Curso Cromatografia Gasosa CRQ

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Minicursos CRQ-IV - 2010
Conceitos de cromatografia a gás
Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica Federal
CURSO DE CROMATOGRAFIA A GÁS
AYRTON ARGENTON
Prof. Ayrton Argenton: Químico formado pela USP. Pesquisador Sênior pela
REPUSA – Petrobrás, Chefe do Centro de Pesquisa da Oxiteno, Chefe de
Pesquisas e Laboratório da CGS Instrumentação Ltda. Ministrou treinamentos
técnicos para centenas de empresas brasileiras. Mais de 20 anos de experiência
e especialização em treinamento de Cromatografia a Líquido e a Gás em Inds.
Químicas, Farmacêuticas, Alimentícias, Destilarias e Usinas de Açúcar e Álcool e
Empresas relacionadas. Atualmente aplica Treinamentos e Consultoria pelo CEP
CURSOS – Centro de Educação Profissional – www.cepcursos.com
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Nas indústrias químicas, farmacêuticas,
alimentos, cosméticos, refinarias de
petróleo, petroquímicas, laboratórios de
análises clínicas e ambiental, forense entre
outras, frequentemente é necessário
separar, isolar, purificar, identificar e
quantificar os componentes de misturas
muitas vezes bastante complexas.
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SEPARAÇÃO
• Operação pela qual uma mistura é dividida em pelo menos duas frações com 
diferentes composições.
• É obtida por meios físicos embora reações químicas podem ser envolvidas no 
processo.
• Os métodos físico - químicos de separação são baseados na utilização de 
alguma propriedade física das substâncias a serem separadas.
Exemplos:
TIPO DE SEPARAÇÃO PROPRIEDADE FÍSICA
Destilação fracionada Diferença de ponto de ebulição
(diferença na pressão de vapor)
Extração com solvente Diferença na constante de distribuição 
(partição) dos componentes em dois 
solventes imiscíveis entre si.
Cromatografia Diferença de afinidade das substâncias por 
um material ativo ou adsorvente(FE)
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VISÃO GERAL DE CROMATOGRAFIA
O objetivo da cromatografia é separar individualmente os diversos
constituintes de uma mistura de substâncias seja para identificação,
quantificação ou obtenção da substância pura para os mais diversos fins.
Tal separação se dá através da migração da amostra através de uma fase
estacionária por intermédio de um fluido (fase móvel).
Após a introdução da amostra no sistema cromatográfico, os
componentes da amostra se distribuem entre as duas fases e viajam mais
lentamente que a fase móvel devido ao efeito retardante da fase
estacionária.
O equilíbrio de distribuição dos componentes entre as duas fases
determina a velocidade com a qual cada componente migra através do
sistema.
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COLUNA CROMATOGRÁFICA
CROMATOGRAMA
FLUXO
TEMPO
S
IN
AL
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COLUNA CROMATOGRÁFICA
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FLUXO
TEMPO
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COLUNA CROMATOGRÁFICA
CROMATOGRAMA
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CROMATOGRAMA
FLUXO
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Amostra gasosa ou liquida volatilizada é introduzida na corrente do gás de arraste que a leva sobre a 
FE numa coluna.
Os constituintes se distribuem entre FE e FM, movendo-se a porção que está na fase vapor com o gás 
de arraste. Podem ser separados e saem da coluna em tempos diferentes característicos da coluna e 
das condições experimentais (vazão da FM, T).
Ao sair da coluna, os constituintes, separados, passam por um dispositivo onde são detectados, 
emitindo um sinal elétrico que é registrado, constituindo o que se denomina cromatograma.
CROMATOGRAFIA A GÁS
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IMPORTÂNCIA DA CROMATOGRAFIA
• Velocidade - Cromatografos convencionais 
Cromatografos com sistema para Fast CG
Módulo para EZ Flash acoplado a CG convencional 
• Poder de resolução – Capacidade de separar adequadamente os 
constituintes da amostra.
• Manuseio de pequenas quantidades de amostra (10-9 – 10-15g)
• Simplicidade da técnica
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EXEMPLOS DE 
CROMATOGRAMAS
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EXEMPLOS DE 
CROMATOGRAMAS
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CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
CROMATOGRAFIA
PLANAR EM COLUNA
LÍQUIDO
LÍQUIDO SÓLIDO FASE LIGADA
GÁS FLUIDOSUPERCRÍTICO LÍQUIDO
LÍQUIDO SÓLIDO FASE LIGADA SÓLIDO FASE LIGADA LÍQUIDO SÓLIDO FASE LIGADA
FASE
MÓVEL
FASE
ESTACIONÁRIA
TÉCNICA
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COMPARATIVO HPLC / CG
Fator CG HPLC
Requisitos da amostra
•amostra ou derivado volátil
•estável termicamente na temperatura 
de trabalho
•amostra solúvel na fase móvel
Tipo de Amostra
•gases, líquidos e sólidos
•baixo peso molecular
•líquidos e sólidos
•iônicos ou covalentes
•baixo e alto peso molecular
Tempo de análise relativo •em geral mais rápidas que HPLC •em geral mais lentas que CG
Pratos teóricos por coluna (Eficiência 
da coluna) •até 300000 •até 30000
Capacidade preparativa •pobre •boa
Sensibilidade •10-12 g (DIC / DCE)
•10-9 g (UV)
•10-15 g (coulométrico)
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SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA
Em função da fase estacionária utilizada em cromatografia a gás os seguintes
Mecanismos são os responsáveis pelas interações entre analito e fase estacionária:
• Adsorção
• Partição
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SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA
ADSORÇÃO
A fase estacionária é um sólido contendo grupos (sítios ativos) que podem adsorver certas
substâncias. Ex. Peneira Molecular, Polímeros Porosos, Colunas PLOT
Na adsorção tem-se o seguinte equilíbrio:
Compostos com diferentes constantes de adsorção são separados.
Kads = 
[na FE] adsorvido 
[desorvido na FM]
FM FE
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SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA
PARTIÇÃO
A fase estacionária é um líquido depositado ou quimicamente ligado a um suporte sólido ou
depositado ou quimicamente ligado à de um tubo capilar de silica fundida(CG)
As moléculas dos componentes a serem separados se distribuem entre a fase estacionária
ligada e a fase móvel líquida(HPLC) ou fase móvel gasosa(CG) de acordo com sua afinidade
relativa:
Compostos com diferentes constantes de partição são separados.
Kpart = 
[dissolvido na FE]
[dissolvido na FM]
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SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA
PARTIÇÃO
FM FE
A FM carrega as moléculas nela dissolvidas. Para reestabelecer o equilíbrio,
moléculas na FE passam para a FM e são arrastadas. Tem-se um equilíbrio
dinâmico em cada segmento da coluna. Como a FM está em contínuo movimento,
esta acaba retirando todas as moléculas da coluna.
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
Uma série de parâmetros cromatográficos são importantes para serem utilizados na
identificação dos compostos separados, avaliar o desempenho cromatográfico e
auxiliar na optimização do processo de separação.
Os parâmetros cromatográficos a serem discutidos são:
• Tempo de retenção
• Fator de retenção
• Fator de separação
• Número de pratos
• Resolução
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
TEMPO DE RETENÇÃO
Por definição chamamos de TEMPO DE RETENÇÃO, tr, de uma substância ao tempo
decorrido desde o instante em que a amostra foi introduzida até o instante do máximo do
pico. (onde to é o tempo de retenção de um composto não retido na fase estacionária)
Na análise cromatográfica, mantido constantes a vazão da fase móvel e a temperatura da
coluna, o tempo de retenção de cada componente é constante, desde que a FE não sofra
modificação.
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
A partir da figura acima, definimos os seguintes parâmetros cromatográficos de acordo com 
as equações abaixo:
Parâmetro Cromatográfico Definição
Fator de retenção k = t’r / to 
Fator de separação
 = t’r2 / t’r1
Número de pratos N = 16 ( tr / Wb )2
Resolução Rs = 2 ( tr2 - tr1 )/(Wb1 + Wb2)
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
FATOR DE RETENÇÃO (ou FATOR CAPACIDADE)
k = t’r / to
t’r= tr-to
Onde:
t’r é o tempo de retenção corrigido
to é o tempo de retenção de um composto não retido
Relação entre o tempo de permanência de cada substância na fase 
estacionária e o tempo de permanência na fase móvel.
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
FATOR DE SEPARAÇÃO
= k2 / k1 = t’r2 / t’r1
Relação entre os fatores de retenção de dois picos adjacentes. Por 
definição é sempre um número maior que a unidade.
