Expto 4 - Cromatografia

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Curso: Engenharia Química 
Disciplina: Química Orgânica Experimental I 
Profa. Dra. Renata Carolina Zanetti Lofrano/Bloco 2 - sala 204 
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EXPERIMENTO 4: CROMATOGRAFIA 
 
1. INTRODUÇÃO 
A cromatografia, provavelmente, é a mais importante técnica utilizada para separar os 
componentes de uma mistura. Ela envolve a distribuição dos diferentes compostos ou íons na mistura 
entre duas fases, uma das quais é estacionária, e a outra, em movimento. A cromatografia funciona, em 
grande parte, com base no mesmo princípio que a extração com solvente. Na extração, os componentes de 
uma mistura são distribuídos entre dois solventes, de acordo com as suas solubilidades relativas nos dois 
solventes. O processo de separação na cromatografia depende das diferenças na força com que os 
componentes da mistura são adsorvidos na fase estacionária e quanto eles são solúveis na fase móvel. 
Essas diferenças dependem principalmente das polaridades relativas dos componentes na mistura. Existem 
muitos tipos de técnicas cromatográficas, que variam de acordo com a natureza das duas fases envolvidas: 
cromatografia sólido-líquido (em colunas, em camada delgada e em papel), líquido-líquido (líquido de 
alto desempenho) e gás-líquido (na fase de vapor). 
 Neste experimento será estudada a técnica de cromatografia em camada delgada que será 
ilustrada pelas cromatografias em papel e em giz. 
 
Princípios da cromatografia em camada delgada. 
 
 A cromatografia em cada delgada (TLC, do inglês thin layer cromotography) é uma técnica muito 
importante para a separação rápida e a análise qualitativa de pequenas quantidades de material. Ela é 
perfeitamente adequada para a análise de mistura e produtos de reação, em experimentos em macro e 
microescala. 
 Assim, como a cromatografia em colunas, a TLC é uma técnica de partição sólido-líquido. 
Contudo, a fase móvel líquida não percola para baixo no adsorvente; ela sobe por uma fina camada de 
adsorvente que reveste um suporte de apoio. O tipo de suporte mais comumente usado é o plástico, mas 
outros materiais também podem ser utilizados. Uma camada fina de adsorvente é espalhada sobre uma 
placa (suporte) que então é deixada secar. A placa revestida e seca é chamada de placa de camada ou 
lâmina de camada delgada. 
 Na TLC, a amostra é aplicada à placa antes que o solvente possa subir pela camada de 
adsorvente. A amostra contendo os solutos (materiais a serem separados) são chamados de eluatos, 
geralmente é aplicada na forma de uma pequena mancha perto da base da placa; essa técnica normalmente 
é chamada de aplicação de mancha. Em seguida, a placa de camada delgada é colocada na vertical em 
um recipiente que contêm uma camada rasa de solvente, chamado de eluente, sobe pela camada de 
adsorvente na placa, por meio de ação capilar. À medida que o solvente sobe pela placa ou elui, a amostra 
é particionada entre a fase líquida, móvel, e a fase sólida, estacionária. Durante esse processo, você está 
desenvolvendo ou correndo, a placa de camada delgada, promovendo assim a separação dos vários 
componentes da mistura. Após o desenvolvimento, a placa delgada é removida do tanque de 
desenvolvimento e deixada secar até a eliminação total do solvente. Se a mistura que foi originalmente 
aplicada na placa tiver sido separada, haverá uma série vertical de manchas na placa e cada uma delas 
corresponde a um componente ou composto separado da mistura original. Se esses componentes forem 
coloridos, essas manchas serão claramente visíveis depois do deslocamento. Contudo, frequentemente, as 
"manchas" não são visíveis por serem substâncias incolores. Se não houver manchas aparentes, elas 
poderão se tornar visíveis somente se for usado um método de visualização usando-se um agente 
cromógeno ou revelador, que é um agente físico (como luz ultravioleta ou radioatividade) ou químico 
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(como vapores de iodo) que tornam visíveis essas substâncias. Os métodos físicos têm a vantagem de que 
a substância não sofre transformações e pode-se recuperá-la e estudá-la melhor. Geralmente, manchas 
podem ser vistas quando a placa de TLC for mantida sob luz ultravioleta (método físico) ou sob vapor de 
iodo (método químico). Nesse último caso, a placa é colocada em uma camada contendo cristais de iodo e 
deixada em repouso por um pequeno período. O iodo reage com vários compostos adsorvidos na placa, 
formando complexos coloridos que são visíveis. Uma vez que o iodo reage com os compostos presentes 
na placa, os componentes isolados da mistura não podem ser recuperados quando esse método de 
visualização é empregado. Já o método físico têm a vantagem de que a substância não sofre 
transformações e pode-se recuperá-la posteriormente. 
 A TLC tem diversos usos importantes na química orgânica. Ela pode ter as seguintes aplicações: 
 
