Relatório cromatografia - Alaina Lima

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Universidade do Estado do Rio de Janeiro 
 Faculdade de tecnologia FAT 
 Departamento de Química e Ambiental
Relatórios Cromatografia
Análise Instrumental
Nycolle Gonçalves Souza Silva
201510349311
Sérgio Machado Correia
Resumo
As práticas que serão abordadas no presente relatório são relacionadas à cromatografia gasosa e líquida, para a cromatografia gasosa serão abordados os parâmetros operacionais como variação da vazão da FM e volume de injeção em uma solução de tolueno em diclorometano na prática 9 e também a dosagem de tolueno em gasolina por CG na prática 10. Em relação a cromatografia líquida foi feita uma prática de dosagem de carbonilas em aguardente usando DNPH como padrão. 
Prática 8: Introdução 
Cromatografia gasosa
A cromatografia gasosa é uma técnica para separação e análise de substâncias voláteis, onde por meio da vaporização da amostra e introdução da mesma em um fluxo de gás (Fase móvel) ocorre o arraste da amostra até a fase estacionária (coluna cromatográfica), separando assim os componentes da mistura. A FM deve ser inerte, não podendo interagir com a fase estacionária e amostra, e além disso possuir uma boa qualidade e pureza para gerar picos mais visíveis. O gás de arraste fica contido sob alta pressão em cilindros de gás, a localização ideal dos cilindros para atender os requisitos de segurança deve ser em um local distante do laboratório (casinha). A amostra é coletada pela seringa (1 – 3 uL) e deve ser volátil ou semi volátil e termicamente estável, e em seguida injetada no injetor e vaporizada rapidamente (20-30°C maior que o PE dos componentes). Os componentes de separação saem da coluna dissolvidas no gás de arraste e entram no detector, um dispositivo que gera um sinal elétrico proporcional à quantidade de material eluido e o registro desse sinal em relação ao tempo gera o cromatograma, onde os picos do cromatograma possuem área proporcional à massa da amostra. A figura 1 demonstra esquematicamente os equipamentos necessários para uma cromatografia gasosa, sendo esses:
· Cilindros de gás 
· Conexões
· Tubulações 
· Manômetros 
· Filtros de fase móvel 
· Injetor (troca de septo, abertura do injetor e inspeção do liner) 
· Microseringa
· Forno 
· Coluna (cuidados, instalação, armazenamento e condicionamento) 
· Detectores
https://www.dctech.com.br/entendendo-um-sistema-de-cromatografia-gasosa-cg/
https://ceatox.ibb.unesp.br/padrao.php?id=12#:~:text=A%20Cromatografia%20Gasosa%20(CG)%20%C3%A9,)%20ou%20g%C3%A1s%20de%20arraste).
Durante a aula, fizemos uma prática de pesagem utilizando uma pipeta volumétrica, uma balança e água como fluido. Abaixo, temos os volumes obtidos em sala de aula e suas respectivas média, desvio e erro padrão.
Prática 9 – Cromatografia gasosa: Parâmetros operacionais
Resumo
A fim de compreender os parâmetros operacionais no desenvolvimento de um método cromatográfico, foi realizada a análise de uma solução 0,1% de tolueno em diclorometano. Observou-se o efeito do volume e vazão de injeção, do split, da temperatura de injeção e do forno em operação. Pode-se concluir que ao aumentar a vazão de injeção da amostra, o tempo de retenção diminui, assim como o aumento da rampa de temperatura também causa o mesmo efeito. Ao final, plotou-se o gráfico de van Deemter a partir da velocidade linear da fase móvel e da altura dos pratos teóricos calculada. 
Objetivo
	Analisar estatisticamente a área dos picos cromatográficos em relação ao tempo de retenção, observar os efeitos de qualquer mudança nos parâmetros operacionais e a sensibilidade do sistema em relação aos mesmos.
Metodologia
Foi realizada uma diluição 1:20 de tolueno em diclorometano em que a concentração final da solução ficou em 4,3 mg/L, aproximadamente 4 ppm. A temperatura de injeção deve ser 40°C acima do ponto de ebulição mais alto, ou seja, a temperatura de injeção adotada foi de 150°C. A temperatura da coluna ficou em torno de 40-110°C acompanhando os pontos de ebulição das substâncias em uma taxa de aquecimento de 10°C/min. A vazão da fase móvel foi de 1 mL/min. O detector ficou desligado até 3 minutos, já que o objetivo final era analisar somente o pico do tolueno, que é detectado em aproximadamente 5 minutos, isso pode ser feito para aumentar o tempo de vida útil do filamento. 
