Lista Exercícios Cromatografia 015 atualizada

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QUI 01015 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL APLICADA A 
LISTA DE EXERCÍCIOS - CROMATOGRAFIA 
 
1. Em cromatografia líquida, defina: 
a. Eluição isocrática; 
b. Eluição por gradiente. 
 
2. Dois compostos (1) e (2) foram separados sob a mesma vazão em duas colunas 
diferentes, (a) e (b), de mesmo comprimento. O valor de tM foi igual em ambos os 
casos. 
 
 
 
a. Qual coluna (a ou b) tem maior número de pratos? 
b. Qual coluna tem maior altura equivalente a um prato? 
c. Qual coluna apresenta maior resolução entre picos adjacentes (Rs)? 
d. Qual o composto (1 ou 2) apresenta maior fator de retenção (k)? 
e. Defina coeficiente de partição em cromatografia. Qual o composto (1 ou 
2) apresenta maior coeficiente de partição (K)? 
 
3. Com base na relação entre eficiência cromatográfica (N) e altura equivalente a um 
prato (H), explique por que a coluna com uma altura equivalente a um prato igual a 0,1 
mm é mais eficiente que aquela que apresenta altura equivalente a um prato igual a 1 
mm. 
 
4. O que significa programação de temperatura em cromatografia gasosa? 
 
5. Qual é o material de recheio empregado como fase estacionária na maioria das 
colunas para cromatografia gasosa? 
 
6. Qual é o efeito da espessura da fase estacionária na cromatografia gasosa? 
 
7. Cite duas variáveis que levam ao alargamento de bandas em cromatografia gasosa. 
 
8. Por que a força de eluição aumenta quando o solvente se torna menos polar na 
cromatografia em fase reversa, enquanto aumenta quando se torna mais polar na 
cromatografia em fase normal? 
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9. Os compostos a seguir serão separados por GC: 
Heptano (98 °C); Octano (126 °C); Nonano (151 °C); 1-pentanol (138 °C); hexanona (128 °C). 
Prediga a polaridade das colunas e faça a previsão da ordem de eluição dos compostos, 
nas colunas compostas por: 
a. poli(dimetilsiloxano) 
b. (difenil)0,35(dimetil)0,65polissiloxano. 
 
10. Os dados abaixo foram experimentalmente obtidos para uma separação de peptídeos 
por cromatografia líquida, desenvolvida em uma coluna de 2 m de comprimento e 500 
µm de diâmetro interno. 
 
 
Fonte: A. Ali et. al., Preparation and Evaluation of 2 m long open tubular capillary columns of 50 
μm internal diameter for separation of peptides in Liquid Chromatography, Chromatographia 84 
(2021) DOI: 10.1007/s10337- 020-04003-w 
 
a. De acordo com a figura, em qual velocidade linear de fase móvel a melhor 
separação destes compostos poderá ser obtida? 
b. Em relação ao tempo de análise, o que deveria ser esperado da separação caso 
tenha sido realizada sob velocidade linear de fase móvel igual a 7 mm s-1? E 
em relação à eficiência desta separação? 
c. Sabendo-se que o gráfico mostra a curva de van Deemter para diferentes 
compostos analisados nesta coluna, explique quais os efeitos da velocidade 
linear da fase móvel nos termos B e C da equação de van Deemter. 
 
11. Indique a ordem de eluição dos seguintes compostos em uma coluna de HPLC 
realizada no modo fase reversa: n-hexano, éter dietílico, benzeno. Identifique a 
polaridade relativa das fases móvel e estacionária neste caso. 
 
12. Indique a ordem de eluição dos seguintes compostos em uma coluna de HPLC 
contendo uma fase estacionária fase normal: dimetilamina, ácido acético, acetato de 
etila. Identifique a polaridade relativa das fases móvel e estacionária neste caso. 
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13. Por que é necessário usar alta pressão na cromatografia líquida de alta eficiência? 
 
