aula+cromatografia EQ

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

CROMATOGRAFIA
Engenharia Química
Análise Instrumental
Cromatografia
Método físico-químico de separação.
Fundamentação: migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis:
 -fase móvel e fase estacionária. 
A grande variedade de combinações entre as fases uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.
Origem do termo CROMATOGRAFIA
1906: atribuída ao botânico russo Michail Semenovich Tswett ao descrever suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas (Química de Produtos Naturais).
A passagem de éter de petróleo (fase móvel) através de uma coluna de vidro preenchida com carbonato de cálcio (fase estacionária), à qual se adicionou o extrato, levou à separação dos componentes em faixas coloridas.
3
Histórico:
M. TSWEET (1903): Separação de misturas de pigmentos vegetais em colunas recheadas com adsorventes sólidos e solventes variados.
éter de
petróleo
CaCO3
mistura de
pigmentos
pigmentos
separados
Cromatografia =
kroma [cor] + graph [escrever]
(grego)
“o registro da cor”
Definição:
É um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura por interação entre uma fase estacionária e uma fase móvel.
Fase Estacionária: sólido (ou líquido impregnado com sólido) que permanece dentro da coluna de separação.
Fase Móvel: solvente (gás ou líquido) que se move através da coluna, carregando os solutos.
Princípio:
Fase Estacionária
Sólido (ou líquido impregnado com sólido) que permanece dentro da coluna de separação.
 celulose
      carvão ativado
 óxido de silício (sílica gel) SiO2
      oxido de alumínio (alumina) Al2O3
      celite
      poliamida
      óxido de magnésio
      sulfato de cálcio
      silicato de magnésio
      açúcar
      amido
Fase Móvel
Solvente (gás ou líquido) que se move através da coluna, carregando os solutos. Denominado Eluente 
 éter de petróleo O eluente pode ser um solvente
 benzeno puro ou uma mistura de solventes.
      cicloexano 
      clorofórmio Exemplos:
      diclorometano acetato de etila : hexano
      acetona 90% 10%
      metanol 80% 20%
      tetracloreto de carbono 70% 30%
      éter etílico 60% 40%
      acetato de etila 50% 50%
      etanol 
 ácido acético água (70%) : metanol (25%) :
 água destilada acetona (5%) 
Tipos de Cromatografia
- Cromatografia em papel
- Cromatografia em camada delgada
- Cromatografia em coluna
- Cromatografia gasosa
- Cromatografia líquida
- Cromatografia supercrítica
Classificação pela forma física do sistema cromatográfico
Em relação à forma física do sistema, a cromatografia pode ser subdividida em cromatografia em coluna e
cromatografia planar. 
Planares: cromatografia em papel (CP), cromatografia por centrifugação (Chromatotron) e cromatografia em camada delgada (CCD).
Em coluna: líquida clássica (CLC), cromatografia líquida
de alta eficiência (CLAE) e cromatografia gasosa (CG).
Classificação pela forma física do sistema cromatográfico
2. Classificação pela fase móvel empregada
Cromatografia gasosa (CG), cromatografia líquida (CL)
e a cromatografia supercrítica (CSC).
3. Classificação pela fase estacionária utilizada
Sólidas; líquidas; quimicamente ligadas.
4. Classificação pelo modo de separação
Adsorção, partição, troca iônica, exclusão e afinidade, ou ainda misturas desses mecanismos.
12
13
A cromatografia se classifica quanto à natureza da fase estacionária e quanto ao 
processo de separação, dos quais cinco modos podem ser especificados:
Classificação pelo modo de separação
ADSORÇÃO
PARTIÇÃO
TROCA IÔNICA
EXCLUSÃO
AFINIDADE
14
ADSORÇÃO
 
Baseia-se em repetidas etapas de adsorção e desorção das substâncias dissolvidas na fase móvel, sobre a fase estacionária. É característica da cromatografia onde a fase estacionária é um sólido e a fase móvel é líquida, formada por um único solvente ou mistura de solventes.
 
                                                                                     
 
    Pode ser de dois tipos: fase normal e fase reversa.
Utilização: Separar e purificar compostos orgânicos e organometálicos.
15
FASE NORMAL 
A fase estacionária é de natureza fortemente polar (por exemplo, sílica) e a fase móvel é apolar (por exemplo hexano). Amostras polares são retidas mais tempo na coluna do que amostras apolares.
 
