Introdução à Cromatografia

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CROMATOGRAFIA
Apodi - RN
2012
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INTRODUÇÃO
1.Importância e Origem da Cromatografia
 1906 - Mikhail Semenovich Tswett
 Separação da clorofila de uma mistura de pigmentos de planta.
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Chrom = cor; 
graphie = escrita
INTRODUÇÃO
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1.1 Avanço da Cromatografia
1937 a 1972 = 12 Prêmios Nobel
INTRODUÇÃO
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PRINCÍPIO BÁSICO
Separação de misturas por interação 
diferencial dos seus componentes entre 
uma FASE ESTACIONÁRIA (líquido ou 
sólido) e uma FASE MÓVEL (líquido ou gás)
Fase estacionária: formada de um material escolhido para reter de forma diferenciada os componentes da amostra que se deseja separar
Fase móvel: material que se desloca pela fase estacionária, arrastando os componentes da amostra
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CRITÉRIOS DE MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
Planar
Em coluna
Gás
Fluido
supercrítico
Líquido
Líquido
L
S
FL
Técnica
Fase Móvel
Fase Estacionária
L= líquido, S = sólido, FL= fase ligada
CLL
CLS
CE
CLFL
CTI
CB
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1.2 PROCESSOS CROMATOGRÁFICOS
Proceso físico - químico que rege a separação:
-Adsorção:
O soluto se adsorve na superfície das partículas
sólidas da fase estacionária. 
É um fenômeno superficial, acentuado pela formação de pontes de hidrogênio.
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- Partição ou Absorção: 
O soluto se equilibra entre o líquido da fase estacionária e a fase móvel, por diferença de solubilidade, até chegar a um equilíbrio.
PROCESSOS CROMATOGRÁFICOS
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- Troca Iônica: 
Os ânions e os cátions se unem covalentemente a uma fase estacionária sólida
PROCESSOS CROMATOGRÁFICOS
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- Exclusão Molecular, Filtração ou Permeação em Gel: 
Não existem interações entre a fase estacionária e o soluto. Se separa pelo tamanho de partícula.
PROCESSOS CROMATOGRÁFICOS
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Distância percorrida por cada soluto num certo tempo.
Resultado das forças de eluição e resistência.
1.3 SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES
 Substâncias que se movimentam vagarosamente: mais fortemente presas à fase estacionária.
 Substâncias que se movimentam rapidamente – gastam uma fração de tempo menor de tempo na fase estacionária devido à menor solubilidade ou afinidade a essa fase.
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SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES
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2.1 CROMATOGRAFIA PLANAR
 Consiste na separação dos componentes de uma mistura por migração diferencial sobre uma camada delgada de adsorvente preso sobre uma superfície plana.
 Superfície: vidro plano ou alumínio.
Início em 1938;
2.1.1 Cromatografia em Camada Delgada (CCD)
2. CROMATOGRAFIA DE ADSORÇÃO
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CROMATOGRAFIA DE ADSORÇÃO
Fácil execução, 
rapidez, 
versatilidade, 
grande reprodutibilidade, 
baixo custo, 
mais sensível e necessita de menor quantidade de amostra; entre 10 a 100 vezes mais sensível do que a de papel.
Vantagens
Desvantagens
Uso de reagentes de revelação corrosivos.
Mais difícil de tirar as manchas da placa para análise.
Menor uniformidade para fazer a camada delgada.
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 Adsorção: o soluto é separado entre uma fase estacionária sólida e uma fase estacionária móvel líquida.
Processo de Separação
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Interpretação Qualitativa
- Rf
- Cor
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Rf = 
Distância percorrida pelo centro da zona do soluto
Distância percorrida pela frente do solvente
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2.1.2 Cromatografia em Papel (CP) - CLL
 Técnica simples e econômica de separação dos componentes de uma mistura.
 Cromatografia líquida-líquida e a separação ocorre por partição (ou absorção) do soluto entre os dois líquidos.
Fase móvel e fase estacionária
 A celulose do papel é constituída por 2.000 ou mais unidades de glicose anidra ligadas por átomos de oxigênio.
 Um líquido polar como a água terá grande afinidade pelas hidroxilas de cada glicose, formando pontes de hidrogênio: fica retido e funciona como fase estacionária.
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 Líquidos menos polares (solventes orgânicos): são repelidos por essa estrutura e funcionam como fase móvel.
n-pentano, ciloexano, tetracloreto de carbono, benzeno, tricloroetileno, clorofórmio, éter etílico, acetato de etila, piridina, amônia, acetona, etanol, metanol, acetonitrila e água
 Simples e econômica.
 Utiliza pequena quantidade de amostra.
Boa capacidade de resolução.
Praticidade.
Vantagens
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2.2 Cromatografia em Coluna
2.2.1 Cromatografia Líquido Sólido (CLS)
A fase estacionária é um sólido de superfície ativa, que pode ser: sílica-gel, alumina ou celulose.
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 O sólido é empacotado dentro da coluna de vidro e a fase móvel, que é um solvente composto de um ou mais líquidos orgânicos, vai eluir os componentes da mistura através da coluna.
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2.2.2 Escolha dos Eluentes
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2.2.3 Técnica
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CROMATOGRAFIA DE ADSORÇÃO
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É um dos procedimentos mais utilizados nos laboratórios modernos
Excelente sensibilidade 
 É capaz de separar e detectar centenas de compostos simultaneamente
3. CROMATOGRAFIA GASOSA
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Vantagens
 Rapidez
 Alto poder de separação e resolução
Baixos limites de detecção – 10-12 g
 Excelente técnica quantitativa 
Desvantagens
 Analisa somente componentes voláteis
 A preparação da amostra pode ser trabalhosa
Resultado não conclusivo
Técnica de alto custo
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TERMOS TÉCNICOS
● Cromatograma: Um sinal (picos) de um detector com tempo. As áreas sobre picos são proporcionais com as respectivas concentrações.
