Resumo cromatografia

Prévia do material em texto

Química Analítica Instrumental
3º Módulo: Cromatografia.
Métodos Cromatográficos:
Baseados em propriedades físicas → cromatográficas → propriedades mistas.
- separação: interações físico-químicas
-identificação/quantificação: propriedades ópticas ou elétricas
Cromatografia é um método de separação, identificação e quantificação de seus componentes. 
- a separação depende dos componentes da mistura com a fase móvel e com a fase estacionária. → por influência de diferentes forças intermoleculares, incluindo iônica, dipolar, apolar, e específicos efeitos de afinidade e solubilidade.
- a identificação se dá mediante das interações de padrões com a fase estacionária.
-a quantificação é feita também por comparações de concentrações de padrões conhecidas, usando a curva analítica.
-não tem titulação cromatográfica.
-entre tempo e resolução: ficamos com a resolução sempre.
Classificação das técnicas cromatográficas:
- de acordo com o sistema cromatográfico: 
Em coluna: 
Cromatografia líquida
Cromatografia gasosa
Planar:
Cromatografia em camada delgada
Cromatografia em papel
- de acordo com a fase móvel:
Utilização de gás
Utilização de líquido
- de acordo com a fase estacionária:
Liquida
Sólida
Quimicamente ligadas
- de acordo com o modo de separação:
Adsorção
Partição
Troca iônica
Afinidade
- para uma mistura, a simples troca de fase estacionária pode ser suficiente para alterar a ordem de eluição dos componentes da mistura.
-Princípio básico: a separação das misturas é por diferenças nas interações dos componentes com a fase estacionária e uma fase móvel.
Cromatografia em camada delgada:
-é uma análise qualitativa.
- por Rf = ∆S mancha / ∆S solvente
- fase estacionária pode ser sílica, alumina, celulose ou poliamida.
- analisa por comparação de Rf tabelado, comparação com padrão eluído em conjunto, extração e aplicação de métodos instrumentais.
-quando há incertezas, deve-se eluir a amostra em outros solventes.
Cromatografia de análise:
-fase móvel é a solução-branco.
-os componentes que estão no meio da coluna eluem mais rápido do que aqueles que estão na periferia → implica o formato do gráfico.
- do cromatograma tira-se 3 informações importantes:
Tempo de retenção → do 0 ao pico.
Área do pico → quantidade de matéria da substância, e não concentração.
Qualidade de separação → uma boa resolução é aquela em que os picos estão bem separados no menor tempo possível. ≥ 1,5.
- é importante termos uma boa resolução, seletividade e eficiência.
- a análise quantitativa é baseada na área do pico do sinal analítico.
-utilizando padrão interno, montamos curva analítica e adição de padrão. 
Padrão interno: utiliza-se relação de área analito/área padrão. O uso do padrão interno melhora o sinal analítico, pois a razão das áreas será sempre a mesma já que erro do volume ocasiona erro de medida de matéria.
- 2 grandes problemas: tempo e injeção da amostra.
Cromatografia gasosa:
Para uma amostra ser separada por CG, ela tem de dissolver-se no gás móvel →os constituintes devem ser voláteis!
- Necessário que a amostra tenha p. Ebulição de até 300°C e seja termicamente estável.
-fator crucial: TEMPERATURA!!!
Esquema de aparelhagem de CG.
Fase móvel: 
Deve ser inerte → não interagir com a amostra, nem com a fase estacionária e nem com superfície (exemplo: nenhum oxidante, como água e oxigênio, pois são impurezas).
 Apenas ação mecânica → carrega amostra na coluna.
Fluxo altera separação, que pode aumentar ou diminuir o tempo.
Compatível com o detector. 
Deve ser pura!
Amostra:
Volátil e termicamente estável
Não pode degradar na coluna
Alterar modo de injeção → pode variar a quantidade de matéria injetada (sempre em microlitro).
Grande volume → diminui eficiência de separação 
Pequeno volume → prejudica precisão e detecção. 
Quanto menor o volume → menor é o tempo, maior a resolução, menor é a seletividade.
Dispositivos/ injetores: 
Devem promover injeção instantânea de amostra na coluna. 
A temperatura é controlada para que a amostra vaporize-se imediatamente, mas sem decompor! → temp. em 50° acima do p. ebulição do componente menos volátil.
Fase estacionária:
Líquida.
Em coluna capilar → maior superfície de contato.
Maior volume → melhora interação, mas aumenta o tempo.
Detectores:
Examina continuamente o material eluído, gerando sinal gráfico. Cada substância analisada gera um pico → pode haver superposições de pico caso haja impureza na mistura ou a resolução não seja boa.
