Apostila Módulo 5 (1) cromatografia

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Apostila
Módulo 5
Maria de Lourdes M. de Souza 
Doutora em Química de Produtos Naturais
Monalisa Santana C. de Jesus
Mestre em Química
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★ Cromatografia Gasosa
★ Sistema de Gases
★ Injetores
★ Colunas 
★ Detectores
Módulo 5
Cromatografia Gasosa
Método de separação cromatográfico onde a fase móvel (FM) 
é um gás inerte (H2, He ou N2).
Pode analisar qualquer substância volatilizável e/ou 
termicamente estável.
Gás 
de
Forno
Injetor
Detector
Coluna Processador de dados
Regulador de 
pressão
de dois 
estágios
A
R
R
A
S
T
E
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Cromatografia Gasosa
O que analisar?
★Substâncias volatilizáveis de ponto de ebulição de 
até 350oC de pesos moleculares menores que 500Da,
★Substâncias que possam produzir derivados 
volatilizáveis e
★Substâncias termicamente estáveis nas condições de 
trabalho
GÁS DE ARRASTE ou
GÁS CARREADOR
 Impurezas típicas
H2O e O2 - Hidrolisa/Oxida a fase 
estacionária (FE) e
são incompatíveis com DCE
Hidrocarbonetos - Ruído no DIC
Inerte - com a amostra, coluna e 
superfícies do equipamento e
Puro
Gás Código Composição 
percentual
Teores 
máximos de O2
Umidade
Hélio Laranja 99,995 5 ppm 3 ppm
Hidrogênio Amarelo 99,970 5 ppm 10ppm
Nitrogênio Cinza 99,995 5 ppm 10 ppm
Ar sintético Vermelho - - - 20% 10 ppm
Fonte: Cortez (2008).
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Cromatografia Gasosa
Injetores ou vaporizadores
“on-column”
Split/Splitless
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Septo na Cromatografia Gasosa
É Necessário:
 Fazer trocas regulares;
 Evitar sangramento;
 Usar purga do septo;
 Observar os limites de temperatura.
Problemas com o septo podem acarretar:
 Vazamentos;
 Decomposição;
 Perda de amostras;
 Redução de vazões e;
 Picos fantasmas.
Injetor Split/Splitless
Split: a maior parte da amostra 
vaporizada segue para a purga da 
válvula de split;
- Amostras concentradas onde a 
diluição com solvente é impossível 
particularmente devido a co-eluição.
Splitless: A maior parte da amostra 
vaporizada segue para dentro da coluna 
capilar;
- Amostras diluídas, ou análises de traços;
- Análise de ampla faixa de ponto de 
ebulição e polaridade;
- Adequado para análise de amostras 
complexas (multicomponentes).
52 mL/min
1 mL/min
1 mL/min
51 mL/min
0 
mL/min
52 mL/min
1 mL/min
50 mL/min
1 mL/min
1 mL/min
50 
mL/min
50 mL/min
Fonte: Adaptado de Cortez (2008).
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Colunas da CG
 Colunas empacotadas
 Colunas Capilares
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Análises isotérmicas
Misturas complexas separadas isotermicamente 
(constituintes com volatilidades muito diferentes)
★ Substâncias mais voláteis 
são separadas
★ Substâncias menos voláteis 
demoram a eluir, saindo com 
picos mal definidos.
★ Substâncias mais voláteis 
não são separadas
★ Substâncias menos voláteis 
eluem mais rapidamente
Programação linear de temperatura
Pode-se obter melhor separação dos componentes da 
amostra complexa variando-se linearmente a temperatura 
do forno durante a separação, além de reduzir o tempo da 
análise.
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Programação linear de temperatura
A) Isotérmico de 45ºC.
A) Isotérmico de 145ºC.
A)Programação de 30 a 180ºC.
Análise com programação de 
temperatura
Determinação das condições de análises, inclusive isotérmicas;
Tempo de análise reduzido;
Limite de detecção e precisão da medida do pico são melhorados;
Velocidade de injeção não precisa ser tão rápida;
Transformações químicas dos componentes instáveis são 
minimizados.
Fonte: Almeida (2020).
