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CROMATOGRAFIA SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO GROSSO CAMPUS BELA VISTA DEPARTAMENTO DE ENSINO Profa. Adriana de Paula Cardoso Siqueira dridpaula@hotmail.com ✓ A palavra cromatografia é de origem grega (kromatos – cor; graphos – escrita) e foi usada pela 1ª vez em 1906, pelo botânico russo Mikhael Tswett, para descrever a separação de pigmentos de plantas em zonas de cores distintas. CROMATOGRAFIA ✓ A partir de 1906 o uso da cromatografia se tornou popular como um método de identificação e de separação de substâncias. ✓ Atualmente, o método aplica-se também a substâncias incolores, porém o nome original foi mantido. HISTÓRICO ✓A separação dos componentes pode ser verificada por meio de faixas coloridas na coluna ✓ EXPERIMENTO: Separar pigmentos de folhas verdes usando uma coluna empacotada com CaCO3 (fase estacionária) e éter de petróleo (fase móvel). À medida que a fase móvel percorre a fase estacionária, os componentes da mistura vão interagir de maneira distinta com a fase estacionária, e essa diferença de interação provoca a separação dos componentes. • Técnica de separação de misturas com base nas características físico-químicas de cada molécula ➢ FUNDAMENTO DA TÉCNICA CROMATOGRAFIA FASE ESTACIONÁRIAFASE MÓVEL Fase que se move é denominada Fase que NÃO se move é denominada LÍQUIDOS OU GASES SÓLIDOS OU LÍQUIDOS Fase estacionária Fase móvel PRINCÍPIO BÁSICO DA CROMATOGRAFIA ✓ Transporte dos componentes de uma amostra por uma fase móvel através de uma fase estacionária REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UMA SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA F. Móvel F. Estacionária Analitos ✓Identificação de compostos, por comparação com padrões previamente existentes ✓Purificação de compostos, separando-se de substâncias indesejáveis ✓Separação dos componentes de uma mistura ✓Em análises qualitativas e quantitativas APLICAÇÕES DA CROMATOGRAFIA EXEMPLOS ✓Purificação de produtos farmacêuticos ✓ Industria Farmacêutica – verificação da pureza de medicamentos, identificação de compostos ativos, controle de qualidade ✓ Indústria de alimentos: detecção de resíduos de pesticidas em alimentos e análise de alimentos ✓Monitoramento ambiental: determinação de resíduos de pesticidas em águas ou esgotos CROMATOGRAFIA Indústria petroquímica Veterinária Farmacêutica Alimentícias Forense Ambiental Ciência e Pesquisa ➢ Maior variedade de aplicações ➢ Identificação de analitos em baixas concentrações ➢ Quantidades pequenas de amostras tanto para fins quantitativos quanto qualitativos ➢ Maior sensibilidade e repetibilidade VANTAGENS ➢ Amostras altamente complexas Tipos de cromatografia CROMATOGRAFIA PLANAR C. PAPEL C. C. DELGADA COLUNA F. M. GASOSA F. M. LÍQUIDA C. GASOSA CLAE • É um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, preferencialmente utilizado para análise qualitativa • Técnica de separação é de partição líquido-líquido, ou seja, os componentes de uma mistura são separados pela suas diferenças de solubilidade nas duas fases estacionária e móvel ✓ CROMATOGRAFIA EM PAPEL (CP) • A solubilidade é a propriedade em que um componente da mistura se dissolve na fase móvel. Quanto maior for a solubilidade na fase móvel, mais rapidamente a molécula se moverá pela coluna. CROMATOGRAFIA PLANAR • Este método, embora menos eficiente que a CCD, é muito útil para a separação de compostos polares. CROMATOGRAFIA PLANAR ✓ CROMATOGRAFIA EM PAPEL (CP) • A fase móvel pode ser um solvente puro ou uma mistura de solventes. • A fase estacionária consiste de celulose praticamente pura, que pode absorver até 22% de água. • A água absorvida que funciona como fase estacionária líquida e que interage com a fase móvel, também líquida (partição