14. Os compostos abaixo foram separados em uma coluna de 40 cm de comprimento. 
Calcule: 
 
Composto tR (min) wb (min) 
Ar - composto não retido 1,9 - 
Metilciclohexano (a) 10,0 0,76 
Metilciclohexeno (b) 10,9 0,82 
Tolueno (c) 13,4 1,06 
 
a. Os tempos de retenção relativos, os fatores de retenção e os fatores de 
separação para os compostos apresentados na tabela. 
b. O número de pratos desta coluna (eficiência), em relação ao composto mais 
retido; 
c. A resolução desta coluna para os pares de compostos a/b e b/c; 
d. Comente se os valores de resolução obtidos para esta análise são satisfatórios. 
R.: a) t´Ra = 8,1 min; t´Rb = 9,0; t´Rc = 11,5 min; ka = 4,3; kb = 4,7; kc = 6,0; αa/b =1,1; 
αb/c = 1,3; αa/c =1,4. b) N = 2557 pratos; Rs a/b =1,14; Rs; b/c = 2,66. 
 
15. Com base nos dados da tabela do exercício 15, calcule qual o número de 
pratos (N) necessários para se obter uma resolução de 1,5 entre o par de 
compostos a/b. 
R: N = 6394 pratos. 
 
16. Numa separação por HPLC numa coluna polar obteve-se um cromatograma com três 
picos, A, B e C com os tempos de retenção de 4, 6 e 25 minutos, respectivamente. 
Sabendo que o tempo de eluição do eluente é de 2 minutos, responda: 
 
 
 
 
a. Sabendo-se que a fase estacionária empregada era polar, qual a característica 
da polaridade esperada para a fase móvel? Qual o modo de separação – fase 
normal ou fase reversa? 
b. Que alteração deve ser realizada na composição do eluente de modo a 
melhorar a resolução entre A e B e diminuir o tempo de retenção de C? 
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17. Um analista técnico realizou uma análise cromatográfica por cromatografia a gás de 
uma amostra de aguardente brasileira, avaliando os compostos orgânicos voláteis 
presentes nesta amostra. O analista empregou uma coluna 5% fenil polisilfenileno-
siloxano, hélio como gás de arraste e detecção por ionização em chama, obtendo o 
cromatograma mostrado a seguir. 
 
Ao fim da análise, ele verificou que os picos referentes aos compostos apresentaram baixa 
eficiência em uma separação com longo tempo de análise. Responda: 
 
a. Sabendo-se que esta amostra continha 9 compostos (suas respectivas 
temperaturas de ebulição e polaridade são informadas), indique a provável 
ordem de eluição destes compostos nesta coluna. Para ajudar em sua resposta, 
inicialmente classifique-os em função das temperaturas de ebulição e em 
seguida, considere a ordem de polaridade. 
 
Terc-butanol (82°C; log P = 0,5) Dodecanoato de etila (269 °C; log P = 5,6) 
Octanoato de etila (208 °C, log P = 3,5) 1,2-dietoxietano (104 °C, log P = 0,7) 
metil-1-propanol (108 °C; log P = 0,8) 3-metil-1-butanol (139 °C; log P = 1,2) 1-butanol 
(116 °C; log P = 0,9), Ácido 3-metil butanóico (176 °C, log P = 1,2) Octanoato de 3-metil-butila 
(267°C, log P = 4,8). 
 
b. Qual (ou quais) condição experimental poderia(m) ser ajustada(s) para que o 
cromatograma abaixo fosse obtido? Justifique sua resposta. Considere que a 
ordem de eluição dos compostos deve ser mantida. 
 
 
 
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18. Os cromatogramas X, Y e Z referem-se a separação de uma mistura de compostos 
presentes em analgésicos e foram obtidos em uma mesma coluna, mas utilizando 
fases móveis com composições diferentes de metanol e ácido acético e em modo 
isocrático. 
X: 70% MeOH / 30% HAc; 
Y: 60% MeOH / 40% HAc; 
Z: 40% MeOH / 60% HAc. 
Considerando essas informações, responda: 
a. Qual é o composto mais polar 1,2, 3 ou 4? 
b. Qual (ou quais) composição de fase móvel você utilizaria para fazer 
realizar essa separação? Justifique sua resposta. 
c. Usando a fase móvel Z, qual mudança experimental poderia ser realizada 
para a redução no tempo de retenção dos compostos? Justifique. 
d. Qual mudança experimental poderia ser realizada na fase móvel X para 
melhor resolução da separação? Justifique. 
 