FASE REVERSA
A fase estacionária tem natureza apolar (por exemplo, hidrocarbonetos) e a fase móvel é um líquido polar, como água ou álcool. Neste caso, materiais apolares ficam retidos por mais tempo. A fase móvel pode ser modificada ajustando-se a polaridade. No modo normal, isto pode ser feito adicionando solventes mais polares, enquanto que na fase reversa, coloca-se solventes apolares.
16
PARTIÇÃO
 
Baseia-se nas diferentes partições de um soluto entre dois solventes miscíveis, onde um solvente é a fase estacionária e o outro é a fase móvel. A fase estacionária polar ou apolar, se dispõe como um filme sobre um suporte sólido que serve de recheio para uma coluna. A fase móvel então, é passada através da coluna.
 
                                                                                                                   
 
    Pode ser de dois tipos: fase normal e fase reversa.
Utilização Separar e purificar compostos orgânicos e organometálicos.
Principio da CG em coluna capilar.
17
TROCA-IÔNICA
 
A fase estacionária tem na superfície uma carga iônica oposta à carga da amostra. Esta técnica é usada quase que exclusivamente com amostras iônicas e ionizadas. Quanto maior a força da carga da amostra, mais fortemente essa amostra será atraída pela fase estacionária, e, portanto, mais demorada será a eluição dessa amostra.
                                                                                                 
Utilização: Purificação de antibióticos e de proteínas.
18
EXCLUSÃO MOLECULAR
 
A coluna é constituída por um material com o tamanho dos poros precisamente controlados, e os componentes da amostra são separados de acordo com o tamanho molecular. Por razões históricas, esta técnica é chamada de filtração em gel ou cromatografia em gel, embora a fase estacionária não se restrinja  a um “gel”.
 
                                                                                                                   
Utilização: Fracionar e purificar proteínas. Separar polímeros (GPC).
19
AFINIDADE
 
Separa moléculas com afinidades diferentes pela fase estacionária. Adsorção e dessorção altamente seletivas (chave-fechadura).                
                                                                                                                                   
Utilização: Separação antígeno e anticorpo, nucleotídeos.
Tipos de Cromatografia
- Cromatografia em papel
- Cromatografia em camada delgada
- Cromatografia em coluna
- Cromatografia gasosa
- Cromatografia líquida
- Cromatografia supercrítica
Técnica de partição líquido–líquido, estando um deles fixado a um suporte sólido. Baseia-se na diferença de solubilidade das substâncias em questão entre duas fases imiscíveis, sendo geralmente
a água um dos líquidos. O solvente é saturado em água e a partição se dá devido à presença de água em celulose (papel de filtro). 
Análise qualitativa: Rf (fator de retenção); 
 Rf = distância percorrida pela substância
 distância percorrida pela fase móvel
Cromatografia em Papel (CP)
http://www.youtube.com/watch?v=ztCDpu83mec
Cromatografia em Papel (CP)
Fase estacionária:
Papel (celulose)
Moléculas Polares
Cromatografia em Papel (CP)
23
PREPARAÇÃO DE UMA CORRIDA CROMATOGRÁFICA
Cromatografia em Papel (CP)
24
RESULTADO DE UMA CORRIDA
Cromatografia em Papel (CP)
25
Separação dos pigmentos de canetas hidrocor
Teoria da Partição
 
    Um dos aspectos mais importantes da cromatografia é que, em um determinado sistema cromatográfico, o movimento relativo de um composto em relação à frente do solvente é uma propriedade característica e reprodutível. Nas cromatografias em papel e em camada delgada expressa-se este movimento como um valor de Rf (Rate of Flow, “taxa de fluxo”). Matematicamente este valor é definido como a razão entre a distância percorrida pela mancha e a distância percorrida pelo solvente.
                                                                                                             
     Em condições idênticas de trabalho (temperatura, solvente e umidade constantes) o Rf serve para caracterizar e identificar substâncias. A medida é feita entre a linha de base (ponto de aplicação da amostra) até o centro da mancha em estudo. O valor obtido é comparado aos tabelados na literatura, podendo servir para identificar determinada substância.
Cromatografia em camada delgada (CCD)
Cromatografia em camada delgada (CCD)
Fase estacionária: lâmina de vidro, alumínio ou plástico recoberta com uma fina camada de adsorvente. A espessura da camada varia de 0,1 a 2,0mm, dependendo da finalidade a que se destina, comumente 0,25mm.
Esta técnica é similar a realizada em papel, mas conduz a resultados mais perfeitos e eficientes de separação, em função do maior tempo de análise.
 