líquido-líquido). • A fase móvel movimenta-se através da fase estacionária por ação de capilaridade ✓ CROMATOGRAFIA EM PAPEL (CP) • É uma técnica de adsorção líquido – sólido. CROMATOGRAFIA PLANAR ✓ Cromatografia em Camada Delgada (CCD) • A adsorção é a propriedade em que um componente da mistura adere à fase estacionária. Quanto maior for a adsorção à fase estacionária, mais lentamente a molécula se moverá. • A adsorção é o processo físico-químico em que as moléculas, átomos ou íons ficam retidos na superfície de uma substância, em geral, substâncias sólidas. • A fase móvel (solvente) eluirá pela camada adsorvente (fase estacionária) CROMATOGRAFIA PLANAR ✓ Cromatografia em Camada Delgada (CCD) • A fase estacionária consiste em um adsorvente extremamente polar (como sílica em gel, alumina, celulose e poliamida), o qual adere à superfície de uma placa (na maioria das vezes, de vidro) • Na fase móvel utiliza-se solvente menos polar • Melhores resultados são obtidos com misturas de solventes, de modo a se obter uma polaridade média em relação à polaridade dos componentes da amostra. • Os componentes da amostra irão se deslocar pela fase móvel, de modo que o mais polar fica mais retido na fase móvel e o menos polar fica menos retido. CROMATOGRAFIA PLANAR ✓ Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Cálculo do Rf : é a razão entre a distância percorrida pelo componente e a distância percorrida pelo solvente. Fator de retenção (Rt) é um parâmetro utilizado em CCD 1. Calcular o Rf de A e de B 2. Dois componentes A e B, foram separados por CCD (cromatografia em camada delagada). Quando a frente do solvente atingiu, 6,5 cm, acima do ponto de aplicação da amostra, a mancha de A, estava a 5 cm, a de B a 3,6 cm. Calcular o Rf de A e de B. Desenhar esta placa, obedecendo o mais fielmente possível as distâncias fornecidas. 3. Considerando a cromatografia em papel responda: a) Qual é o estado físico da fase móvel e da fase estacionária na cromatografia em papel? a) Qual é o mecanismo de separação da cromatografia em papel? 4. Considerando a cromatografia em camada delgada responda: a) Qual é o estado físico da fase móvel e da fase estacionária na cromatografia em camada delgada ? b) Qual é o mecanismo de separação da cromatografia em camada delgada? R: Ambas as fases no estado líquido R: Partição líquido-líquido R: Adsorção líquido - sólido R: Fase móvel – líquida; Fase estacionária - sólida Quando a placa foi revelada com iodo, foram observadas três manchas. Pode-se afirmar que as manchas obtidas nos Rf 0,34 e 0,77 correspondem, respectivamente, a quais estruturas? Justifique. 5. Uma mistura contendo os compostos I, II e III, representados abaixo, foi analisada pela técnica de cromatografia em camada delgada. A mistura foi aplicada em uma placa de sílica sem indicador de fluorescência. Após eluição com hexano:éter etílico (4:1) e revelação sob luz ultravioleta (254nm), a placa apresentou o seguinte aspecto: (I) Apresenta Rt = 0,77 (III) Apresenta Rt = 0,34 (mais polar) (II) possui uma distribuição de elétrons um pouco mais desigual devido ao sistema de elétrons π em sua estrutura, o que lhe dá uma polaridade moderadamente maior em comparação com (I) Tipos de cromatografia CROMATOGRAFIA PLANAR C. PAPEL C. C. DELGADA COLUNA F. M. GASOSA F. M. LÍQUIDA C. GASOSA CLAE Partição líquido - líquido Adsorção líquido – sólido CLASSIFICAÇÃO PELA FASE MÓVEL CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CROMATOGRAFIA GASOSA ✓ Considerando o estado físico da fase móvel: CROMATOGRAFIA EM COLUNA ✓ O fluido que entra na coluna é chamado de ELUENTE e o fluido que emerge ao final da coluna é chamado de ELUATO ✓ As colunas são geralmente de de aço inoxidável. CROMATOGRAFIA LÍQUIDA ✓ ELUIÇÃO é o processo de passagem de um líquido