 
 
19. Assinale o(s) parâmetro(s) cromatográfico(s) que NÃO afeta o tempo de 
retenção de uma determinada substância em cromatografia gasosa. Justifique sua 
resposta. 
 
( ) temperatura do forno das colunas. 
( ) polaridade da fase estacionária. 
( ) vazão do gás de arraste. 
( ) % de fase estacionária no suporte sólido. 
( ) temperatura do 
detector. 
 
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20. Duas colunas contendo diferentes fases estacionárias estão disponíveis no laboratório 
para a separação dos terpenos presentes em óleos essenciais por cromatografia gasosa 
(GC). Informações sobre os compostos são mostradas na tabelaabaixo. 
 
Nome do terpeno Estrutura química Temperatura de 
ebulição 
Log P 
(A) Limoneno 
 
176 °C 3,22 
(B) Geraniol 
 
230 °C 2,89 
(C) Eucaliptol 
 
177 °C 2,74 
(D) Eugenol 
 
256 °C 2,27 
 
 
 
 
 
 
 
a) Consulte a literatura para identificar a polaridade das colunas 1 e 2. Descreva 
sucintamente as informações sobre cada uma delas. 
 
b) Verifique se as sentenças abaixo são verdadeiras ou falsas. Corrija as sentenças falsas e 
justifique as respostas. 
 
b1) A ordem de eluição dos quatro terpenos na coluna 2 será A, C, B, D. 
 
b2) Os terpenos A e C sofrerão coeluição se forem separados tanto na coluna 1 quanto na 
coluna 2, pois apresentam temperatura de ebulição muito próximas. 
 
b3) Não se pode usar detecção por ionização em chama para estes compostos. 
 
21. Marque, dentre as alternativas abaixo, a única análise qualitativa que não é 
possível de ser realizada por cromatografia gasosa. Justifique sua resposta. 
 
( ) metanol em bebidas alcoólicas 
( ) n-octano em gasolina 
( ) sulfato em água mineral 
( ) óxido nitroso em ar atmosférico poluído 
( ) metano em gases proveniente de biodegradação. 
Coluna 1: (bi-cianopropil)0.9 (cianopropilfenil)0.1 polissiloxano 
Temperatura de operação: 0 – 275°C 
 
Coluna 2: (difenil)0.05 (dimetil)0.95 polissiloxano 
Temperatura de operação: 0 – 320°C 
 
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22. Na cromatografia gasosa, o tempo de retenção é determinado por alguns 
parâmetros. Para substâncias com massas molares próximas, tem maior tempo de 
retenção aquela que: 
( ) mais interage com a fase estacionária. 
( ) tem menor pressão de 
vapor. 
( ) menos interage 
com a fase móvel. 
( ) for mais polar. 
 
23. Uma mistura de etanoato de metila (A), propanoato de metila (B) e de butanoato de 
metila (C) foi analisada por GC. As áreas de cada pico e seus fatores de resposta estão 
listados na tabela a seguir. Determine a porcentagem de cada composto na mistura. 
 
 
Composto Area do pico Fator de resposta 
A 14,171 1,00 
B 21,573 1,28 
C 34,755 1,42 
 
 
24. Considere os termos da equação de Van Deemter: 𝑯= 𝑨+ 𝑩μ+𝑪μ 
Discuta sucintamente o efeito sobre a eficiência de uma separação 
cromatográfica (N) quando a seguinte alteração for realizada: 
 
a) Redução do tamanho de partícula de uma fase estacionária para 
cromatografia líquida. 
b) Aumento da espessura de fase estacionária para uma coluna para 
cromatografia gasosa capilar. 
c) Aumento da vazão da separação em cromatografia líquida. 
 
 
25. Para se quantificar uma amostra por cromatografia líquida, foram obtidas as 
seguintes áreas: 183 u.a. para A, 82 u.a. para B e 237 u.a para C. 
Sabe-se que os fatores de resposta de A, B e C foram fA = 1,25, fB = 1,50 e fC = 
1,00. 
Responda os itens abaixo, considerando que a amostra contém somente os 
compostos A, B e C. 
a) Qual foi o composto utilizado como referência? 
b) Calcule o percentual de cada componente na amostra, através do método de 
normalização interna.