Tem que ter temperatura maior que a temperatura da coluna, para que a amostra continue gasosa e saia da coluna sem voltar.
Podem ser:
-universais → geram sinal para qualquer substância eluída.
-seletivos → detectam apenas substâncias com determinada característica físico-química.
-específicos → detectam substâncias que possuam características do elemento ou grupo funcional em suas estruturas.
Demanda gás de arraste específico.
Tipos:
- de condutividade térmica: depende da vazão do gás de arraste. Não é destrutivo.
-de ionização em chama: eluente na coluna é misturado com gás hidrogênio e gás oxigênio, posteriormente é queimado. Estável e bem seletivo. Degrada amostra.
-de captura de elétrons: resposta é seletiva. Pouco estável e necessita de temperatura rigidamente controlada. 
-Parâmetros que afetam a eficiência cromatográfica em CG:
Eficiência cromatográfica:
Aumento de separação no menor tempo, com resolução ≥ 1,5.
Amostra: (volátil e termicamente estável)
Injeção instantânea.
Grande volume → diminui eficiência de separação
Pequeno volume → diminui tempo e aumenta eficiência de separação, mas pode comprometer sensibilidade.
Fase móvel: (pura e inerte)
Baixo fluxo → aumenta eficiência de separação, pois aumenta pratos teóricos → aumenta tempo.
Coluna: (inerte)
Muito grande → aumenta eficiência de separação, mas aumenta o tempo.
Grande diâmetro → diminui a eficiência de separação.
Uso da coluna capilar → aumenta eficiência de separação, pois aumenta o contato/interação entre amostra e fase estacionária.
Empacotada é usada exclusivamente na cromatografia líquida! → na gasosa, prejudica a resolução.
Fase estacionária:
Aumento do volume → aumenta eficiência de separação, mas aumenta o tempo.
Aumento da viscosidade → diminui eficiência da separação.
-é feita programação linear de temperatura → a temperatura do forno pode ser variada linearmente durante a separação → melhora a resolução
- a temperatura é o fator crucial da separação! 
Separação é feita por ponto de ebulição! → temperatura da coluna tem que ser maior que o ponto de ebulição da amostra, e menor que o ponto de ebulição da fase estacionária.
Quanto maior a temperatura → diminui a resolução. Pois o aumento da temperatura aumenta a energia cinética, o que diminui as interações entre a coluna e a amostra (amostra sai rápido demais).
O ideal é a programação.
- quanto maior o número de pratos teóricos (equilíbrio entre amostra e fase estacionária) maior a eficiência → aumenta interação, aumenta separação.
-além da interação com a fase estacionária, o tempo que um analito demora a percorrer a coluna depende da sua pressão de vapor → quanto maior a temperatura na coluna, maior a pressão de vapor, maior a velocidade, menor tempo e menor retenção.
Cromatografia líquida: 
- para amostras cujos componentes sejam solúveis na fase móvel
-fator crucial: FASE ESTACIONÁRIA !!!!
- VANTAGENS:
Grande variedade de propriedades das fases estacionárias e detectores
Boa resolução e seletividade
Usa coluna empacotada → é pequena e mesmo assim dá boas resoluções. Comprimento é pequeno, mas as interações líquido/sólido ou líquido/líquido são mais favoráveis que as interações gás/sólido da cromatografia gasosa.
-Componentes
Fase móvel:
É líquida. Não é inerte!! → Interage com a amostra, dissolvendo-a.
Pura.
Não deve dissolver e nem decompor a fase estacionária. 
Baixa viscosidade e compatível com detector.
Polaridade adequada para separação.Impulsionada pela bomba
Fase móvel + amostra → desgaseificadas com ultra-som + vácuo.
Quanto maior o fluxo → pior a eficiência de separação.
Injetor: localizado na alça de amostragem, com volume definido. 
Fase estacionária: 
Interage com os solutos para separá-los. 
Tem que ter polaridade diferente da fase móvel. (fase móvel tem que ter a mesma polaridade que a amostra).
Fase reversa: polaridade da amostra = polaridade da fase móvel, e ambas diferentes da polaridade da fase estacionária.
OBS: analito tem que ter mais afinidade pela fase estacionária do que pela fase móvel
Amostra: 
Tudo que não é volátil em temperatura ambiente
Tem que estar solubilizada na fase móvel.
Detectores: 
Índice de refração
Absorbância
Fluorescência
Condutividade
Espectrometria de massa
Entre outros ( menos turbidimetria e nefelômetria, pois a amostra deve ser límpida, sem suspensões).