ou de um gás por uma coluna cromatográfica. • A fase móvel é arrastada através da coluna apenas pela força da gravidade • São utilizadas fases estacionárias de partículas menores, sendo necessário o uso de uma bomba de alta pressão para eluição da fase móvel ➢ CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CLÁSSICA ➢ CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE) ➢ CROMATOGRAFIA IÔNICA • Fasesestacionárias mais usadas: sílica e alumina • A fase estacionária é acondicionada em tubos cilíndricos de vidro, de diâmetro a variados, os quais possuem uma torneira em sua extremidade inferior ➢ CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CLÁSSICA • É o tipo mais versátil e mais amplamente empregado de cromatografia por eluição • Nesse método são utilizados altas pressões de bombeamento • Equipamentos mais complexos • Equipamentos mais caros ➢ CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE) ✓ High Performance Liquid Chromatography (HPLC) INSTRUMENTAÇÃO DE UM CROMATOGRAFO LÍQUIDO FASE MÓVEL FASE ESTACIONÁRIA CROMATOGRAMA CROMATOGRAFO LÍQUIDO INSTRUMENTAÇÃO DE UM CROMATOGRAFO LÍQUIDO FASE MÓVEL THF tetrahidrofurano ✓ As fases móveis utilizadas em HPLC devem: • Possuir alto grau de pureza • Estar livres de oxigênio ou outros gases dissolvidos , sendo filtradas e desgaseificadas antes do uso. DESGASEIFICADOR ✓ A bomba deve proporcionar ao sistema vazão contínua sem pulsos com alta reprodutibilidade, possibilitando a eluição da fase móvel a um fluxo adequado. ✓ (1) A válvula de quatro vias fica alternando entre os canais dos solventes – Permite a escolha do volume – Boa precisão ✓ (2) A válvula de purga gira no sentido de análise e no sentido de descarte (1) (2) ✓ As colunas utilizadas em HPLC são geralmente de aço inoxidável, com diâmetro interno de cerca de 0,45 cm para separações analíticas ✓ O comprimento é variável, sendo comuns colunas analíticas de 10-25 cm ✓ O detector mais utilizado para separações por cromatografia líquida é o detector de ultravioleta, sendo também empregados detectores de fluorescência, de índice de refração, condutividade, eletroquímicos, entre outros. ✓ O registro de dados pode ser feito através de um registrador, um integrador ou um microcomputador. Absorção por radiação eletromagnética • Varia de acordo com as interações das substâncias presentes na amostra com as fases estacionária e móvel, por isso, cada composto será eliminado da coluna e identificado pelo detector em um tempo diferente, gerando um pico cromatográfico COMO SE FAZ A IDENTIFICAÇÃO DE UM COMPOSTO POR CROMATOGRAFIA LÍQUIDA ✓ Pelo tempo de retenção • A análise dos diferentes picos nos permite identificar e quantificar as substâncias presentes na amostra ✓ Os principais detectores utilizados em cromatografia de fase líquida, são: • Ultravioleta-Visível • Fluorescência • Índice de Refração (RI) • Detector de Dispersão de Luz por Evaporação • Espectrometria de Massas (MS) • Condutividade elétrica ✓ Um bom detector deve possuir as seguintes características: • Ser preciso e apresentar boa reprodutibilidade. • Alta sensibilidade, seletividade, linearidade • Ser pouco sensível às variações de temperatura e fluxo • Gerar sinal independente da fase móvel utilizada • Não contribuir para o alargamento do pico extra-coluna • Não destruir o analito durante a análise • Fornecer informações qualitativas sobre o pico detectado • Gráfico que mostra a resposta do detector em função do tempo de eluição. CROMATOGRAMA • Cada pico corresponde a uma substância diferente, eluída da coluna. ✓ FORMATO DOS PICOS a – ideal b – mais comum em colunas empacotadas c – saturação da coluna d – interações muito fortes com a coluna e – picos mal resolvidos ou problema na injeção Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45