreu influência física durante a adição da
solução, tendo sua forma deformada, por conta do impacto da solução com os
compostos dentro da coluna (anexo 2), essa deformação não influenciou de maneira
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significativa a efetividade da coluna. O azul de metileno manteve-se adsorvido pela
sílica após a adição da solução 50% v/v água e etanol.
Imagem 4: Azul de metileno adsorvido pela sílica após eluição do alaranjado de metila
Fonte: Imagem autoral.
Analisando a estrutura do azul de metileno (imagem 5) percebemos a
presença de um íon positivo em sua cadeia carbônica, o S+ que confere carga formal
positiva para a mesma. O azul se apresenta adsorvido pela sílica justamente por
possuir concentração de cargas positivas em seu radical orgânico, que constitui a
maior parte do composto.
Imagem 5: Estrutura molecular do azul de metileno.
Fonte: https://revistas2.uepg.br
A carga positiva do azul interage por força eletrostática, através de uma
ligação iônica, com o oxigênio desprotonado presente na superfície da sílica
semelhante como demonstra a imagem 6, enquanto os hidrogênios parcialmente
positivos presentes no NH2 de suas extremidades interagem com o oxigênio
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parcialmente negativo que está no OH presente na superfície da sílica, formando
ligações de hidrogênio, que é uma ligação forte. Dessa maneira o azul de metileno
interage muito bem com a superfície da sílica, ficando adsorvido na mesma, sendo
necessário um solvente mais polar do que o etanol para uma eluição efetiva do
mesmo.
Imagem 6: Mecanismo de adsorção proposto do azul de metileno pelo composto PMF- Si
Fonte:https://www.scielo.br/
Após o escoamento da solução etanol e água adicionou-se uma solução de
ácido acético e água50% v/v, que foi capaz de eluir o azul de metileno e extraí-lo da
coluna (imagem 7).
Imagem 7: Azul de metileno sendo extraído da coluna cromatográfica.
Fonte: Imagem autoral.
O azul de metileno extraído foi depositado em um béquer.
O azul de metileno foi atraído pelo ácido acético por conta da alta polaridade
desse ácido pois em sua estrutura há o grupo funcional carboxila, que, além da
hidroxila OH, tem ligação dupla entre um carbono e um oxigênio. Devido a sua
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geometria os vetores se somam e o seu momento de dipolo é bastante polarizado,
tendo sua nuvem eletrônica desbalanceada, o ácido acético interage com o azul de
metileno e permite sua extração. Apesar de ser um ácido fraco, a sua ionização
também contribui para a eluição do azul de metileno, tendo o seu ânion (CH3COO-)
exercendo força eletrostática sobre o enxofre positivo presente na molécula de sílica.
O etanol, apesar de também possuir grupo OH, não tem a ligação dupla entre um
carbono e um oxigênio em sua molécula, além de ter parte da sua cadeia carbônica
apolar.
Os compostos extraídos da amostra foram armazenados em diferentes
béqueres, como pode ser visto na imagem 8.
Imagem 8: Compostos extraídos da amostra, por cromatografia, separados em béqueres.
Fonte: Imagem autoral.
4. CONCLUSÃO:
A separação dos compostos da amostra a partir do método de cromatografia
em coluna foi realizada com sucesso. A ordem de eluição dos compostos da amostra
expõe a influência da estrutura e interações entre estes compostos, a fase móvel e a
fase estacionária. O experimento ressalta como a análise estrutural de substâncias
permite a previsibilidade de sua solubilidade e ainda de seu comportamento
cromatográfico.
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5. REFERÊNCIAS:
1. DEGANI, Ana Luiza G.; CASS, Quezia B.; VIEIRA, Paulo C.;
CROMATOGRAFIA: UM BREVE ENSAIO. Cromatografia, sílica, fase móvel, fase
estacionária, N°7, p. 1-5, maio 1998
2. RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education
do Brasil, Makron Books, 1994. SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edegar; Curso de
Química: química geral, Ed. Ática, São Paulo/SP – 1995. MAHAN, Bruce M.;
MYERS, Rollie J.; Química: um curso universitário, Ed. Edgard Blucher LTDA, São
Paulo/SP – 2002.
3. COLLINS, Carol H.; BRAGA, Gilberto L.; BONATO, Pierina S. Coord.;
Introdução a Métodos Cromatográficos. – 7.ed. – Campinas, SP: Editora da
UNICAMP, p. 59-70, 1997.
4. Cromatografia em coluna; Passei direto, dísponivel em:
https://www.passeidireto.com/arquivo/52525901/cromatografia-em-coluna. Acesso
em: 05/04/2022
5. File:Schematic silica gel surface.png ; WikiMedia Commons, disponível
em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_silica_gel_surface.pngAcesso
em: 05/04/2022
6. Methyl orange solution 0.1% ; Millipore Sigma, dísponivel em:
https://www.emdmillipore.com/US/en/product/Methyl-orange-solution-0.10-0,MDA_C
HEM-101323?ReferrerURL=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F&bd=1. Acesso
em: 05/04/2022
Página 11.
https://www.passeidireto.com/arquivo/52525901/cromatografia-em-coluna
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_silica_gel_surface.png
https://www.emdmillipore.com/US/en/product/Methyl-orange-solution-0.10-0,MDA_CHEM-101323?ReferrerURL=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F&bd=1
https://www.emdmillipore.com/US/en/product/Methyl-orange-solution-0.10-0,MDA_CHEM-101323?ReferrerURL=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F&bd=1
6. ANEXO:
Anexo 1: alaranjado de metila sendo extraído ao longo de sua eluição
Fonte: Colagem e imagens autorais.
Anexo 2: Azul de metileno deformado na coluna cromatográfica.
Fonte:Imagem autoral.
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Anexo 3: Compostos da amostra separados em béqueres diferentes.
Fonte: Colagem e imagens autorais.
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