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Fases Estacionárias Sólidas na CG
★ Partículas finas com grandes áreas superficiais:
• diâmetros de partículas típicos de 105μm a 420μm
• com até 100 m2/g de área superficial
★ Grande número de sítios ativos (-OH; pares de elétrons, ...)
★ O fenomeno físico-químico responsável pela interação do 
analito e FE sólida é a ADSORÇÃO
Característica de uma FE ideal para CG
 Ampla faixa de temperatura de uso: maior 
flexibilidade para otimização da separação;
 Boa estabilidade química e térmica: maior 
durabilidade da coluna, que não reage com 
componentes da amostra;
 Pouca viscosidade: colunas mais eficientes (menor 
resistência à transferência do analito ente as fases);
 Disponível em alto grau de pureza: colunas 
reprodutíveis, com ausência de “picos fantasmas” no 
cromatograma.
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Fases Estacionárias (FE) Líquidas da CG
 Filmes espessos de FE líquida;
 Grande superfície líquida exposta ao gás de arraste;
 Interação forte entre o analito e a FE líquida (grande 
solubilidade);
 O fenômeno físico-químico responsável pela interação 
do analito + FE líquida é a ABSORÇÃO.
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Características ideais de um 
detector para CG
O detector é a parte do equipamento que permite “ver” e localizar 
no tempo e espaço a passagem de cada substância da amostra na 
saída da coluna cromatográfica. O detector transforma a variação 
da concentração do analito em um sinal elétrico proporcional.
★ Sensibilidade e seletividade adequada 
★ Boa estabilidade e reprodutibilidade 
★ Resposta em uma ampla faixa linear 
★ Faixa de temperatura desde a ambiente até 400oC 
★ Resposta rápida independente da vazão
★ Não destruir a amostra
★ Similaridade de resposta a todos os solutos
Principais detectores utilizadosem CG
1. Detector por Condutividade Térmica (DCT ) ou 
Thermal Condutivity Detector (TCD);
2. Detector por Ionização de Chama (DIC) ou
Flame Ionization Detector (FID);
3. Detector Termoiônicos / Detector de Nitrogênio e Fósforo 
(DNF) ou Nitrogen and Phosphorous Detector (NPD);
4. Detector de Captura de Elétrons (DCE) ou 
Electron Capture Detector (ECD);
5. Detector por Espectrometria de Massas (EM) ou 
Mass Spectrometer Detector (MS);
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★ Os filamentos são montados numa ponte de Wheaststone 
que transforma a diferença de resistência quando da eluição 
da amostra numa diferença de voltagem. 
Detector por Condutividade Térmica 
Detector por Condutividade Térmica 
Princípio: um corpo quente perde calor a uma velocidade que 
depende da composição dos gases que o circundam.
 Seletividade : UNIVERSAL
 Sensibilidade e linearidade: ótima!
 A área dos picos depende MUITO da vazão do gás de arraste! 
Fonte: Cortez (2008).
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Detector de Nitrogênio e Fósforo
Modificação do DIC;
 Altamente seletiva para compostos orgânicos 
nitrogenados e fosforados; 
 Ideal para análise de pesticidas.
Fonte: Cortez (2008).
Detector por Ionização em Chama
Princípio: Formação de íons quando a substância 
orgânica é queimada em uma chama de H2 e O2.
 O efluente da coluna é misturado 
com H2 e O2 (ar) e é queimado. 
 Como numa chama H2 + O2 não 
existem íons, ela não conduz 
corrente elétrica.
 Quando uma substância orgânica 
elui, ela é queimada formando íons 
que conduzem corrente elétrica.
AR
Efluente da coluna 
H2 (make up) Fonte: Cortez (2008).
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Princípio: Supressão de um fluxo de elétrons lentos causada 
pela sua absorção por espécies nucleofílicas.
Uma fonte radioativa de 3H ou 63Ni emite partículas beta 
(elétrons de alta velocidade). 
Detector de Captura de Elétrons
Anodo 
(fonte radioativa β – emissora)Saída de gases
Cavidade
Catodo
Coluna 
Cromatográfica
Detector de Captura de Elétrons
Características: radioativo, não destrutivo e sensível a 
substâncias cloradas.
Fonte: Cortez (2008).