Resultados e discussão
Injeções sucessivas com mesmos parâmetros de vazão e volume
Com a realização de injeções sucessivas podemos observar que os tempos de retenção são praticamente constantes conforme apresentado na tabela 1 e no gráfico 1.
Tabela 1: Dados injeções sucessivas de uma solução de tolueno em diclorometano 4 ppm
Gráfico 1: Cromatograma para a mesma amostra injetada sob as mesmas condições operacionais
Variação do volume de injeção
Gráfico 2: Cromatograma para a mesma amostra variando o volume de injeção
Quando variamos o volume de injeção em uma análise de cromatografia, variamos também a área do pico a ser analisado. Em um cromatograma conseguimos ver a contagem de moléculas por tempo, e quando temos um maior volume de injeção da substância, temos um aumento do número de moléculas e consequentemente um aumento da área do pico cromatográfico. Dessa forma, quando aumentamos 0,5 uL, tivemos um aumento de 28% da área, porém o tempo de retenção não foi impactado pela alteração no volume de injeção. 
Variação na vazão da FM
Nessa etapa foi avaliada uma variação da vazão da fase móvel e o efeito principal dessa variação foi o deslocamento dos picos cromatográficos do tolueno, observa-se que quanto maior a vazão mais rápida é a detecção do pico cromatográfico. O cromatograma abaixo demonstra tal efeito uma vez que a vazão de 0,8 ml/min foi detectada no tempo de 4,491 min enquanto a análise com uma vazão de 1,6 ml/min foi detectada em um tempo de 2,50 minutos. Em suma, quanto mais moléculas chegam ao detector, menor será o tempo de retenção e melhor será a resolução dos picos.
Gráfico 3: Cromatograma com variações na vazão da FM
Abaixo, os gráficos representam o mesmo já observado no gráfico 3, que quando inserimos vazões de FM diferentes temos um tempo de detecção diferente para uma mesma amostra; As vazões maiores são detectadas em tempos menores, e as menores detectadas em tempos maiores de análise.
0,8 e 1,0 mL/min
1,2 e 1,4 mL/min
1,6 mL/min
A análise de Van Demter foi feita utilizando o gráfico 3 apresentado nessa prática e a equação que envolve w1/2 apresentada na imagem abaixo do slide de Análise Instrumental do professor Sérgio M. Corrêa.
A tabela 3 contém os dados de vazão da FM, tempo de retenção(min), w1/2 e o cálculo do número de pratos teóricos.
Tabela 3: Dados utilizados para a análise de Van Demter
Com o gráfico 4 em escala log podemos observar melhor qual a vazão ótima de operação, onde temos o menor número de pratos teóricos. No caso estudado, a vazão ótima foi a de 1,6 mL/min de gás.
Gráfico 4: Gráfico Van Demter
Prática 10 – Dosagem de tolueno em gasolina por CG
Resumo
 Os combustíveis são constituídos por vários compostos orgânicos sendo eles o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos, representados pela sigla BTEX. Neste contexto, estas substâncias são os principais agentes de contaminação de solos e recursos hídricos fazendo com que a determinação de suas quantidades nos combustíveis seja necessária. Neste trabalho, foi proposto a análise quantitativa das amostras diluídas de gasolina e tolueno em Diclorometano (DCM). Por meio do método do padrão externo (curva de calibração), foi possível determinar a concentração de Tolueno na amostra de gasolina.
Objetivo
 Comparar os espectros de massas das amostras preparadas em modo SCAN e SIS e calcular a concentração de tolueno na gasolina.
Metodologia
 A solução diluída de gasolina (1:1000) foi analisada na faixa de massas de 45 e 60 m/z. E a solução diluída de Tolueno a 350 mg/L foi injetada no cromatógrafo a gás respeitando o método informado acima. 
 Para a construção da curva de calibração, foram preparadas soluções padrão de Tolueno em DCM nasconcentrações de 2,5, 5, 10, 20 e 40 mg/L. O comportamento da curva obtida é descrito por uma equação da reta, sendo possível a determinação da concentração de Tolueno na gasolina. 
Resultados e discussão
Os padrões utilizados nessa análise foram feitos com base em soluções de tolueno em diclorometano e durante a aula o cromatógrafo não computou de forma correta as injeções, sendo assim, necessário utilizar dados de concentração e área do pico de períodos anteriores apresentados abaixo: 
	Padrão (mg/L)
	Área
	3,5
	5573
	7
	25861
	14
	81849
	35
	277590
Assim, foi possível plotar a curva de calibração. O ponto onde a curva corta o eixo das ordenadas corresponde ao pico do composto de interesse na amostra sem adição de padrão. A extrapolação da reta dará o ponto zero e permitirá a medida, diretamente no gráfico, da concentração da substância de interesse na amostra.