1. Demonstrar que dois compostos são idênticos; 
2. Determinar o número de componentes de uma mistura; 
3. Determinar o solvente apropriado para uma separação por cromatografia em coluna; 
4. Monitorar uma separação cromatográfica em coluna; 
5. Verificar a efetividade de uma separação em uma coluna, por cristalização ou extração; 
6. Monitorar o progresso de uma reação. 
 
 Solventes e adsorventes 
 
Na tabela 1 abaixo estão relacionados alguns solventes cromatográficos comuns, com sua 
capacidade relativa de dissolver compostos polares. Algumas vezes, pode ser encontrado um único 
solvente que irá separar todos os componentes de uma mistura. Outras vezes, pode ser encontrada uma 
mistura de solventes que atingirá a separação. Em geral, compostos apolares percorrem mais rapidamente 
a fase estacionária (eluem primeiro), e compostos polares percorrem mais lentamente (eluem depois). 
Contudo a massa molecular também é um fator determinante na ordem de eluição. Um composto apolar 
de elevada massa molecular percorre mais lentamente que um composto de baixa massa molecular, e pode 
até mesmo ser ultrapassado por alguns compostos polares. 
 
Tabela 1. Relação dos principais solventes (eluentes) usados em cromatografia. 
Solvente 
Polaridade crescente e a "capacidade do solvente" 
em relação aos grupos funcionais polares 
Éter de petróleo 
Cicloexano 
Tetracloreto de carbono 
Tolueno 
Clorofórmio 
Cloreto de metileno 
Éter dimetílico 
Acetato de etila 
Acetona 
Piridina 
Etanol 
Metanol 
Água 
Ácido acético 
 
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 Os solventes usados em cromatografia devem ser puros. Frequentemente, solventes comerciais 
contêm pequenas quantidades de resíduos, que permanecem quando o solvente é evaporado. Para trabalho 
de rotina e para separações relativamente fáceis, que utilizam somente pequenas quantidades de solvente, 
em geral o resíduo acarreta poucos problemas. Para trabalhos em grande escala, o solvente a ser usado 
deve ser redestilado antes de seu uso. 
São enumerados vários tipos de adsorventes (fases sólidas) utilizados em cromatografia, tais 
como: papel, celulose, amido, açúcares, alumina, sulfato de cálcio, silicato de magnésio, ácido silícico, 
etc. A escolha do adsorvente geralmente depende dos tipos de compostos a serem separados. Celulose, 
amido e açúcares são usados para materiais polifuncionais, de origem vegetal e animal (produtos naturais), 
que são muito sensíveisàs interações ácido-base. O silicato de magnésio em geral é utlizado para separar 
açúcares acetilados, esteroides e óleos essenciais. A alumina é o adsorvente mais amplamente usado e é 
obtido nas formas ácida, básica ou neutra. Essa é particularmente útil na separação de materiais ácidos, 
como ácidos carboxílicos e aminiácidos. A sua forma básica apresenta pH = 10 e é útil na separação de 
aminas. Já sua forma neutra pode ser utilizada para separar diversos materiais que não são nem ácidos e 
nem básicos. 
 
O valor do Fator de Retenção (Rf) 
 
As condições para a cromatografia em camada delgada incluem: 
 
1. Sistema de solventes; 
2. Adsorvente; 
3. Espessura da camada adsorvente; 
4. Quantidade relativa de material aplicado. 
 
A mistura de substâncias atravessa a fase sólida, finamente dividida, sendo que cada componente da 
mistura percorre uma distância específica, por ser menos ou mais retido na superfície do sólido. 
A escolha da fase móvel baseia-se, em geral, no fato de que as substâncias em questão podem eluir-se 
bem com os mesmos solventes ou misturas de solventes que as dissolvem bem. 
Na eluição, a fase móvel (eluente) e os componentes da mistura (solutos) movem-se ao mesmo 
tempo, assim, é possível se expressar a relação entre as distâncias percorridas para cada um dos compostos 
presentes na mistura original através da fórmula: 
 
Rf = 
eluente pelo percorrida Distância 
 soluto pelo percorrida Distância
 
 
Este método é muito usado na cromatografia em papel, representada na Figura 1. 
 