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
NÚMERO DE PRATOS DA COLUNA
N = 16 ( tr / Wb )2
Número indicativo da performance da 
coluna. É a medida da largura do pico em 
relação ao seu tempo de retenção. É o 
parâmetro que mais precisamente define 
a qualidade de um sistema 
cromatográfico.
Outra medida da eficiência da coluna é dada pela altura do prato, H (altura equivalente a um 
prato teórico.
onde L = comprimento da coluna
N = número de pratos
H = L
N
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
RESOLUÇÃO
Rs = 2 ( tr2 - tr1 )/(Wb1 + Wb2)
Fornece uma medida quantitativa da habilidade da coluna em 
separar duas substâncias.
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PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
RESOLUÇÃO
Rs = 2 ( tr2 - tr1 )/(Wb1 + Wb2)
Fornece uma medida quantitativa da habilidade da coluna em 
separar duas substâncias.
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A introdução da amostra na coluna leva menos de 1 segundo. Como o equilíbrio entre FE e FM é
muito rápido, a largura dos picos também deveria ser aproximadamente 1 segundo. Entretanto,
isso não ocorre devido a processos de transporte de massa que altera a velocidade das moléculas
de um mesmo composto dentro da coluna. Estatisticamente algumas moléculas viajam mais
rapidamente e outras mais lentamente que a média das moléculas, atingindo o detector em tempos
diferentes. Consequentemente, o pico registrado é alargado.
Um tratamento teórico do comportamento das moléculas na coluna foi desenvolvido por Van
Deemter.
H = A + (B/u) + (C*u)
A Equação de Van Deemter mostra a relação da “Altura Equivalente de Um Prato Teórico” - HETP
ou simplesmente H, com a velocidade linear da fase móvel, u. Segundo Van Deemter, alguns
fatores contribuem para o alargamento de um pico dentro de uma coluna cromatográfica:
• Caminhos preferenciais = difusão de Eddy = parâmetro A
• Difusão longitudinal = parâmetro B
• Resitência a transferência de massa = parâmetro C
EFICIÊNCIA DA COLUNA
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Caminhos preferenciais, termo A da Equação de Van Deemter.
Refere-se aos diferentes caminhos percorridos pelo soluto dentro da coluna em função
de irregularidades no empacotamento e na forma das partículas da fase estacionária. Este termo
também é conhecido como Difusão de Eddy.
• Difusão longitudinal, termo B da Equação de Van Deemter.
Refere-se à difusão molecular do soluto na fase móvel. Quanto maior a difusão maior o
alargamento da banda do pico, logo, menos eficiente a coluna.
• Resistência à transferência de massa, termo C da Equação de Van Deemter.
É sem dúvida o termo que mais exerce influência no alargamento dos picos e refere-se
à movimentação da amostra entre as fases móvel e estacionária. Como já descrito anteriormente,
há um equilíbrio na transferência do soluto da fase móvel para a fase estacionária.Neste processo,
as moléculas que estão mais próximas à fase estacionária interagem mais rapidamente.
Como a fase móvel mantém seu movimento, as moléculas de soluto mais distantes da
fase estacionária são arrastadas pela fase móvel por um pequeno período de tempo, pequeno,
porém suficiente para alargar o pico. Esta contribuição para o alargamento do pico é diretamente
proporcional ao tempo de retenção e isso ajuda a explicar a razão de os últimos picos do
cromatograma serem mais largos que os iniciais. Com o aumento da velocidade linear da fase
móvel aumenta-se o alargamento do pico.
EFICIÊNCIA DA COLUNA
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SCAN FIG 2.14 – PAG. 9 -
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INSTRUMENTAÇÃO
CROMATÓGRAFO
A GÁS
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CIOLA - 2 - CROMATÓGRAFOS
CROMATÓGRAFO
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•Escolha do gás de arraste
•Influência na eficiência da coluna, tempo de análise e sensibilidade do detector.
•Disponibilidade, custo e segurança de operação
•Helio, nitrogênio, hidrogênio, argônio 
•Natureza do gás de arraste – equação de Van Deemter
•Difusão do soluto na fase gasosa.
FASE MÓVEL – GÁS DE ARRASTE
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FASE MOVEL – GÁS DE ARRASTE
• A escolha da fase movel – gás de arraste – depende do tipo de detector que está 
sendo usado e do tipo de coluna, empacotada ou capilar.
•
• No caso de análises com colunas capilares, normalmente necessita-se um gas 
auxiliar (make up) para o detector, para obter sensibilidade otimizada.
Coluna capilar – d.I.<0.32mm - HIDROGENIO - IDEAL
Hélio – aceitável 
Nitrogênio – menos aceitável 
coluna megabore- d.I. 0.53mm – NITROGÊNIO – IDEAL 
HÉLIO – PODE SER USADO
Hidrogênio – não recomendado
Coluna empacotada: normalmente nitrogenio ou helio, mas no caso de detector de 
condutividade termica, hidrogenio ou helio são os mais recomendados.
Pureza dos gases: ideal é 99.9995% ou melhor, principalmente para detector de 
captura de eletrons. 
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- A injeção deve ser feita de modo que se obtenha uma “banda” única e estreita para se ter picos 
ideais.
- Falhas na injeção podem causar assimetria dos picos
- Quantidade de amostra não deve ultrapassar a capacidade da coluna, determinada pela quantidade 
de FE.
- Quantidade injetada influi na eficiência da coluna - quanto menor, maior é a eficiência.
- Quando se tem picos assimétricos, o volume injetado afeta o tR 
- Amostras líquidas são em geral vaporizadas no injetor(vaporizador) e arrastadas pela FM para a 
coluna.
- Temp. vaporizador  20 – 30 ºC > PE do composto menos volátil da amostra.
- Vaporização instantânea - flash vaporization injection
- Injeção a frio direto na coluna - Cool on column injection 
INJETOR E SISTEMAS DE INTRODUÇÃO DE AMOSTRA
AMOSTRA LIQUIDA
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VÁLVULAS DE AMOSTRAÇÃO PARA GASES
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INJETOR CAPILAR
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INJETOR CAPILAR
CONFIGURAÇÃO COM SPLIT
ESQUEMA DE INJETOR – ANÁLISE COM SPLIT(DIVISOR DE FLUXO)
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INJETOR CAPILAR
CONFIGURAÇÃO SPLITLESS
ESQUEMA DE INJETOR – ANÁLISE SPLITLESS (SEM DIVISOR)
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OUTRAS TÉCNICAS DE INJEÇÃO
• Análise de compostos voláteis em baixas concentrações em matrizes sólidas ou líquidas
ou no ar atmosférico são em geral efetuadas por técnicas específicas:
• Head space – purge e trap – desorção
• Head space(espaço confinante)
• Componentes em amostras altamente diluidas e tão voláteis que exibem alta pressão de 
vapor sôbre a matriz da amostra sólida ou líquida pode ser seletivamente introduzidas
numa coluna cg por transferência de vapor da amostra coletada do head space(espaço
vazio sôbre a amostra) de um vial(frasco) fechado contendo a amostra aquecida .
• Purge e trap
• A amostra colocada num tubo é borbulhada para arrastar os voláteis para um 
adsorvente(tenax, carvão ativo…). Os componentes adsorvidos são liberados por
aquecimento rápido e arrastados pelo gás de arraste são introduzidos no cromatógrafo.
• Desorção
um dispositivo colocado numa pessoa, succiona o ar de um ambiente para um 
adsorvente específico, por um tempo definido, levado ao laboratório e desorvido
térmicamente ou extraido com um solvente e injetado no cromatógrafo. 
Outro procedimento é a adsorção dos vapores do ar ambiental para um “botton”, e no 
laboratório extraído com solvente e injetado no cromatógrafo.
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A coluna é a essência do sistema cromatográfico, pois é nela que ocorrerá a separação 
dos componentes da amostra.
Fase estacionária (suporte sólido e fase líquida)
Tubo (material, comprimento e diâmetro)
Colunas empacotadas e capilares
COLUNA/FORNO DA COLUNA
Parâmetro Empacotada Capilar
Diâmetro interno (mm) 1 – 4 0.1 – 0.75
Comprimento (m) 1 – 5 5 - 100
Pratos teórico por metro 2400 3000
Espessura do filme líquido (micra) 5 – 10 0.1 – 5
Granulometria das partículas 
(mesh)
80 – 100 -
Vazão média (ml/min) 20 – 60 1 – 10
Volume de amostra líquida (l) 0.2 – 5 0.001 – 0.5
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Colunas Empacotadas (Packed Columns)
Vidro, aço inox – 1 a 3m – d.i. 1 a 4 mm
CGS e CGL
Escolha da FE - similar dissolve similar
Colunas Capilares
D.I. 0.1 - 0,75 mm – 5 a 100 m
Sílica fundida, vidro, aço inox.
