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Química Geral – Parte Experimental Experimento 6: CROMATOGRAFIA EM PAPEL Objetivo do experimento: Estudo da cromatografia de papel como método de separação e caracterização de substâncias. Familiarizar o aluno com os conceitos e métodos de separação, especialmente a cromatografia. Temas abordados: Misturas homogêneas, técnicas de separação, forças intermoleculares, cromatografia de papel, análise qualitativa. 6.1 : Introdução: A cromatografia é uma técnica de separação físico-química muito utilizada para a separação de misturas constituídas por moléculas orgânicas. Esta importante ferramenta de análise pode ser empregada tanto na identificação e quantificação dos compostos orgânicos, (por meio da comparação com padrões de constituição e concentração conhecidas), quanto em processos de purificação, a fim de se separar os analitos de interesse de interferentes presentes na amostra. O surgimento da cromatografia data de 1906, quando o botânico russo Mihail Tswett utilizou essa técnica para a separação de pigmentos de folhas, como a clorofila e a xantofila. Neste experimento, Tswett passava preparações que continham diversos constituintes provenientes de folhas de plantas por colunas de vidro recheadas com carbonato de cálcio e, posteriormente, passava por essa mesma coluna éter de petróleo. O resultado foi que, devido às interações diferenciais dos pigmentos vegetais com o carbonato de cálcio, denominado como FASE ESTACIONÁRIA e com o éter de petróleo, denominado como FASE MÓVEL, obteve-se a separação de diversos pigmentos de diversas cores. Devido a esse experimento, a técnica passou a ser chamada de CROMATOGRAFIA, do grego chroma = cor e graphein = escrita. Desde o seu surgimento, a Cromatografia evoluiu e hoje é considerada como a mais importante técnica para separação de misturas. O seu fundamento baseia-se na migração diferencial dos componentes de uma mistura por uma fase móvel e uma fase estacionária, mediada por diferentes interações químicas ou físicas dos componentes com estas fases. Assim, os constituintes que têm maior afinidade pela fase estacionária (imóvel) ficam mais tempo retidos que os constituintes que possuem maior afinidade pela fase móvel (em movimento) ficam menos retidos. Basicamente, a cromatografia pode ser dividida em duas grandes classes: cromatografia em coluna e a cromatografia planar. Na cromatografia em coluna, como a realizada por Tsweet fase estacionária é mantida dentro de um tubo estreito de vidro, por exemplo e a fase móvel é forçada a passar sob gravidade ou pressão. Já na cromatografia planar, a fase estacionária é suportada por uma superfície plana e fase móvel movimenta-se por capilaridade ou influência da gravidade. A cromatografia em papel, surgida por volta de 1940, encaixa-se nesta última categoria. Trata-se de uma técnica simples de análise de amostras em pequena quantidade que pode ser usada na separação e identificação de compostos polares, como açúcares, antibióticos hidrossolúveis, aminoácidos, íons metálicos e pigmentos. O princípio desta modalidade de cromatografia é definido como partição, pois as substâncias são particionadas ou distribuídas entre duas fases líquidas, sendo elas a água retida nos poros do papel de filtro (fase estacionária) e um solvente que passa através do papel (fase móvel). À medida que a fase móvel se movimenta, ocorre a separação dos constituintes da mistura, devido às diferenças de solubilidade destas na fase móvel e na fase estacionária. O papel utilizado é de celulose praticamente pura, o que permite a imobilização da fase estacionária por meio da ocorrência de interações intermoleculares. Para realizar o experimento, coloca-se