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Espectrometria de Massas
Técnica que analisa íons em fase gasosa, separa 
esses íons pela sua razão massa/carga (m/z), 
identifica e quantifica a abundância de seus 
respectivos íons m/z.
Antes da separação no MS as moléculas devem 
ser convertidas em íons;
Os íons são separados em função de suas razões 
massa-carga (m/z).
Espectrometria de Massas
O ponto de partida no EM é a formação de íons no estado gasoso,
Inlet
Fonte de 
íons
Analisador
(m/z) Detector
Espectro de massas
e/ou Cromatograma
 Seringa
 Bomba
 CG
 CL
 Quadrupolo
 TOF
 Ion Trap
 FT-ICR
 Campo Magnético
 EI
 CI
 MALDI
 ESI
 APCI
 APPI
Sistema 
de dados
Alto vácuo (10-5 a 10-6mbar)
 Multiplicador de elétrons
 Prato de microcanais (MCP)Detector
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Espectrometria de Massas
★ O grande progresso para análise de misturas complexas ,
surgiu com o acoplamento da cromatografia gasosa de alta
resolução ao Espectrômetro de Massas
★ Essa técnica faz uso total do poder de separação da
cromatografia gasosa de alta resolução juntamente com a
informação estrutural derivado do espectrômetro de massas,
que um sistema computadorizado, permite a aquisição e o
armazenamento de centena de espectros que podem ser
comparados com os espectros reunidos na espectrotecas
(NBS e WILEY), CD ROM (NIST) e a literatura.
★ No entanto, a ordem de volatilidade do índice de retenção
continua como a ferramenta fundamental para uma completa
análise dos elementos existentes em um óleo essencial, já que
alguns monoterpenos e sesquiterpenos têm características
espectros de massas idênticos.
Referências
alpha cubebene. In: Livro de Química na Web, SRD 69. National Institute of Standards and
Technology (NIST). Secretary of Commerce on behalf of the United States of America. 2018. Disponível
em: https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C17699148&Mask=200. Acesso em: 14 abr. 2021.
ALMEIDA, A.; QUARESMA, C.; OLIVEIRA, E.; HERNANDEZ, J.; REYMÃO, T; PAIXÃO T. Métodos 
Cromatográficos. Pará. Disponível em: https://pt2.slideshare.net/Julai1991/mtodos-
cromatogrficos?qid=a62ae5cc-4e53-4cfe-a0cb-85b9572cbccb&v=&b=&from_search=1. Acesso em: 25 
nov. 2020. 74 slides, online.
COLLINS, C. H.; BRAGA, G. L.;BONATO, P. S.(org.) Fundamentos de cromatografia. 5. ed. 
Campinas: Editora da UNICAMP, 2006. 452 p.
CORTEZ, B. Introdução aos métodos cromatográficos: análise instrumental. 2008. 126 slides. Slide 
35. Disponível em: http://pt.slideshare.net/b.cortez/cromatografia-princpios-cg. Acesso em: mar. 2021.
gama langene: In: Livro de Química na Web, SRD 69. National Institute of Standards and Technology 
(NIST). Secretary of Commerce on behalf of the United States of America. 2018.
Disponível em: https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C14912448&Units=SI&Mask=200#Mass-
Spec 
INTRODUÇÃO aos métodos cromatográficos. Disponível em: 
https://www.slideshare.net/IsabelleMacedo/cromatografia-64106182. Acesso em: 19 fev. 2020. 130 
slides. slide 45. online.
MAY, T. Cromatografia gasosa e espectometria de massas . 2016. 1 fotografia. Color. Banco 
Multimídia Embrapa. Brasília, DF: Embrapa. (Embrapa Agroindústria de Alimentos). Img. 
6741. Disponível em: http://sistemas.sede.embrapa.br/bme/handle/item/2901. Acesso em: 9 abr. 2021.
.
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Equipe responsável 
Embrapa Agroindústria de alimentos
Nome Atribuição
Maria de Lourdes Mendes de Souza Gestora do projeto do curso, Conteudista, 
Diagramadora e Produtora de vídeo
Monalisa Santana Coelho de Jesus Conteudista e Diagramadora
Rosemar Antoniassi Conteudista e Revisora de texto
André Luis do Nascimento Gomes Programação Visual, Gestor da Marca e 
Comunicação
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Comunicação
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