Coluna tubular aberta com parede revestida (WCOT)
Coluna com suporte recoberto (SCOT)
Coluna com FE imobilizada ou quimicamente ligada às paredes do tubo –wall bond open 
tubular (WBOT)
Coluna capilar(megabore) com camada porosa(PLOT)
Colunas Capilares – aumento do numero de pratos teóricos e diminuição do alargamento 
das “bandas” portanto melhor resolução.
TIPOS DE COLUNA
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Controlador de temperatura – variação 0,1ºC
Analises isotérmicas
•Amostras com PE elevado não eluem
•Primeiros picos: agudos, pouco resolvidos
•Posteriores:baixos, largos, muito resolvidos
FORNO DAS COLUNAS
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Analises com Programação de Temperatura
•Determinação das condições de analise, inclusive isotérmicas
•Tempo de analise reduzido
•Limite de detecção e precisão da medida do pico são melhorados
•Velocidade de injeção não precisa ser tão rápida
•Transformações químicas dos componentes instáveis são minimizadas
FORNO DAS COLUNAS
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• Compostos analisados numa coluna CGL/CGS são monitorados pelo detector
• Sinal de saída é proporcional à quantidade do composto analisado que está eluindo e é
registrado como um traço contínuo (cromatograma).
• Área de pico – medida manual ou eletronicamente
Desempenho dos detectores 
• Resposta – magnitude do sinal elétrico/massa do composto
• Sensibilidade – Limite de Detecção – S = 2 ou 3 x N (N = ruido)
• Limite de Determinação – 10 x N
• Linearidade do detector . 
DETECTORES 
O
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TIPOS DE DETECTORES
Detector Sensibilidade para 
compostos indicados no 
caso de detectores 
seletivos
Faixa Linear
Sinal gerado é proporcional 
linearmente com a conc.
DCT(TCD) 10-7 g mL-1 103 – 104
DIC(FID) 10-12 g (C)s-1 107
DCE(ECD) 10-16 moles mL-1 (lindano) 103 – 104
DTI (DNP) 10-14 g(N) s-1 (azobenzeno)
10-15 g(P) s-1 (tributilfosfato)
103 – 105
DFC(FPD) 10-10 g(S) s-1 (tiofeno)
10-12 g(P) s-1 (tributilfosfato)
103
105
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• Principio: corpo aquecido perde calor com velocidade que depende da 
condutividade térmica do(s) gás(es) que o envolvem.
• Detector: 4 filamentos de W aquecidos pela passagem de corrente elétrica e 
colocados na corrente do gás de arraste, num arranjo de Ponte Wheatstone e 
suportados num bloco metálico.
DETECTOR DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA
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DCT - CIRCUITO ESQUEMÁTICO
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DCT- INFLUÊNCIA DA CORRENTE
 Re . .sposta K R I T T F
g s
g
f b
g






 
2 1 

 K = CONSTANTE DO DETECTORK = CONSTANTE DO DETECTOR
 R = RESISTÊNCIA DOS FILAMENTOSR = RESISTÊNCIA DOS FILAMENTOS
 I = CORRENTE DE ALIMENTAÇÃOI = CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO
 Tb, Tf TEMPERATURAS DO BLOCO E DO FILAMENTOTb, Tf TEMPERATURAS DO BLOCO E DO FILAMENTO
 CONDUTIVIDADES TÉRMICAS DO GÁS DE ARRASTE ECONDUTIVIDADES TÉRMICAS DO GÁS DE ARRASTE E
SUBSTÂNCIASUBSTÂNCIA
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• Gás de Arraste: corrente  10-14 amp; com composto orgânico, queima, gera radicais livres → alguns
são ionizados → 10-12 a 10-6 A → amplificada → cromatograma Princípio: condutividade elétrica num
gás é proporcional à quantidade de partículas carregadas presentes. H2 + O2 (ar) + gás de arraste:
queimanum bico (jet). Ionização na chama é obtida aplicando um potencial > 200V.
DETECTOR DE IONIZAÇÃO DE CHAMA - DIC – FID
Não responde (ou apresenta reposta muito baixa) a: nitrogênio, óxidos de nitrogênio, monóxido e
dióxido de carbono, sulfeto de carbono, gás sulfídrico, dióxido de enxofre e água, tetracloreto de
carbono. Isso é útil para uso como solvente – H2O, CS2, CCl4.
Alta sensibilidade: 10-12 g/seg – análise de traços
Estável – Alta faixa de linearidade 10-6 a 10-7
Moléculas com O e halogênio diminuem a sensibilidade
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DETECTOR DE IONIZACÃO DE CHAMA
• A estrutura química, tipo de grupo func ional. Geometria e esqueleto de carbono e pm 
influem na sensibilidade de geração de sinal.
• A resposta é reduzida para compostos polares que contém heteroátomos como grupos
funcionais. Átomos de carbono ligados a heteroátomos são ionizados com muito
menos probabilidade ou não são ionizados e não contribuem para a intensidade do 
sinal do detector.
• Para análise quantitativa é importante que o fator de resposta seja determinado
• Outros fatores que influem na resposta: fluxo dos gases de queima – h2 e ar, e gás de 
arraste; geometria do sistema de eletrodo do detector, voltagementre os eletrodos.
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Princípio: elétrons gerados por ionização do gás por uma fonte radioativa (Ni63 ou tritio) são 
capturados por alguns tipos de compostos, diminuindo a corrente que é registrada.
Raios β emitidos pela fonte ioniza o N2 gerando elétrons: β + N2 → N2* + eˉ
É gerada uma corrente constante registrada como linha de base.
Compostos eletronegativos captam elétrons diminuindo a corrente.
A queda de corrente é proporcional à quantidade do composto eletro-aceptor que passa pelo 
detector.
Gás Arraste: Nitrogênio ou Argônio a 5%CH4 - 30-40ml/min. no detector.
DETECTOR DE CAPTURA DE ELÉTRONS
Sensibilidade – Seletividade do DCE
Muito sensível: 10-12 a 10-14 g de 
substâncias com afinidade por elétrons
Halogenados, nitrilas, 
organometalicos → agrotóxicos.
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DETECTOR DE CAPTURA DE ELÉTRONS
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• Principio: fonte alcalina 
(pastilha de cerâmica com 
sal de Cs ou Rb) polarizada 
e coletor semelhante ao DIC. 
Interação dos vapores do 
metal alcalino com os 
compostos orgânicos de N 
ou P → íons negativos 
• Sensibilidade: N ~10-13
g/seg e P ~10-14 g/seg.; 
desprezível para orgânicos 
contendo C, H e O.
DETECTOR DE NITROGÊNIO E FÓSFORO (DNP-NPD)
DETECTOR DE IONIZAÇÃO TERMOIÔNICO (DIT - TID)
DETECTOR DE IONIZAÇÃO DE CHAMA ALCALINA
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• Princípio: compostos são queimados em chama de O2 e H2 Compostos orgânicos de S 
e P ou outros elementos emitem luz de diversos comprimentos de onda. S e P emitem 
grande intensidade na região de 394 e 526 nm respectivamente → altamente sensível 
para S e P. A luz emitida é detectada usando fotomultiplicadora e com filtro apropriado, 
detecta-se só os elementos de interesse.
• Fluxo de gás de arraste + auxiliar: pelo menos 20ml/min.
• Fluxo de H2: 200 – 210ml/min. AR: 120 – 160ml/min
DETECTOR FOTOMÉTRICO DE CHAMA (DFC-FPD)
Sensibilidade:P → HPO* → luz a 526nm 
→ 4x10-14 g/s
S → S2* → luz a 394nm → 2x10-13 g/s
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DETECTOR FOTOMÉTRICO DE CHAMA (DFC-FPD)
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DETECTORES - CIOLA
65
DETECTORES 
FID - FPD
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• Princípio compostos são ionizados numa 
câmara contendo lâmpada ultra-violeta.
• R+h → R* + e-
• Sensibilidade:similar a DIC, porém 
aumenta para compostos que absorvem na 
região ultra-violeta, como p.ex. aromáticos.
• Responde à concentração; portanto a 
resposta diminui com aumento da vazão de 
gás de arraste + auxiliar. Normalmente gás 
de arraste a 20ml/min e auxiliar só com 
arraste menor que 10ml/min.