a substância num certo ponto do papel e, mergulha-se esse ponto do papel no solvente. A separação se dá durante a passagem da fase estacionaria e a fase móvel em movimento no papel. Os componentes que têm capacidade de formar ligações de https://www.engquimicasantossp.com.br/2014/04/aminoacidos.html Química Geral – Parte Experimental hidrogênio migram mais lentamente que aquelas com menor capacidade ou incapacidade de formar esse tipo de ligação. A figura abaixo ilustra o procedimento: Figura 1: Diagrama da cromatografia em papel (Observação: Executa-se cromatografia em papel em câmaras fechadas, cuja atmosfera está saturada com todos os componentes dos sistemas de solventes utilizados. O conhecimento sobre a polaridade das moléculas das substâncias é muito importante na cromatografia em papel. Moléculas polares interagem mais intensamente com solventes polares. Moléculas apolares têm mais afinidade com solventes apolares. Portanto, variando a polaridade do solvente, ou misturas de solventes, pode-se separar os componentes de uma amostra. Alguns termos utilizados na cromatografia em papel são apresentados a seguir: ✓ Suporte: papel sobre o qual fica retida a fase estacionária; ✓ Fase móvel: líquido ou mistura de líquidos que sobe por capilaridade pelo papel, arrastando as substâncias aplicados no papel. ✓ Cromatograma: papel que apresenta as substâncias separadas ✓ Revelador: agente físico ou químico que possibilita visualizar substâncias separadas pela cromatografia em papel. ✓ Rf: a razão entre a distância percorrida pelo composto (da origem ao centro da mancha) e a distância percorrida pelo solvente. Verifique o que significa o Rf pela fórmula abaixo e na imagem ao lado, uma representação de como o deslocamento é medido para posteriormente ser calculado. Rf = . Distância percorrida pelo analito . Distância percorrida pela fase móvel A Figura 2 representa um cromatograma em papel com 4 compostos (A, B, C e D) e com 4 misturas desses compostos (i, ii, iii e iv). Figura 2: Representação de um cromatograma em papel. Química Geral – Parte Experimental 6.2 : Materiais e reagentes: Álcool etílico 98%V/V, Acetona P.A., Béquer de 50 mL (2), Algodão, Grampeador com grampos, Ácido clorídrico concentrado (na capela), Hidróxido de Amônio concentrado (na capela), Béquer de 50 mL (na capela), Béquer de 1000 mL (na capela), Vidro de relógio para o Béquer de 1000 mL (na capela), Proveta de 5 mL (na capela), Tubos capilares (8), Placa de porcelana para semi-micro análise, Solução de alaranjado de metila (indicador), Solução de azul de metileno (indicador), soluções de: FeCl3 (aq), CoCl2 (aq), MnCl2 (aq), CuCl2 (aq). Papel de filtro, Béquer de 100 mL, Vidro de relógio para o Béquer de 250 mL , Béquer de 250 mL (2), Proveta de 25 mL, Pisseta com água destilada 6.3 : Procedimento experimental 1ª Parte) Mistura do alaranjado de metila e azul de metileno 1- Corte um papel de filtro na forma retangular (8 cm x 4 cm) e faça uma linha com lápis a 1 cm da margem maior, conforme mostrado na figura ao lado; 2- Deposite sobre a placa de porcelana de análise semimicro, 1 gota de alaranjado de metila em um poço, 1 gota de azul de metileno em outro poço e faça mistura dos dois (1 gota de cada) em um terceiro poço; 3- No papel, sobre a linha do lápis em três pontos igualmente espaçados (vide imagem acima), deposite com auxílio de tubos capilares as amostras de alaranjado de metila (no ponto A), azul de metileno (ponto B) e a mistura (ponto C); escreva, com lápis no papel, sobre os pontos as referências A, B e C; 4- Enrole o papel em forma de tubo e grampeie, formando um rolinho; 5- Coloque numa proveta de 25 mL, 10 mL de álcool etílico e na sequência 10 mL de água