Os adsorventes podem ser:
      óxido de silício (sílica gel) SiO2
      oxido de alumínio (alumina) Al2O3
      celite
      poliamida
      celulose
      carvão ativado
      óxido de magnésio
      sulfato de cálcio
      silicato de magnésio
      açúcar
      amido
Técnica de adsorção líquido–sólido. A separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes de uma mistura pela fase estacionária (geralmente sílica gel).
Cromatografia em camada delgada (CCD)
Técnica de adsorção líquido–sólido. A separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes de uma mistura pela fase estacionária (geralmente sílica gel).
Cromatografia em camada delgada (CCD)
30
Cromatografia em camada delgada (CCD)
31
 
A identificação da substância pode ser feita por visualização direta (quando possuem cor) ou pela utilização de reveladores adequados como: lâmpada de UV, vapores de iodo, ninidrina ou outros reveladores que são vaporizados no papel.
31
Cromatografia em camada delgada (CCD)
Revelação: UV, I2, etc
32
Cromatografia em coluna (CC):
Técnica é muito utilizada para isolamento de produtos naturais e purificação de produtos de reações químicas. 
As fases estacionárias mais utilizadas são sílica e alumina
http://www.youtube.com/watch?v=HMg8ZW6K9lU
https://www.youtube.com/watch?v=Vo_-Zov2NEE
33
Cromatografia em coluna (CC):
Consiste em uma coluna de vidro, metal ou plástico, preenchida com um adsorvente adequado. O adsorvente pode ser colocado na coluna diretamente (seco) ou suspendido em um solvente adequado (geralmente o próprio eluente a ser usado no processo de separação). Os principais adsorventes normalmente utilizados são a sílica gel, a alumina, o carbonato de cálcio, o óxido de magnésio, o carvão ativado, a sacarose e o amido, entre outros. 
34
Cromatografia em coluna (CC):
A substância a ser separada ou analisada é colocada na coluna pela parte superior e o eluente é vertido após, em quantidade suficiente para promover a separação. A coluna pode ser um simples tubo de vidro, aberto em ambas as extremidades, ou semelhante a uma bureta. Em alguns casos aplica-se vácuo pela parte inferior da coluna ou uma ligeira sobrepressão pela parte superior da mesma.
 
Quando a amostra a ser analisada possui cor, pode-se visualizar as diferentes zonas coloridas descendo pela coluna, que são recolhidas, separadamente, pela extremidade inferior.
 
Quando a amostra não possui cor, recolhem-se várias frações iguais de eluente, testando-as quanto à presença ou não de substâncias dissolvidas através do uso de reveladores adequados (luz UV, reveladores químicos, etc.).
35
Cromatografia em coluna (CC):
FASE ESTACIONÁRIA SÍLICA GEL –INTERAÇÕES 
(placa de CCD e coluna)
 
A sílica gel é uma fase estacionária com habilidade de realizar ligações de hidrogênio. Compostos como cetonas, ésteres e éteres, entre outros, ficam mais tempo retidos na fase estacionária através de ligações de hidrogênio do tipo aceptor. Já compostos como, por exemplo, álcoois e ácidos carboxílicos, interagem com a fase estacionária duplamente, ou seja, são doador e aceptor de hidrogênios, desta forma o tempo de retenção na sílica gel  será maior.
   
36
Cromatografia em coluna (CC):
Um exemplo de aplicação da cromatografia em coluna é a separação dos pigmentos do espinafre.
37
b-caroteno
clorofila a
clorofila b
xantofila
espinafre
37
Cromatografia em coluna (CC):
Um exemplo de aplicação da cromatografia em coluna é a separação dos pigmentos do espinafre.
38
Fases do mesmo composto misturadas:
38
Cromatografia em coluna (CC):
Um exemplo de aplicação da cromatografia em coluna é a separação dos pigmentos do espinafre.
39
Fases recolhidas da colunas:
39
	FE – sílica e alumina;
	FM – eluente; 
	PRINCÍPIO: adsorção
Cromatografia em coluna (CC)
Cromatografia em coluna (CC)
Cromatografia em coluna (CC):
42