DETECTOR DE FOTOIONIZAÇÃO (DFI – PID)
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DETECTOR DE FOTOIONIZAÇÃO (DFI – PID)
Utilizando lâmpadas de 
diferentes energias: 9,5; 10,2 ou 
11,7 e V, as respostas dos 
primeiros membros de uma série 
homóloga se alteram.
Assim os compostos com baixa 
S em DIC tem alta S em DFC: 
ex. dicloroetano, formaldeido.
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GÁS DE ARRASTE E GÁS AUXILIAR
DETECTOR ARRASTE AUXILIAR ALTERNATIVA
FID HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
HÉLIO
HÉLIO
HÉLIO
NPD HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
HÉLIO
HÉLIO
HÉLIO
ECD HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
ARGÔNIO/CH4
ARGÔNIO/CH4
ARGÔNIO/CH4
NITROGÊNIO
ARGÔNIO/CH4
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
ARGÔNIO/CH4
NITROGÊNIO
TCD HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
MESMO DO GÁS
DE ARRASTE
FPD HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
HÉLIO
HÉLIO
HÉLIO
PID HIDROGÊNIO
HÉLIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
NITROGÊNIO
HÉLIO
HÉLIO
HÉLIO
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DETECTOR DE ESPECTROMETRIA DE MASSA
CG/MS
• O espectrômetro de massa baseia-se na ionização do analito efluente da coluna por meio de 
uma fonte de energia -70ev ou outro valor ajustável, num sistema a alto vácuo.
• O analito perde 1 eletron resultando numa molécula carregada positivamente, considerada
como ion molecular.
• Devido a instabilidade dessa molécula, ela se fragmenta em várias partículas menores, 
características de sua estrutura.
• Essas partículas são detectadas, constituindo o espectro de massa.
• A técnica de ionização utilizada é a de impacto de elétrons (ie).
• Os sistemas cg/ms possuem bibliotecas com espectros de massas de vários compostos. 
• O espectro de massa de um determinado pico é comparado com os da biblioteca. Através da 
similaridade dos espectros, o sistema indica a provável estrutura do composto com um certo
nível de probabilidade. 
• Bibliotecas nist/epa/nih : ~75.000 espectros
• Wiley: ~229.000 espectros
• Pflegar/maurer/weber drogas e metabolitos: ~1400 espectros
• Pesticidas: ~205 espectros
• Pirólise: ~100 especros de polímeros
• Flavors & fragancias: ~1200 espectros
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DETECTOR DE ESPECTRÔMETRO DE MASSA (CG/MS)
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DETECTOR DE ESPECTRÔMETRO DE MASSA (CG/MS)
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DETECTORES - CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES
• Quando 1 analito separado na coluna,chega no detector, é gerado um sinal cujo valor é 
muito pequeno.
• Para possibilitar a detecção do pico, é necessário ampliar esse sinal, que é obido através 
de um sistema eletrônico – amplificador – que amplifica o sinal permitindo detectar o pico.
• Os amplificadores possuem um sinal máximo de saída, em geral 1v, podendo variar, de 
acordo com configuração do fabricante.
• A amplificação pode ser ajustada. A sensibilidade máxima do detector é obtida com a 
maior amplificação.
• Cada fabricante de CG possui um sistema de atenuação do amplificador (range do 
amplificador).
• Consideremos que o range selecionado dá a maior amplificação – sinal máximo 1v por 
exemplo.
• Ao injetar uma amostra, se um determinado analito gerar um sinal maior que 1v, a área 
calculada não é real, pois não se conhece o valor de sinal que foi gerado. Diz-se que o 
pico “estoura”. No software, observa-se um traço reto na escala de 1v.
• Se for preciso quantificar esse composto, é necessário que o pico de um sinal dentro da 
escala (no caso < 1v, o que é conseguido injetando menos amostra ou alterando o range 
para um valor menor.
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Atualmente utilizam-se softwares que permitem: 
• Registrar e processar os dados do cromatograma;
• Efetuar as curvas de calibração; 
• Controlar o sistema cromatográfico; 
• Reprocessar os cromatogramas por ajuste dos parâmetros de 
integração otimizados (width – threshold – tangente – vale, etc.); 
• Selecionar a frequência de amostragem (x hz)) de modo a se ter 
pelo menos 20 a 30 medidas por pico; 
• Realizar os cálculos para verificar o “system suitability test”
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SELEÇÃO DA COLUNA / FASES ESTACIONÁRIAS
A coluna é o coração do sistema cromatográfico e determina a eficiência e seletividade 
que pode ser alcançada na separação.
Colunas Empacotadas
• CGL – CGS
• Tubo da Coluna
• Inerte – estável termicamente – flexível
• Vidro, aço inox, cobre teflon
• Vidro – lavado com acido, e DMCS – tolueno – metanol – seca, com a finalidade 
de eliminar grupos SiOH do vidro que são adsorventes.
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SELEÇÃO DA COLUNA / FASES ESTACIONÁRIAS
Colunas Capilares – Open Tubular Columns
• A fase liquida é revestida como um filme sobre a parede da coluna, portanto não 
contem suporte – wall coated open tubular (WCOT), ou é ligada quimicamente ao 
tubo de silica fundida
• Vantagem: baixa contra pressão devido a suporte na coluna empacotadas ->-> 
mais longas para mesma queda de pressão.
• Estreitas – para minimizar efeitos de transferência de massa na fase gasosa
• TUBO: aço inox → vidro → silica fundida
• Sílica fundida: poucas impurezas, resistentes, flexíveis.
• Fases liquidas quimicamente ligadas à superfície, aumentaram a estabilidade das 
colunas, com diminuição do “sangramento” e arraste da FE por solventes das 
amostras, e superfície do tubo desativada. Podem ser lavadas para remover 
impurezas retidas.
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SELEÇÃO DA COLUNA EM CGS
Seleção da Coluna em CGS
FE: sólido poroso acondicionado num tubo.
Separação: adsorção seletiva dos componentes 
da amostra nas partículas do sólido – peneiras 
moleculares, carvão – sílica gel – alumina –
polímeros porosos.
Peneiras moleculares 5A e 13X.
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POLÍMEROS POROSOS – PORAPAK – CHROMOSORB 100
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SELEÇÃO DA COLUNA EM CGL (PARTIÇÃO)
A separação é conseguida graças a diferença dos coeficientes de partição 
entre FE e FM dos constituintes da amostra analisada.
COLUNAS EMPACOTADAS E CAPILARES
COLUNAS EMPACOTADAS
SUPORTE
Função
Características:
Área especifica
• Estrutura porosa adequada –
• Tamanho de partícula uniforme: 80-100, 100-120 mesh
• Inércia 
• Resistência mecânica elevada
Principais suportes utilizados em GGL
Diatomitas – Chromosorb – Johns-Manville e outros
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scan equivalencia de suportes – tabela 5.4 pag.27
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SELEÇÃO DA COLUNA EM CGL (PARTIÇÃO)
FASE LÍQUIDA
FL – componente mais importante da CGL – interações dos constituintes da amostra com 
a FL que permitirá obter separação.
Características:
• Efetuar separação desejada
• Não ser volátil na temperatura de operação
• Estável termicamente em ampla faixa de T
• Inércia química
• Capacidade de dissolver os componentes da amostra
• Fácil disponibilidade e baixo custo
Força de Interação FL – Compostos:
A solubilidade diferencial dos componentes da amostra é que governa a separação. 
Ela depende das forças coesivas de Van der Waals entre o soluto e a fase 
estacionária . Determinam a volatilidade relativa dos solutos, dos coeficientes da 
partição. 
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COLUNAS CAPILARES – OPEN TUBULAR COLUMNS
A fase líquida é revestida como um filme sôbre a parede da coluna, portanto não contém 
suporte – wall coated open tubular(WCOT).
Vantagem: baixa contra pressão devido a não ter suporte como nas colunas 
empacotadas, e portanto pode-se ter colunas mais compridas e em consequência maior 
eficiência.
São estreitas – para minimizar efeitos de transferência de massa na fase gasosa.
Tubo: aço – vidro - sílica fundida.
Fases líquidas quimicamente ligadas à superfície (bonded phase), aumentam a 
estabilidade das colunas, com diminuição do “sangramento” e arraste da FE por 
solventes das amostras.
Superfície do tubo de sílica fundida desativada.
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FASES LÍQUIDAS EM CGL
• Muitas das fase estacionarias liquidas são praticamente o mesmo material, produzido 
por diferentes fabricantes ou fornecedores, com nome ou código diferente.