A partir do cromatograma foi possível identificar o pico de tolueno na gasolina com área de 235970, e utilizando esse valor na equação da reta da curva de calibração, o valor encontrado de tolueno na gasolina foi de 30,6 mg/L. Mas, como a gasolina foi diluída 1000x, temos um valor de 30607,5 mg/L de tolueno na amostra original de gasolina, ou seja, 3,06%. Este valor é confiável pois está de acordo com o da ANP, que estabelece o teor de 25% de álcool etílico anidro combustível (AEAC) e no máximo 45% de benzeno e compostos aromáticos.
 
 
Prática 11 – Dosagem de carbonilas em aguardente por HPLC
Introdução 
A cromatografia líquida HPLC é utilizada principalmente quando a amostra a ser analisada não é volátil e também quando a mesma é termicamente instável. A fase estacionária é constituída de partículas sólidas empacotadas em uma coluna, a qual é atravessada pela fase móvel (líquida). Além disso, podemos mudar a vazão da fase móvel estipulando a quantidade de cada solução que compõe essa mesma fase, com isso, melhoramos a detecção e a clareza da análise. A fase móvel sai da bomba (sistema de bombeamento para que a FM consiga migrar com vazão constante através da FE) para um tubo de aço. Em seguida, a amostra é injetada no sistema e segue para a coluna cromatográfica onde a FE está presente e ocorre a separação da mistura, quando a amostra sai da coluna a pressão é reduzida e as moléculas seguem para o detector, o qual através de um sinal elétrico gera um cromatograma. A figura 2 apresenta um esquema da cromatografia líquida HPLC (cromatografia liquida de alta eficiência). 
https://freitag.com.br/blog/o-que-e-a-cromatografia-liquida-de-alta-eficiencia/
Resumo
A presença de carbonilas (aldeídos e cetonas) em bebidas é maléfica para a saúde e provoca danos nas mucosas, trato digestivo e dores de cabeça. As principais carbonilas formadas são formaldeído, acetaldeído e acetona. Porém, as mesmas possuem baixa absortividade no UV-VIS. Por isso, utilizou-se um padrão de 2,4 DNPH que reage seletivamente com as carbonilas, formando hidrazonas que absorvem em 360 nm segundo a reação abaixo: 
Objetivo
Observar os picos da hidrazina que não reagiram, assim como as hidrazonas formadas e montar uma curva de calibração e calcular o teor de carbonilas no aguardente.
Metodologia
Preparar soluções padrão de carbonilas com DNPH variando 1 a 10 mg.L-1 
Colocar em um vial de 2mL e agitar
Injetar 5 soluções padrões de carbonilas derivatizadas
Inicialmente analisou-se o padrão separadamente e depois a solução contendo padrão DNPH e aguardente;
Resultados e discussão
O padrão analisado 2,4 DNPH contém os mesmos picos cromatográficos que a solução hidrazina com aguardente, sendo assim, a figura 1 é recomendada para identificar exatamente qual componente e quanto de cada componente tem no aguardente a ser analisado. 
Figura 1: Pico cromatográfico do padrão 2,4 DNPH
Figura 2: Pico cromatográfico da solução carbonila com DNPH variando de 0,5 – 10 mg/L
Tabela 1: Dados de volume de injeção e área dos picos cromatográficos.
Como mencionado na prática 9 e observado na figura 2, ao aumentarmos o volume de injeção consegue-se observar um aumento do pico cromatográfico sem o deslocamento do mesmo, ou seja, mais moléculas são detectadas no decorrer da análise e temos um pico com uma área maior e maior resolução, portanto, a análise com maior concentração foi a que mais se aproximou do padrão 2,4 DNPH. 
Curva de calibração
Figura 3: Curva de calibração aguardente
Com base na curva de calibração da cachaça e na área da amostra de 978,188, consegue-se obter o valor de 10,652 mg/L de carbonilas na cachaça, porém, como a amostra foi diluída em 10 x, temos o valor de 106,52 mg/L, correspondendo a 1,06% de carbonila na amostra de aguardente. 
Curva Calibração CG - Gasolina
Área	
3.5	7	14	35	5573	25861	81849	277590	Concentração (mg/L)
área (u.a)
Curva de Calibração Cachaça
Área (uUA.s)	
0.5	1	5	10	47.155999999999999	94.843999999999994	475.06200000000001	912.68799999999999	Concentração (mg/L)
Área (uUA.s)
VolumeÁrea uATempo de retenção (min)
1 uL1,29E+065,141
1,5 uL1,7230E+065,141
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Volume (mg/L)Área (uUA.s)
0,547,156
194,844
5475,062
10912,688
Amostra978,188
Média501,5876
DP392,1233283