Figura 1. Ilustração de uma placa de TLC usada para demonstrar o cálculo do fator de retenção Rf. 
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Cromatografia em papel 
 
A cromatografia em papel é geralmente relacionada com a cromatografia em camada delgada. As 
técnicas experimentais são de certo modo, similares às de TLC, mas os princípios estão mais estritamente 
relacionados aos de uma extração. A cromatografia em papel é, na verdade, uma técnica de 
particionamento líquido-líqudo, e não uma técnica sólido-líquido. Para a cromatografia em papel, uma 
mancha é colocada próximo da parte inferior de um pedaço de papel de filtro de alta qualidade 
(geralmente se usa o tipo Whatman n0 1). Então, o papel é colocado em uma câmara de desenvolvimento. 
O solvente sobe pelo papel pela ação capilar e move para cima os componentes da mancha da mistura com 
taxas diferentes. Apesar de o papel consistir principalmente em celulose pura, a celulose em si não atua 
como fase estacionária. Em vez disso, a celulose absorve água da atmosfera, de uma atmosfera saturada 
com vapor de água, A celulose pode absorver até cerca de 22% de água. É essa água adsorvida sobre a 
celulose que atua como fase estacionária. Para garantir que a celulose se mantém saturada com água, 
muitos solventes de desenvolvimento utilizados na cromatografia em papel contêm água como 
componente. À medida que o solvente sobe pelo papel, os compostos são particionados entre a fase 
estacionária, a água, e a fase móvel, o solvente. Uma vez que a fase aquosa é estacionária, os componentes 
em uma mistura que são mais altamente solúveis em água, ou os que têm a maior capacidade de ligação de 
hidrogênio, são aqueles que ficam retidos e se movem mais lentamente. A cromatografia em papel se 
aplica principalmente a compostos altamente polares ou compostos polifuncionais. O uso mais comum da 
cromatografia em papel é para açúcares, aminoácidos e pigmentos naturais. Como o papel de filtro é 
fabricado de maneira consistente, pode-se geralmente confiar nos valores de Rf na cromatografia em 
papel. Contudo, os valores de Rf costumam ser medidos a partir da extremidade superior (topo) da mancha 
- não de seu centro, como é habitual na TLC. 
 
 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Cromatografia em giz 
 
Em uma barra de giz escolar branco (sulfato de cálcio – CaSO4), são traçadas com caneta hidrocor 
listras, que circundem a barra, a cerca de 1,5 cm da base. Como eluente, em um becker, coloca-se água 
destilada, até 1 cm da base. Após alguns minutos, o giz é posto dentro do becker, com cuidado para que o 
eluente não toque a listra pintada, e coberto com uma tampa de vidro (vidro de relógio). O giz deve ficar 
na posição vertical. Esse mesmo experimento será repetido usando-se ao invés de água destilada etanol 
comercial. 
 À medida que o eluente é adsorvido, pode ser observada a separação da cor inicial em outras 
cores, dispostas em faixas circulares no decorrer da barra de giz. É interessante realizar o experimento 
com canetas de várias cores. Por exemplo, um giz pintado com a cor verde, pode-se visualizar duas faixas, 
amarela e azul. A cor preta fornece um resultado excelente, com a separação em diversas cores. 
 
Cromatografia em papel 
 
A Figura 2 abaixo ilustra a montagem experimental a ser realizada. É importante que o traço feito 
com a caneta no papel fique acima do nível do solvente no becker. A subida do líquido no papel deve ser 
observada até que seja atingida a altura de 3⁄4 do total e tal forma que o solvente atravesse o papel na 
horizontal. Quando o líquido atingir essa altura, o papel deverá ser retirado e exposto ao ar para secagem. 
Serão estudados como eluentes a água destilada e o etanol comercial. Os resultados dos grupos (após 
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secagem) podem ser expostos. Com base na observação de todos os cromatogramas obtidos pelos alunos, 
podem ser propostas respostas para as perguntas: a) existe algum pigmento comum para as diferentes 
cores; b) os pigmentos são iguais nas diferentes marcas; etc.. 
 