• Podem ser agrupadas em um número limitado de tipos com propriedades e estruturas 
similares → numero limitado de fases usadas para colunas capilares e empacotadas.
• Classificação genérica: polares, não polares e fases especiais.
Fases Não Polares: não contem grupos que formem pontes de hidrogênio ou interação 
dipolo permanente - dipolo permanente.
• Eluição de acordo com PE ou volatilidade relativa, nas condições de análise.
Fases Polares: contém grupos funcionais polares, tais como halogênio, hidroxila, nitrila, 
carbonila ou Ester. Os compostos contendo grupos polares interagirão mais fortemente 
que os não polares
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FASES ESTACIONÁRIAS
• A grande maioria das FE de colunas capilares são constituidas de polisiloxanes 
(siliconas) com diferentes grupos ligados à sua estrutura que lhes proporcionam as 
diferentes características de interação com os componentes analisados.
• Além das polisiloxanes, são utilizadas também ,como fases estacionárias em 
colunas capilares, polímeros com grupos poliéteres (glicóis) e poliéteres 
modificados (glicóis modificados), e algumas outras com estruturas especiais para 
análise de compostos com isomeria óptica, são as fases quirais.
• As polisiloxanes são constituidas basicamente de grupos metila, fenila, ciano-propil, 
trifluoropropil, ligados ao esqueleto da silicona.
• A grande maioria das fases estacionárias atualmente utilizadas são quimicamente 
ligadas à superfície do tubo de silica fundida, o que lhe proporciona maior 
estabilidade térmica e a solventes, o que permitem que sejam lavadas para 
remoção de impurezas . 
• Cada fabricante de colunas capilares atribui um código específico para suas 
colunas, as quais possuem características similares.
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FASE ESTACIONÁRIA
POLI(DIMETILSILOXANE)
• Metilsilicona não polar. Fase ligada
• Quimicamente compatível com água e outros 
solventes. Pode ser lavada.
• Faixa de temperatura: -60c a 320c
• NÚMERO DE MCREYNOLDS: x’- y’- z’- u’- s’ = 4 –
58 – 43 – 56 – 38
• Aplicações típicas: hidrocarbonetos, gasolina, 
solventes, alcóois, fame, ac.Graxos,alimentos, 
flavorizantes, fragâncias.
• Fases comerciais similares: ciola 1, db1, hp1, at1, 
fi53, cpsil5cb, optima1, ov1, ov101, zb1, 007-1, rtx1, 
bp1, spb1. 
• Fase equivalente a cg-usp – g1
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ANÁLISE DE ESTERES METÍLICOS DE ÁCIDOS GRAXOS EM 
COLUNA NÃO POLAR - METILSILOXANE
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ANÁLISE DE SOLVENTES DE EMBALAGENS
COLUNA TIPO POLIDIMETILSILOXANE
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FASE ESTACIONÁRIA
POLI(5%DIFENIL- 95%DIMETILSILOXANE)
• Não polar – fase ligada.
• Quimicamente compatível com agua e 
outros solventes. Pode ser lavada.
• Faixa de temperatura: -60c a 320c
• NÚMERO DE MCREYNOLDS: x’- y’- z’-
u’- s’ = 19 – 74 – 64 – 93 - 62
• Aplicações típicas: hidrocarbonetos, 
gasolina, solventes, pesticidas, alimentos, 
fame, fenois, alcaloides aromáticos, 
drogas de abuso, flavorizantes, 
fragâncias.
• Fases comerciais similares: ciola 5, db5, 
hp5, at5, fi54, cpsil8cb, optima5, ov5, zb5, 
007-5, rtx5, bp5, spb5.. 
• Fase equivalente a cg-usp – g27
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ANÁLISE DE PESTICIDAS ORGANOCLORADOS EM COLUNA
5%FENIL-95%METILISILOXANE
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FASE ESTACIONÁRIA
POLI(14%CIANOPROPILFENIL-86%DIMETILSILOXANE)
• Polaridade intermediária. Fase ligada.
• Grupo ciano torna a fase mais susceptível 
a danificação por oxigênio e umidade do 
que outras fases de silicona. Pode ser 
lavada.
• Faixa de temperatura: subambiente a 
280c
• NÚMERO DE MCREYNOLDS: x’- y’- z’- u’-
s’ = 67 – 170 – 153 – 228 - 171 
• Aplicações típicas: pesticidas, semi-
voláteis, esteroides, ac.ORGÂNICOS, 
ALCOOIS, pahs, pcbs, AROCLOR, 
TRANQUILIZANTS.
• Fases comerciais similares: ciola1701, 
db1701, hp1701, fn210, cpsil19cb, 
optima1701, ov1701, 007-1701, rtx1701, 
bp10, spb1701.Minicursos CRQ-IV - 2010
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FASE ESTACIONÁRIA
POLI(6%CIANOPROPILFENIL-94%DIMETILSILOXANE) 
• Fase polaridade média. Fase ligada.
• Fase desenvolvida para análises de 
compostos organo-voláteis, halogenados, 
não halogenados e aromáticos pela 
técnica de purge & trap como 
contaminantes em ar, água potável, e 
efluentes e solos. Fase indicada para 
atender os vários requisitos dos métodos 
epa 502.2, 524.2, 601, 602, 624, 5041, 
8010, 8020, 8260. Pode ser lavada..
• Faixa de temperatura: subambiente a 
250c.
• Fases comerciais similares: db624, hp-
voc, hp624, at624,rtxvoláteis, spb624, 
cpsil13cb, vocol
• Fase equivalente a cg-usp – g43 
• A coluna tipo 624 é adequada para 
análise de impurezas em alcool etílico
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ALCOOL – ANÁLISE EM COLUNA TIPO 624
POLI(6%CIANOPROPILFENIL-94%DIMETILSILOXANE)
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COLUNA DESENVOLVIDA PARA ANÁLISE DE HALOGENADOS, NÃO 
HALOGENADOS E AROMÁTICOS VOLÁTEIS POR PURGE E TRAP 
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ANÁLISE DE ORGANOVOLÁTEIS 
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FASE ESTACIONÁRIA 
POLI-70%CIANOPROPILSILOXANE/SILFENILENO
• Polar. Fase ligada.
• Fase estacionária desenvolvida pela sge com 
grupo aromático silfenileno incorporado no 
esqueleto da siloxane, que permite operar a 
260c isotermicamente e até 290c por 
programação de temperatura. 
• Faixa de temperatura: 50 a 260c
• Aplicação típica: anaálise de fame cis-trans.
• Obs: a sge desenvolveu também fase com 
90% ao invés de 
70%cianopropilsiloxane/silfenileno, utilizada 
também para fame cis-trans, com retenção 
um pouco diferente.
• Fase comercial: bpx70 e bpx90.
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COLUNA POLI-70%CIANOPROPILSILOXANE/SILFENILENO
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FASE ESTACIONÁRIA
POLIETILENOGLICOL(CARBOWAX 20M)
• Fase polar. Fase lquimicamente 
compatível com água e outros solventes, 
porém solven e metanol e água devem ser 
vaporizados no injetor antes de alcançar a 
Coluna, portanto evite usar com injeção on-
column. Pode ser lavada.
• Faixa de temperatura: 35 a 280c
• NÚMERO DE MCREYNOLDS: x’- y’- z’-
u’- s’- : 305 – 551 – 360 – 562 – 484
• Aplicações típicas: alcóois, 
aromáticos(btex), glicois, fame, ac.Graxos, 
fenois, flavorizantes, fragâncias.
• Fases comerciais similares: ciola-wax, ]db-
wax, hp-wax, hp-innowax, at-wax, cp-wax-
52cb, permabond -cw20m, carbowax 20m, 
zb-wax, 007-cw, stabilwax, bp20, 
supelcowax 10, rtxwax, pe-wax.
•
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Conceitos de cromatografia a gás
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ANÁLISE DE SOLVENTES 
COMPARATIVO DE COLUNA POLAR E NÃO POLAR
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Conceitos de cromatografia a gás
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ANÁLISE DE FRAGÂNCIAS EM COLUNA 
POLIETILENOGLICOL
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Conceitos de cromatografia a gás
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FASE ESTACIONÁRIA
POLIETILENOGLICOL MODIFICADO COM ÁCIDO NITROTEREFTÁLICO
• Fase polar. Fase ligada.
• Quimicamente compatível com água e outros 
solventes. Porém solventes como água e 
metanol devem ser vaporizados no injetor antes 
de alcançar a coluna, portanto evite uso com 
injeção on-column. Pode ser lavada.