destilada. Em seguida transfira esta solução para o Béquer de 250 mL; 6-O tubo formado de papel é colocado no Béquer de 250 mL contendo aproximadamente 20 mL da mistura 1:1 de álcool etílico e água preparada anteriormente (fase móvel). Atente que o nível do solvente toca o papel mas não deve alcançar as marcas dos indicadores adicionados (eles devem estar acima do nível do solvente); 7- Tampe o béquer com um vidro de relógio, e aguarde5 minutos enquanto ocorre a eluição; 8- Retire o tudo de papel do Béquer, abra o papel e rapidamente faça uma marca com lápis indicando o nível que o solvente atingiu; 9- Calcule o fator Rf para o alaranjado de metila e azul de metileno, conforme indicado na figura 4; 10-Descreva o resultado observado para a mistura (C); 2ª Parte) Mistura de sais inorgânicos 1- Corte um papel de filtro na forma retangular (8 cm x 4 cm) e faça uma linha com lápis a 1cm da margem maior, conforme a figura acima; 2- Deposite sobre a placa de porcelana de análise semimicro, em poços separados, 1 gota de FeCl3(aq), 1 gota CoCl2(aq), 1 gota de MnCl2(aq), 1 gota CuCl2(aq) e faça uma mistura de Cu e Co em um último poço. Faça um mapa anotando na sua apostila qual é cada metal em cada uma das posições; 3- No papel, sobre a linha do lápis, em quatro pontos igualmente espaçados, deposite com auxílio de tubos capilares as amostras de FeCl3(aq), CoCl2(aq), MnCl2(aq), CuCl2(aq) e da mistura. Escreva, com lápis no papel, sobre os pontos as referências Fe, Co, Mn, Cu e mistura, conforme mostrado na figura ao lado; Química Geral – Parte Experimental 4- Enrole o papel em forma de tubo e grampeie; 5- Coloque numa proveta de 25 mL, 14 mL de acetona, 2 mL de água destilada e 2 mL ácido clorídrico concentrado. Em seguida transfira esta solução para o Béquer de 250 mL; 6-O tubo formado de papel é colocado no Béquer de 250 mL; 7- Tampe o béquer com um vidro de relógio, e aguarde 5 minutos; 8- Retire o tudo de papel do Béquer e rapidamente faça uma marca (agora, sem retirar os grampos) com lápis indicando o nível que o solvente atingiu. Deixe o papel secando ao ar por 5 minutos; 9- Observe, desenhe e anote as cores e posições; 10- Leve o tubo de papel para a capela e coloque-o em um Béquer de 1000 mL contendo um chumaço de algodão embebido em hidróxido de amônio (revelador); 11- Após 15 minutos retire o papel do Béquer, abra o papel e marque com lápis os pontos centrais das manchas (Faça isto rápido, pois as manchas devem desaparecer logo). 12- Calcule o fator Rf para todas as manchas; 10-Discuta os resultados observados; 6.3: Registro e discussão dos resultados 1ª Parte) Desenhe o resultado observado ao lado e calcule o Rf: Rf (alranjado de metila) = Rf (azul de metileno) = 2ª Parte) Desenhe o resultado observado nas figuras abaixo: Antes de colocar na capela Após retirar da capela Rf(Fe) = Rf(Mn) = Rf(Co) = Rf(Cu) = Referências: 1) H. Lucélia, R. Rosecler. Uso da cromatografia em papel para revelar as misturas de cores das canetinhas tipo hidrocor em diferentes fases estacionárias. Revista Destaques Acadêmicos, Edição Especial, 2013 - Feira de Ciências/Univates. 2) SKOOG, Douglas A. Princípios de Análise Instrumental. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. 3) Cromatografia em Papel: Princípio, Funcionamento e Aplicações. Disponível em https://www.engquimicasantossp.com.br/2012/06/cromatografia-em-papel.html. Acesso em 30 de junho de 2021. 4) Fundamentos de Química Experimental. Maurício Gomes Constantino e outros. Edusp, 2ª edição, 2011. 5) Química Analítica Qualitativa. Arthur I. Vogel. Mestre Jou, 5ª edição, 1981. https://www.engquimicasantossp.com.br/2012/06/cromatografia-em-papel.html
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