[Cromatografia Gasosa] Colóquio - Cromatografia Gasosa

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QFL 0238 – Química Analítica Instrumental
Cromatografia GasosaCromatografia Gasosa
Mauro Sérgio Ferreira Santos 
msboanova@yahoo.com.br 
Bloco 12 superior, sala 1270 2013
Princípios das Separações 
Cromatográficas
t0 t1 t2 t3
Amostra constituída de 
t = tempo; t3 > t2 > t1 > t0
• Tempo de retenção: (tR)
• Coeficiente de partição: S
C
=K
Parâmetros Fundamentais
• Coeficiente de partição: 
• Fator de retenção: ou 
• Fator de separação: ou 
M
S
C
C
=cK
M
S
V
VKk =
M
MR
t
 t- t
=k
a
b
k
k
=α
MaR
MbR
t - )(t
t - )(t
=α
• Número de pratos teóricos:
• Altura de um prato teórico:
N
LH =
( )122 RR ttR −=
Parâmetros Fundamentais
2
b
R
w
tN 





=16
• Resolução:
( )
21
122
bb
RR
s
ww
tt
R
+
−
=
Classificação
• De acordo com o sistema cromatográficoDe acordo com o sistema cromatográfico
•• Em ColunaEm Coluna
• Cromatografia Líquida (CL)
• Cromatografia Gasosa (CG)
• Cromatografia com Fluído Supercrítico (CFS)• Cromatografia com Fluído Supercrítico (CFS)
•• PlanarPlanar
• Cromatografia em Camada Delgada (CCD)
• Cromatografia em Papel (CP)
Classificação
• De acordo com a Fase EstacionáriaDe acordo com a Fase Estacionária
• Líquida
• Sólida
• Quimicamente Ligadas
• De acordo com o mecanismo de separaçãoDe acordo com o mecanismo de separação
• Por Adsorção
• Por Partição
• Por Troca Iônica
• Por Afinidade
Cromatografia Gasosa
Fatores que influenciam a separação:Fatores que influenciam a separação:
• Interação do analito com a fase estacionária;
• Temperatura da coluna;
• Pressão de vapor dos analitos;
• Vazão do gás de arraste.
1
2
6
1 – Reservatório de gás e 
controles de vazão/pressão.
2 – Injetor (Vaporizador) de 
amostra.
Componentes Básicos
3 4
5
3 – Coluna Cromatográfica e 
Forno da coluna.
4 – Detector.
5 – Eletrônica de tratamento 
(Amplificação) de sinal.
6 – Registro de sinal.
Gás de Arraste
CARACTERÍSTICAS:
Quimicamente inerte: Não deve interagir com a amostra , nem com a fase 
estacionária;
Alta pureza: Livre de impurezas que possam reagir com a amostra:
Ex: O2, H2O2 (Oxida a fase estacionária)
Hidrocarbonetos (Ruído no sinal do DIC)
Alguns gases utilizados: N2, Ar, H2, He
A escolha do gás de arraste depende do sistema de detecção utilizado 
TCD He, N2
FID N2, H2
ECD N2, Ar + 5% CH4
Injeção
• Injeção de amostra para dentro da fase móvel sem dispersão da amostra
ou tailing (efeito cauda);
• Vaporizar todos solutos instantaneamente sem decomposição térmica;
• Evitar difusão de componentes da amostra na fase móvel;
• Não tenha contaminação da amostra;
• Não tenha perda da amostra.
• A temperatura do injetor deve ser alta o suficiente para garantir
que a amostra seja vaporizada;
• CONDIÇÃO PADRÃO: Tinj: 50 °C acima do P.E. da espécie menos
volátil;
Injeção
volátil;
• Volume de injeção: Depende da natureza da amostra e da coluna
utilizada.
Injetor
• Com divisão de fluxo (split injection): se a quantidade do analito for > 0,1 
% da amostra.
• Sem divisão de fluxo (splitless injection): para análises-traço analito < 
0,01% da amostra.
• Na coluna (On-column injection): para amostras que decompõem acima 
do ponto de ebulição do analito.
Injeção
• Microsseringas para injeção da amostra.
• Geralmente 1 µL, 5 µL e 10 µL
Colunas
EMPACOTADA
∅∅∅∅ = 3 a 6 mm
L = 0,5 m a 5 m
Recheada com sólido pulverizado 
(FE sólida ou FE líquida 
depositada sobre as partículas do depositada sobre as partículas do 
recheio)
CAPILAR
∅∅∅∅ = 0,1 a 0,5 mm
L = 5 m a 100 m
Paredes internas recobertas com 
um filme fino (fração de µµµµm) de FE 
líquida ou sólida
• Um sólido adsorvente (Cromatografia Gás-Sólido) ;
• Um filme de um líquido pouco volátil (Cromatografia Gás-Líquido),
suportado sobre um sólido inerte (coluna empacotada ou
Fase Estacionária
suportado sobre um sólido inerte (coluna empacotada ou
recheada) ou sobre a própria parede do tubo (colunas capilares).
mais comum
Fase Estacionária
• carvão ativo, sílica,
peneiras moleculares
e polímeros porosos:
• Mais utilizadas:
separação de gases e 
compostos de baixa massa 
molar
Silicones - polidimetilsiloxano
• Mais utilizadas:
Silicones - polidimetilsiloxano
Poliglicóis - polietilenoglicol
[Si(CH3)2O]
[CH
OH
CH]
OH
Além da interação com a FE, o tempo que um analito demora para
percorrer a coluna depende de sua PRESSÃO DE VAPOR (p0).