• Faixa de temperatura: 60 a 200c
• NÚMERO DE REYNOLDS: x’- y’- z’- u’- z’- : 311-
572 – 374 – 572 – 520
• Aplicações típicas: alcoois, glicois, solventes, 
fames, ácidos graxos livres(ideal).
• Fases comerciais similares: ciola ffap, db-ffap, 
hp-ffap, at-1000, cp-wax-58cb, peeermabond 
ffap, ov351, 007-ffap, stabilwax-da, bp21, nukol
• Fase cg-usp – g25.
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Conceitos de cromatografia a gás
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ANÁLISE DE ÁCIDOS GRAXOS LIVRES EM COLUNA DE 
POLIETILENOGLICOL MODIFICADO COM ÁCIDO NITROTEREFTÁLICO
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Conceitos de cromatografia a gás
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OUTRAS FASES ESTACIONÁRIAS 
COM ESTRUTURA DE SILOXANE
• Além das fases estacionarias mencionadas nos slides anteriores, várias outras são 
disponíveis.
• Destaca-se as fases com estruturas similares às citadas, porém com a designação fe-ms, 
produzidas com tratamento térmico especial para serem utilizadas em cg-ms. Para 
aumentar a estabilidade incorpora-se o grupo fenila entre átomos de silicio. 
• Fases comerciais base metilsilicona similares: ciola1-ms, hp1-ms, db1-ms, cpsil-5cb-ms, 
optima-1-ms, mdm-1
• FASES COMERCIAIS BASE 5%FENIL95%METILSILICONA: CIOLA5-MS, HP5-MS, cpsil-
8cb-ms, OPTIMA 5-MS, MDM-5
• Outras fases baseadas em polimetilsiloxane foram desenvolvidas especialmente para 
análises de larga faixa de ebulição de hidrocarbonetos e usada para pna,pona e piona. A 
literatura fornece dados de índice de retenção de kovats de mais de 400 analitos, o que 
permite identifica-los.
• Exemplos de fases comerciais similares: tr50.2PONA, db-petro100, cpsil-pona, rtx1-pona, 
BP1-PONA. Petrocol dh50.2.
• Outras fases base metilsilicona: petrocol dh150, petrocol dh, petrocol-dh-octil(esta permite 
separação na linha de base entre benzeno/1metilciclopenteno e tolueno/2,3,3 
trimetilpentano.
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Conceitos de cromatografia a gás
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ANÁLISE DE GASOLINA EM COLUNA PETROCOL DH
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Conceitos de cromatografia a gás
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FASES ESTACIONÁRIAS
COLUNAS PLOT 
Colunas plot refere-se às colunas com fase estacionária sólida porosa, dentro de tubo de sílica fundida com 
diâmetro interno de 0.53mm( widebore).
Plot (porous layer open tubular) – camada porosa em tubo aberto.
As colunas plot foram desenvolvidas para substituir colunas empacotadas com fases estacionárias sólidas, 
com o objetivo de proporcionar maior número de pratos da coluna e consequentemente melhor resolução 
dos analitos.
Por serem tubos abertos pode-se preparar colunas com maior comprimento: 15, 30. 50m SÃO OS MAIS 
UTILIZADOS.
Exemplo de colunas plot:
1 - peneira molecular 5a para análise de gases: h2, o2, n2, ch4, co
FASES COMERCIAIS SIMILARES: G5 molesieve, molesieve 5A, PLT5A, rt-msieve13x, 
molsieve5aplot, hp-plot-molesieve, cp-molesieve 5A, mt-sieve5a, mxt-msieve 5A.
2 – alumina – separa hidrocarbonetos leves: c1-c4 saturados e insaturados(exemplo glp) além de c5-
c10.
Fases comerciais similares: gs-alumina, rt-alumina plot, alumina plot, al2o3/kcl,al2o3/na2so4.
3 – alumina/kcl e alumina/na2so4 – polaridade menor que alumina.
Fases comerciais similares: gs-alumina/kcl, cp-alumina/kcl, hp_plot al2o3, rt-alumina, valcoplot 
al2o3/kcl, valcoplot al2o3/na2so4.
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Conceitos de cromatografia a gás
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ANÁLISE DE HIDROCARBONETOS C1-C5 EM COLUNA PLOT
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Conceitos de cromatografia a gás
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FASES ESTACIONÁRIAS
COLUNAS PLOT
• Outros tipos de colunas plot utilizam polímeros porosos derivados de estireno-divinilbenzeno e 
outros compostos , usadas como alternativa das colunas empacotadas tipo porapks E hayeseps.
• Exemplo de colunas plot de polímeros porosos:
• Base divinilbenzeno: GS-Q, PoraPLOT Q, PoraPLOT Q_HT, Rt-QPLOT, SupelQ PLOT,
HP-Q PLOT.
A empresa Vici produz várias colunas plot baseadas nos polímeros porosos hayesep, com 
diferentes estruturas e diversas aplicações;
Valco PLOT HAYESEP A: BASE DIVINILBENZENO/ETILENOGLICOLDIMETRACRILATO.
ValcoPLOT HAYESEP B: BASE DIVINILBENZENO/POLIETILENODIIMINA
ValcoPLOT HAYESEP C: BASE DIVINILBENZENO/ACRILONITRILA
ValcoPLOT HAYESEP D: BASE DIVINILBENZENO DE ALTA PUREZA
ValcoPLOT HAYESEP N: BASE DIVINILBENZENO/ETILENOGLICOLMETACRILATO
ValcoPLOT HAYESEP P: BASE DIVINILBENZENO/ESTIRENO
ValcoPLOT HAYESEP Q: BASE DIVINILBENZENO
ValcoPLOT HAYESEP R: BASE DIVINILBENZENO/N-VINIL-2 PIROLIDINONA
ValcoPLOT HAYESEP S: BASE DIVINILBENZENO/4-VINIL-PIRIDINA
APLICAÇ/ÒES E CROMATOGRAMAS: www.vvici.com/columns/vp.php
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ANÁLISE DE HIDROCARBONETOS C1-C5 EM COLUNA PLOT 
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Conceitos de cromatografia a gás
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CONDICIONAMENTO DAS COLUNAS
• Cada fase estacionária tem uma temperatura máxima de operação, acima 
da qual a sua pressão de vapor é suficientemente elevada para o gás de 
arraste carregá-la (sangramento), alterando portanto as características da 
coluna. Não operar a coluna acima dessa temperatura.
• Uma coluna nova pode ter oligômeros e/ou solvente residual e portanto é 
necessário condicioná-la para evitar deslocamento da linha de base.
• Para efetuar o condicionamento é recomendado instalar a coluna no injetor 
e não instalar no detector:
• AJUSTAR FLUXO DE GÁS DE ARRASTE (N2 OU he). Mantendo-o por 
cerca de 15 minutos a temperatura ambiente, para eliminar ar da coluna.
• Ajustar a temperatura do forno a ~50c e aumentar a temperatura 
gradativamente( ~10c/min) até ~20c abaixo da temperatura máxima e 
mante-la no mínimo 8 horas, no caso de uso de detector de captura de 
eletrons é necessário maior tempo de condicionamento. Resfriar o forno,e 
conectar a coluna no detector.
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Conceitos de cromatografia a gás
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RECOMENDAÇÕES OPERACIONAIS
• Procedimento para iniciar operação do cromatógrafo:
• Primeiramente alinhar os gases para o cromatografo e ajustar os fluxos de 
trabalho.
• Manter o forno à temperatura ambiente por ~15 minutos e só então aquecer, 
para evitar que oxigênio do ar danifique a coluna.
• Para desligar o cromatografo, reduzir a temperatura do forno próximo da 
ambiente e só então fechar os gases e desligar o cromatógrafo
• Na retirada de uma coluna do forno( sempre a temperatura próxima da 
ambiente), certificar-se que as válvulas de h2 estejam fechadas.
• Na instalação da coluna, certificar-se que não há vazamento nas conexões 
do injetor e do detector.
• Quando necessário, recondicionar a coluna conforme o procedimento do 
condicionamento ou lavar (quando permitido) com solvente conveniente..
.
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Conceitos de cromatografia a gás
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A análise qualitativa em CROMATOGRAFIA tem por objetivo a
identificação dos analitos de interesse.
Existem dois casos a serem considerados para análise
qualitativa:
• Análise Qualitativa em controle de qualidade
• Análise Qualitativa em identificações não rotineiras
ANÁLISE QUALITATIVA
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Análise Qualitativa em Controle
de qualidade
É normalmente efetuada através da
comparação do tempo de retenção ou
retenção relativa dos analitos de
interesse com esses parâmetros de
padrões. Tais análises são realizadas
com metodologias já estabelecidas.