● tr (tempo de retenção) : tempo que um composto demora para sair da coluna a partir da injeção da amostra no sistema cromatográfico até o máximo do pico traçado.
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1 - Reservatório de Gás e Controle de Vazão.
2 - Injetor de Amostra.
3 - Coluna Cromatográfica e Forno.
4 - Detector.
5 - Eletrônica de Tratamento do Sinal.
6 - Registro de Sinal (Computador).
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FASE MÓVEL EM CG: não interage com a amostra - apenas a carrega através da coluna. Assim é usualmente referida como gás de arraste.'
Gás arraste
REQUISITOS
INERTE - Não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou superfícies do instrumento.
PURO - Deve ser isento de impurezas que possam degradar a fase estacionária.
Impurezas típicas em gases e seus efeitos:
oxida / hidrolisa algumas FE incompatíveis com DCE
H2O, O2
hidrocarbonetos
ruído no sinal de DIC
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COMPATÍVEL COM DETECTOR - Cada detector demanda um gás de arraste específico para melhor funcionamento.
CUSTO - Gases de altíssima pureza podem ser muito caros.
GASES - nitrogênio, hélio e hidrogênio
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êmbolo
corpo (pirex)
agulha (inox)
Microseringa de 10  L:
Microseringa de 1  L (seção ampliada):
corpo
êmbolo 
agulha
MICROSERINGAS PARA INJEÇÃO
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PARÂMETROS DE INJEÇÃO
TEMPERATURA DO INJETOR - Deve ser suficientemente elevada para que a amostra vaporize-se imediatamente, mas sem decomposição
REGRA GERAL - Tinj = 50oC acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil
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INJETOR “ON-COLUMN” CONVENCIONAL
1 - Septo (silicone)
2 - Alimentação de gás de arraste
3 - Bloco metálico aquecido
4 - Ponta da coluna cromatográfica
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1 - Ponta da agulha da microseringa é introduzida no início da coluna.
2 - Amostra injetada e vaporizada instantâneamente no início da coluna.
3 - “Plug” de vapor de amostra forçado pelo gás de arraste a fluir pela coluna.
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O fenômemo físico-químico responsável pela interação analito + FE líquida é a PARTIÇÃO
FE LÍQUIDA: PROCESSO DE PARTIÇÃO
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FE SÓLIDA: PROCESSO DE ADSORÇÃO
O fenômemo físico-químico responsável pela interação analito + FE sólida é a ADSORÇÃO
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ABSORÇÃO x ADSORÇÃO
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COLUNAS: DEFINIÇÕES BÁSICAS
É considerado o coração do sistema. Por que?
Separação dos compostos através de interação com a fase estacionária presente na coluna.
A coluna cromatográfica é um tubo longo (30m x 0,25mm, por exemplo) contendo a fase estacionária (sílica fundida ou outros materiais).
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FASES ESTACIONÁRIAS
LÍQUIDOS Depositados sobre a superfície de só-lidos porosos inertes ou de tubos finos de materiais inertes 
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CAPILAR
 = 0,1 a 0,5 mm
L = 5 m a 100 m
EMPACOTADA
 = 3 a 6 mm
L= 0,5 m a 5 m
TIPOS DE COLUNAS 
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COLUNAS EMPACOTADAS
Tubo de material inerte recheado com FE sólida granulada ou FE líquida depositada sobre suporte sólido
MATERIAL
DO
TUBO
aço inox
vidro pirex (interação com os grupos silanóis)
TEFLON (abaixo de 200 °C)
Diatomita
MATERIAL
DO
SUPORTE
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Tubo fino de material inerte com FE líquida ou sólida depositada sobre as paredes internas.
sílica fundida
vidro pirex
aço inox
Colunas de sílica são revestidas externamente com camada de polímero (poliimida) para aumentar resistência mecânica e química, protegendo a coluna da umidade atmosférica
COLUNAS CAPILARES
MATERIAL
DO
TUBO
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Dispositivos que examinam continuamente o material eluido (soluto), gerando sinal quando ocorre a passagem de substâncias que não sejam o gás de arraste
DETECTORES
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Gráfico Sinal x Tempo = CROMATOGRAMA
Idealmente: cada substância separada aparece
como um PICO no cromatograma.
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TIPOS DE DETECTORES
1) Condutividade Térmica (H2 e He): não destrutivo
3) Captura de elétrons (N2 e mistura de CH4 e Ar)
2) Ionização de Chama (He, N2): destrutivo
4) Espectrometria de massa (He)
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CONDUTIVIDADE TÉRMICA
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IONIZAÇÃO DE CHAMA
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Interface cromatógrafo – espectrômetro de massa
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ESPECTRÔMETRO DE MASSA
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TRANSFORMAR A AMOSTRA EM UMA FORMA ADEQUADA PARA A ANÁLISE
PREPARO DA AMOSTRA
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APLICAÇÕES PRÁTICAS
QUÍMICA:
Determinação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantes em alimentos
SAÚDE:
Análises dos constituintes do sangue
Análise forense
AMBIENTE:
Determinação de resíduos de pesticidas em produtos alimentares, águas ou esgotos
Determinação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, solos ou rios