É importante que sejam observados os seguintes aspectos: 
 
• Tintas de cores diferentes de canetas de mesmo tipo (esferográficas ou hidrográficas) e mesma 
marca de caneta devem ser submetidas a cada um dos solventes (água e álcool). Assim, a tinta de 
uma caneta esferográfica azul da marca X deve ser estudada com o álcool e com a água. 
• Tintas de mesma cor do mesmo tipo de caneta, mas de marcas diferentes devem ser submetidas a 
cada um dos solventes. Assim, uma caneta esferográfica azul da marca X e uma azul da marca Y 
devem ser comparadas utilizando álcool e água. 
 
 
Figura 2. Ilustração da montagem do sistema de cromatografia em papel. 
 
 Serão fornecidas pelo professor outras misturas para serem estudadas usando-se ambas as técnicas 
descritas anteriormente. 
 
 
3. GLOSSÁRIO 
 
Dissolvente: substância ou mistura de substâncias que constituem a fase móvel na cromatografia. Em 
geral, empregam-se líquidos com alta pressão de vapor. 
Rf (fator de retenção): relação ou quociente das distâncias percorridas simultaneamente desde a origem 
até o centro da mancha de uma substância e até o máximo percorrido pelo dissolvente. 
Origem: zona onde se aplica a amostra como círculo ou línea na dissolução da mescla que vai se separar. 
Adsorção: Concentração na superfície de um sólido das partículas de uma substância em dissolução. 
Eluente: dissolvente polar usado em cromatografia para extrair as substâncias separadas. 
 
 
4. EXERCÍCIOS 
 
1. Por que as tintas de esferográficas e de hidrográficas têm comportamentos diferentes conforme o 
solvente empregado? 
2. Por que diferentes cores são observadas em posições diferentes do papel? 
3. O tipo de papel-filtro empregado deve influir nos resultados? 
4. Por que a água sobe mais lentamente do que o álcool no papel-filtro? 
5. Há doiscorantes artificiais amarelos cujo uso é permitido em gelatinas e pós para refrescos: amarelo 
crepúsculo e tartrazina. A cromatografia em papel poderia servir para saber se o corante amarelo usado em 
gelatina é um desses dois ou outro? Justifique. 
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7. Calcule os valores de Rf para cada uma das substâncias separadas para todas as misturas estudadas nos 
dois métodos empregados. 
8. Calcule o valor de Rf de uma mancha que percorre 5,7 cm, com uma frente de solvente que percorre 13 
cm. 
9. Cada um dos solventes dados devem, efetivamente, separar uma das seguintes misturas por meio de 
TLC. Faça a correspondência entre o solvente apropriado e a mistura que você espera separar bem como 
esse solvente. Escolha seu solvente entre os que se seguem: hexano, cloreto de metileno ou acetona. 
a. 2-feniletanol e acetofenona 
b. Bromobenzeno e p-xileno 
c. Ácido benzoico, ácido 2,4-dinitrobenzóico e ácido 2,4,6-trinitrobenzóico. 
 
 
5. BIBLIOGRAFIA 
 
1. CONSTANTINO, M., DA SILVA, G. V. e DONATE, P. M.; Fundamentos de Química Experimental. 
São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2004. 
2. BACCAN, N., DE ANDRADE, J. C., GODINHO, O. E. S., BARONE, J. S., Química Analítica 
Quantitativa Elementar. 3aedição, São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda, 2001. 
3. FURNISS, B. S. et all., Vogel´s Textbook of Practical Organic Chemistry. 5ª edição, Editora Prentice 
Hall, 1989. 
4. SILVA, R. R.; BOCCHI, N.; ROCHA-FILHO, R. C., Introdução à Química Experimental. São Paulo: 
Editora McGraw-Hill, 1990. 
5. GONÇALVEZ, D., et all, Química Orgânica Experimental. 1a edição, São Paulo: Editora McGraw-Hill, 
1988. 
6. McMURRY, J., Química Orgânica. 4a edição, Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, 
1997. 
7. AMBROGI, A. e LISBOA, J.C.F. Misturas e substâncias – reações químicas. São Paulo: Editora 
Hamburg, 1983. 
8. TONIN, L.F. Cromatografia. Revista de Ensino de Ciências. São Paulo, n. 14, set. 1985. 
9. SOLOMONS, T. W. G., Química Orgânica. 7a edição, Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e 
Científicos, 2001. 
10. MORRISON, R. & BOYD, R., Química Orgânica. 13a edição, Lisboa: Editora Fundação Caloustre 
Gulbekian, 1996. 
11. VOLHARDT, P. C. & NEIL, E., Química Orgânica. 4a edição, Porto Alegre: Editora Bookman, 2004.