É fundamental o controle e
monitoramento das condições
analíticas para evitar conclusões
errôneas.
ANÁLISE QUALITATIVA
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ANÁLISE QUALITATIVA
Análise Qualitativa em identificações não rotineiras
Quando o objetivo é identificar compostos de presença possível em uma amostra, ou
caracterização de contaminantes em uma amostra, o analista depara-se com uma situação
complexa.
Um rastreamento da amostra é muito útil, para auxiliar a identificação de compostos em
análise não rotineira.
É necessário obter-se condições de detecção específica de cada componente. Isso pode
ocorrer de duas maneiras:
1.) com a separação dos compostos na coluna para técnicas de detecção não seletivas
2.) através de uma condição de detecção exclusiva para o componente em questão
mesmo que outros componentes eluam com mesmo tempo de retenção – detecção
seletiva. Usando detectores que respondem especificamente a determinados
compostos, tais como: ECD, PID, NPD, PFD.
Para esse tipo de análise,frequentemente é necessário o uso de diferentes tipos de
detectores; o detector de espectrometria de massa acoplado ao cromatografo é muito
recomendado, pois pode definir a estrutura do composto e portanto identificá-lo.
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ANÁLISE QUALITATIVA
IDENTIFICAÇÃO ATRAVÉS DO ÍNDICE DE RETENÇÃO DE KOVATS
O Índice de Retenção de Kovats é um parametro muito recomendado para identificar 
compostos num cromatograma.
A determinação do IR é feita injetando-se padrões de vários compostos, juntamente com 
normais parafinas e determinando os valores pela equação:
IR = 100n + 100 x (log tr i – log tr n/log tr n+1 – log tr n), para condições isotérmicas e 
IR = 100n + 100 x (tri – trn/trn+1 – trn) , por programação de temperatura
Onde n é o número de C da parafina que elui antes do composto e n+1 é o número de C 
da parafina que elui após o composto.
Existem muitos dados de ir publicados na literatura, para diferentes compostos: 
hidrocarbonetos (+ de 400), solventes, fragâncias, etc. 
Injetando-se a amostra junto com n-parafinas, determina-se os índices de retenção dos 
compostos da amostra que comparados com dados da literatura é possível identifica-los.
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ANÁLISE QUANTITATIVA
Duas metodologias:
Métodos por normalização
Métodos absolutos
MÉTODOS POR NORMALIZAÇÃO
Assume-se que todos os componentes da amostra eluem da coluna e são detectáveis
Existem dois procedimentos:
• Normalização de área (% em área)
• Normalização utilizando-se a área corrigida
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ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos por normalização
Normalização de área (% em área)
Ai = área do composto i
Ai = somatória das áreas de todos componentes
Considera-se que todos os componente apresentam resposta proporcional à sua
concentração e que mesma concentração de diferentes compostos resulte em
áreas iguais (o que dificilmente ocorre).
100% x
A
A
ii
i 

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ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos por normalização
Normalização com área corrigida
onde Fi= Ci/Ai do componente i na mistura padrão
Ai = área do composto i
Fi = fator de resposta do componente i
AiFi = somatória das áreas de todos componentes multiplicadas pelos respectivos
fatores de resposta
É necessário conhecer todos os componentes da amostra para determinação dos
fatores de resposta de cada componente
100% x
xFA
xFA
ii
ii
i 

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ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos absolutos
Utiliza-se métodos absolutos quando:
• O objetivo da análise é quantificar um ou alguns dos componentes da amostra.
• Ao utilizar detectores específicos ou seletivos que detectam somente os componentes
de interesse
• Existência de compostos na amostra que não são eluídos nas condições de análise
ou não são detectados e que não haja interesse de quantificá-los.
• Quantificação de componentes em baixa concentração.
• Existem dois procedimentos:
•Padronização externa
•Padronização interna
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ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos absolutos - Padronização externa
1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da análise de misturas
padrões injetando-se um determinado volume.
2. Posteriormente, injeta-se o mesmo volume da amostra e obtem-se a concentração do
analito através da curva de calibração.
Nesta técnica, se o volume injetado não for exatamente o mesmo ou se houver alteração de
algum parâmetro que afete a resposta do componente no detector, como por exemplo,
variação da intensidade de luz do UV-VIS ou alteração na FM, as áreas dos picos poderão
ser maiores ou menores daquelas obtidas na calibração e consequentemente os resultados
serão incorretos.
Ai
Ci
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ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos absolutos - Padronização interna
Para minimizar os problemas da padronização externa, a amostra e a mistura
padrão são modificadas pela adição de um composto considerado como
padrão interno. O padrão interno deve ter as seguintes características:
1. Não estar presente na amostra original, ser estável e não reativa.
2. Pico separado dos componentes da amostra
3. Eluir próximo dos componentes de interesse
4. Detecção semelhante dos picos de interesse
5. Concentração que produza área similar aos picos analisados
6. Pureza elevada ou conhecida (possíveis impurezas não devem eluir com os
picos de interesse).
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Métodos absolutos - Padronização interna
1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da análise de misturas
padrões contendo o padrão interno. Nessa curva de calibração utiliza-se a relação entre área
do componente i e área do padrão interno em função das relações de suas concentrações.
2. Posteriormente, injeta-se a amostra contendo padrão interno (preferencialmente na
mesma concentração utilizada na calibração) e obtem-se a concentração do analito através
da curva de calibração.
Se o volume de amostra injetado for diferente do utilizado na calibração, ou se algum
parâmetro analítico for alterado resultando em áreas diferentes daquelas esperadas nas
condições de calibração, a relação de área entre analito e padrão interno não será afetada.
Ai / Api
Ci / Cpi
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COMO ESCOLHER UMA COLUNA CAPILAR
• A seleção da coluna é baseada em cinco fatores principais: tipo de amostra, tipo de 
fase estacionária, diâmetro da coluna(id), espessura do filme de fase estacionária(df) 
(os quais estão interelacionados), e comprimento da coluna(L).
• AMOSTRA E FASE ESTACIONÁRIA
• A fase estacionária é um filme polimérico cobrindo a parede interna da coluna 
capilar. Diferenças nas propriedades químicas e físicas dos compostos orgânicos 
injetados e suas interações com a fase estacionária, são a base para o processo de 
separação.
• Interações entre os componentes da amostra e a fase estacionária variam em função 
das propriedades dos compostos analisados. Quando a ENERGIA DE INTERAÇÃO 
ANALITO-FASE difere significadamente para dois compostos, um é retido mais 
tempo que o outro.
• Mudando as características químicas da fase polimérica, altera suas propriedades 
físicas. Dois compostos que não são separados(co-eluem) numa fase estacionária 
particular podem ser separadas em outra fase de polaridade diferente, se a diferença 
de interação analito-fase for significativa.Esta é a razão da disponibilidade de uma 
variedade de fases de colunas capilares – cada fase fornece uma combinação de 
interações específicas para cada classe de analitos.
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COMO ESCOLHER UMA COLUNA CAPILAR
TIPO DE FASE
• POLARIDADE DA FASE – A escolha da fase estacionária é normalmente o item mais importante 
na seleção de uma coluna. A caracteristica mais importante é a polaridade da fase, pois ela dita a 
seletividade, ou seja a habilidade da coluna separar os componentes da amostra.A seleção da 
fase é baseada no princípio químico geral que SIMILAR DISSOLVE SIMILAR. Uma coluna não 
polar é melhor para analises de compostos não polares. Colunas polares separam mais 
efetivamente compostos polares.
• MOLÉCULAS NÃO POLARES – Geralmente compostas só de átomos de carbono e hidrogênio, 
com simples ligações carbono-carbono, tais como os hidrocarbonetos parafínicos. Estes são bem 
separados por colunas capilares não polares. As interações entre compostos não polares e fase 
não polar é do tipo dispersiva, na qual a ordem de eluição é baseada nos pontos de ebulição.
• MOLÉCULAS POLARES – Compostas principalmente de átomos de carbono e hidrogênio, 
contendo um ou mais átomos de bromo, cloro, fluor, nitrogênio, oxigênio, fosforo ou enxofre. 
Compostos polares tipicamente analisados por coluna capilar incluem: alcoois, aminas, ácidos 
carboxílicos, diois, esteres, eteres, cetonas, bifenil policlorados(PCBs) e tiois.
• MOLÉCULAS POLARIZÁVEIS – Compostas de carbono e hidrogênio, contendo uma ou mais 
dupla ou tripla ligação, tais como olefinas e hidrocarbonetos aromáticos.