Temperatura
Temperatura da Coluna
Temperatura
da
coluna
Pressão
de
vapor
Velocidade
de
eluição
ANALITO ELUI MAIS RAPIDAMENTE 
(MENOR RETENÇÃOMENOR RETENÇÃO)
Forno do CG
• Ampla faixa de temperatura;
• Temperatura independente dos demais módulos;
• Aquecimento e resfriamento rápido;
• Temperatura uniforme, estável e reprodutível em seu interior.
Detectores
DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS (DCE OU ECD): Supressão
• DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA (DCT OU TCD):
Variação da condutividade térmica do gás de arraste.
• DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA (DIC OU FID): Íons gerados
durante a queima dos eluatos em uma chama de H2 + ar.
• DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS (DCE OU ECD): Supressão
de corrente causada pela absorção de elétrons por eluatos altamente
eletrofílicos.
• ESPECTRÔMETRO DE MASSAS (GC-MS): Um dos detectores mais
poderosos para a cromatografia gasosa é o espectrômetro de
massas. É seletivo ou específico quando monitora-se um fragmento
de determinada razão m/z.
Detectores
• DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA (DIC OU FID):
Apenas o gás de arraste proveniente 
da coluna
Quando hidrocarbonetos eluem da 
coluna, geram íons e elétrons 
durante a pirólise, e a corrente 
elétrica resultante é medida.
• Similaridade à substância analisada;
• Tempo de retenção próximo;
Padronização Interna
• Não reagir com a substância ou outro componente da matriz,
• Não fazer parte da amostra;
• Ficar separada de todas as demais substâncias presentes na
amostra.
• Melhora precisão e exatidão dos resultados;
• Elimina possíveis variações experimentais.
analitodosinal
=R
Padronização Interna
PIdosinal
analitodosinal
=R
Determinar acetona (propanona) em removedor de esmalte:
Experimento
Obs: TRAZER UMA AMOSTRA DE ACETONA (REMOVEDOR DE ESMALTE)
Equipamento:
• Simplicity-Wax (Polietilenoglicol) de 30m x 0,25mm x 0,25µm;
• Injetor split/splitless
• Detector de ionização em chama (FID) formada por ar /H2; 
• N2 como gás de arraste
Experimento
Cromatógrafo a gás Shimadzu, modelo GC-17A
Parâmetros:
• Temperatura do Forno 100 ºC
• Temperatura do Injetor 210 ºC
Experimento
• Temperatura do Detector 210 ºC
• Vazão 1,4 mL/min
• Split 1:200
• Tempo total 10,0 min
Referências
• SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. A., Principles of Instrumental Analysis, 5th edition.
• COLLINS, C.H.; BRAGA, G.L., Introdução aos Métodos Cromatográficos, 2a ed., Edit. UNICAMP, 
Campinas, 1987.
• SMITH, R.M.; Gas and Liquid Chromatography in Analytical Chemistry, Wiley, New York, 1988.
• SEWELL, P.A; CLARKE, B.; Chromatographic Separations, Wiley, Chichester, 1987 (Analytical 
Chemistry by Open Learning).• Augusto, F.; Cromatografia a Gás: Curso em Diapositivos (www.chemkeys.com.br acessada 
em setembro de 2010).em setembro de 2010).
• Valente, A. L. P.; Riedo, C. R. F.; Augusto, F.; Análise Quantitativa por Cromatografia 
(www.chemkeys.com.br acessada em setembro de 2010).
• RIBANI, M.; Bottoli, C. B. G.; COLLINS, C. H.; JARDIM, I. C. S. F. Quim. Nova, Vol. 27, No. 5, 771-
780, 2004.
• Araujo, A.S., Pedroso, R.C., Braz J. Pharm Sci, 37 (3) p.321, 2001. 
(http://www.rbcf.usp.br/edicoes/Volumes/V37N3/PDF/v37n3p321-328.pdf)
• Garcia, P.R., Yonamine, N., Moreau, R.L.M., Braz J. Pharm Sci, 41 (3) p.351, 2005. 
(http://www.scielo.br/pdf/rbcf/v41n3/a08v41n3.pdf)
• Pentaeado, J.C.P., Magalhães, D., Masini, J.C., Quim Nova, 31 (8) p. 2190, 2008. 
(http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422008000800047&script=sci_arttext)