• Compostos polares e polarizáveis são geralmente separados em coluna de polaridade 
intermediária e polar. Além das interações dispersivas entre as moléculas polares e fases polares 
incluem interações dipolo e ácido-base. As separações são determinadas pelas diferenças dos 
efeitos globais destas interações.
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COMO ESCOLHER UMA COLUNA CAPILAR
DIÂMETRO INTERNO DA COLUNA – ID
• Os diâmetros internos das colunas capilares comerciais disponíveis permitem 
balancear dois fatores: eficiência(N) e capacidade da amostra(quantidade de 
qualquer componente ser aplicado na coluna sem causar sobrecarga na coluna e 
portanto pico assimétrico. 
• Colunas com ID 0.20, 0.25 e 0.32mm permitem maior resolução (maior eficiência), 
enquanto as “wide bore” (mega-bore) 0.53 e 0.75mm, maior capacidade de amostra. 
A natureza dos componentes da amostra e da FE afetama capacidade da amostra: 
fases não polares tem maior capacidade de amostra para analitos não polares; 
fases polares tem maior capacidade de amostra para analitos polares.
• Outro fator a considerar é o tipo de detector, assim por exemplo detector de 
espectrometria de massa(CG/MS) não aceita os fluxos de gás de arraste elevado de 
colunas mais largas que 0.20 e 0.25mm.
• Para compostos que eluem muito próximos(ex.. Isomeros), usar colunas de ID 0.20 
ou 0.25mm que dão maior resolução. Estas colunas requerem equipamento com 
dispositivo de splitting e controlador de fluxo que controla confiavelmente o fluxo de 
gás de arraste a baixas vazões.Para amostra em concentração elevada ou com 
larga faixa de concentração colunas com 0.53 e 0.75mm são melhores.
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COMO ESCOLHER UMA COLUNA CAPILAR
ESPESSURA DO FILME DA FASE ESTACIONÁRIA - df
• Quanto maior df, maior é a largura do pico – reduz a eficiência da coluna – devido a 
maior dificuldade de transferência de massa(Equação de Van Deemter – H) e 
aumenta os tempos de retenção dos analitos e reduz a interação com a parede do 
tubo.
• Aumentando df, aumenta a capacidade máxima da amostra e a temperatura na qual 
um componente eluirá da coluna. Aumento da espessura do filme reduz a 
temperatura máxima limite da coluna devido ao maior “sangramento”da FE.
• Em geral colunas com filme fino – thin film -(0.10 a 0.25µm) são usados para 
análises com pontos de ebulição elevados. Os compostos eluem a temperaturas 
menores e com tempos de retenção mais curtos.
• Filmes mais grossos - thicker films-(1 a 5µm) são mais adequados para analitos com 
baixo ponto de ebulição(ex. Organo-voláteis e gases) Colunas com filmes espessos 
aumentam a retenção de compostos altamente voláteis, eliminando portanto a 
necessidade de criogenia no forno das colunas. Além disso possuem maior 
capacidade de amostra, reduzindo sobrecarga – overloading – (picos que alargam e 
dão caudas frontais para componentes em concentração elevada.
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COMO ESCOLHER UMA COLUNA CAPILAR
COMPRIMENTO DA COLUNA – L
• COLUNA MAIOR OFERECE MAIOR RESOLUÇÃO QUE COLUNA MENOR.
• Porém há um limite prático para aumentar o comprimento da coluna: em análises 
isotérmicas, numa coluna de 60m a resolução aumenta 40% em relação a uma 
coluna de 30m – a resolução (R) aumenta de acôrdo com a raiz quadrada de L, mas 
dobra o tempo de análise e aumenta a pressão requerida para mover a amostra 
através da coluna. Uma coluna de 60m custa mais do que uma de 30m.
• Em geral coluna de 30m dá o melhor balanço entre resolução e tempo de análise.
• Usar coluna de15m para análises de “screening” ou para amostras simples cujos 
componentes são de natureza química diferente.
• Usar coluna de 60m quando as amostras são complexas ou voláteis com 
componentes eluindo muito próximos, ou quando usar programação de temperatura 
para minimizar o aumento do tempo de análise.
• Para analisar essas amostras difíceis, uma coluna de 30m com espessura de filme 
grosso em geral é tão útil quanto uma de 60m.
• Em certos casos especiais é necessário colunas de 100 – 150m, por exemplo 
componentes de petróleo e esteres metílicos de ácidos graxos. 
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SELEÇÃO INICIAL DE COLUNA CAPILAR
Referências: Supelco – The Reporter Vol. 18.2 e 18.5
A forma mais simples para selecionar coluna capilar inclui: consultar colegas
cromatografistas, pesquisar a literatura de aplicações e/ou os Serviços Técnicos de 
fornecedores de colunas.
O passo mais importante para o desenvolvimento de um novo método é conhecer o máximo
possível da amostra, tais como:
• Origem da amostra
• Componentes e matriz da amostra
• Número de compostos esperados
• Ponto de Ebulição dos compostos
• Faixa de ebulição da amostra
• Grupos funcionais nos compostos
• Concentração esperada dos compostos
• Estabilidade térmica e química dos compostos
Considerar se que todos os compostos devem ser identificados e quantificados, o que
determinará a necessidade de separação total ou parcial de todos os compostos e se será
necessário usar CG/MS e também o tempo de análise.
Essas informações orientarão como selecionar a coluna.
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SELEÇÃO INICIAL DE COLUNA CAPILAR
• Recomenda-se como primeiro passo, injetar a amostra numa coluna não polar, como 
polimetilsiloxane(DB1 ou similar) ou Poli 5%fenil – 95%metilsiloxane(DB5 ou similar) 
• Utilizar coluna com 30m x 0.25mm x 0.25µm. Colunas de 0.25mm oferecem bom 
compromisso entre capacidade de amostra, eficiência de separação e tempo de 
análise.
• Condições iniciais dos testes:
• Gás de arraste: Helio – velocidade linear – 25cm/seg – Pressão constante
• Tcol: 50C – 10Cmin – até 300C – manter 10 min.
• Split: 100:1 - Vol.inj: 1µL
• Tdet(FID): 340C
• Avalie se os resultados são aceitáveis: atingiram os objetivos? – separaram o 
número de compostos esperados? – Os picos são simétricos? – O tempo de análise 
é aceitável?
• Se os resultados não forem satisfatórios, dependendo da irregularidade observada: 
reinstalar a coluna, ajustar condições analiticas diferentes, selecionar coluna com FE 
de diferente polaridade, injetar menos material.
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SELEÇÃO INICIAL DE COLUNA CAPILAR
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TROUBLESHOOTING
PROBLEMAS CROMATOGRÁFICOS E SOLUÇÕES
• A tarefa real para corrigir um problema com o sistema cromatográfico é identificar a 
causa, sem gastar tempo.
• Manuais dos equipamentos e informações de fornecedores de colunas e acessórios 
de cg, oferecem procedimentos sistemáticos para avaliar a causa do problema e 
sugestões de como soluciona-lo.(Ex. Bulletin 853b da supelco,catálogo da j& w
Scientific, e outros)
• Problemas mais comuns: picos fantasmas, ruido excessivo da linha de 
base,instabilidade da linha de bases, picos com cauda, picos divididos(split), 
deslocamento dos tempos de retenção, mudança da forma do pico, perda de 
resolução.
• As fontes de roblemas em cg são devidas às 5 fontes seguintes: o operador, a 
amostra, a coluna, os sistemas elétricos do instrumento e o sistema de fluxo de 
gases do sistema.
Minicursos CRQ-IV - 2010
Conceitos de cromatografia a gás
Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica Federal
TROUBLESHOOTING
Áreas e itens a serem checados:
• 1- Gases – pressões, velocidade linear, fluxo(no detector, split e purga do 
septo).
• 2- Temperaturas – coluna, injetor, detector, linhas de transferência.
• 3- Parâmetros do sistema – tempo de ativação da purga, atenuação e 
range do detctor, range de massa injetada,etc.
• 4- Linhas dos gases e traps – limpeza, vazamentos, expiração dos traps.
• 5- Consumíveis do injetor – septos, liners, o’rings, anilhas.
• 6- Integridade da amostra – concentração, degradação, solvente, 
estocagem.
• 7- Seringas – técnica de manuseio, vazamentos, limpeza, agulhas com 
rebarbas.
• 8 – Sistema de dados – ajustes e conexões.
Minicursos CRQ-IV - 2010
Conceitos de cromatografia a gás
Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica Federal
TROUBLESHOOTING
• Picos fantasmas: contaminação do sistema é o