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Universidade Federal do Rio de Janeiro Curso: Engenharia Química - Integral Orgânica Experimental I Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Professora: Débora de Almeida Azevedo Aluna: Sarah Amaral Braz Barcellos Luiz Rio de Janeiro Outubro / 2016 1 – Introdução Toda mistura é composta por um ou mais analitos que interagem entre si e com o solvente onde estão suspensos. Tal interação pode variar de natureza e intensidade quando um dos componentes é trocado. A cromatografia é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura. Essa técnica se destaca devido à sua facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas, por si mesma ou em conjunto com outras técnicas instrumentais de análise. Está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária. É uma técnica versátil e de grande aplicação, pois possui uma variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias. A análise é realizada através da distribuição dos componentes entre duas fases, que estão em contato íntimo. Uma das fases permanece estacionária enquanto a outra se move através dela. Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária, os componentes da mistura são distribuídos entre as duas fases, de tal forma que cada um dos componentes interage com a fase estacionária de maneira única para cada analito, resultando em migrações diferenciais destes componentes, ou seja, os componentes da amostra têm diferentes velocidades ao passarem pela fase estacionária. Existem diversos tipos de cromatografia diferentes, uma delas é a Cromatografia em Camada Delgada (CCD). Figura 1 – Representação esquemática dos tipos de métodos cromatográficos. *CCD (cromatografia em camada delgada), CP (Cromatografia em papel), CSC (Cromatografia supercrítica), Clae (Cromatografia liquida de alta eficiência), CG (cromatografia gasosa) CGAR (Cromatografia gasosa e alta resolução) Essa técnica consiste na aplicação de uma pequena quantidade da amostra desejada na base de uma fita cromatográfica utilizando um capilar. Logo após, coloca-se a fita dentro de um bécher com a fase móvel escolhida (fase móvel não deve tocar o ponto de aplicação das amostras), e por capilaridade, a fase móvel sobe pela fita passando pela amostra aplicada. Devido a volatilidade do solvente escolhido, coloca-se um vidro de relógio tampando o bécher durante o processo evitando perda de solvente. Na CCD quando a fase móvel passa pela amostra, carreia os analitos realizando a migração diferencial, de maneira única para cada analito, ou seja, cada analito percorrerá certa distância na fita. A intensidade da migração depende da temperatura, da pressão, da área da superfície e da força das interações moleculares. A distância percorrida por cada composto utilizado em amostra, dividido pela distância percorrido pelo solvente é chamado de fator de retenção (Rf), sendo o mesmo constante física de cada composto em determinadas condições cromatográficas. Segundo MARAMBIO (2007), uma vez que tenhamos calibrado o método para compostos conhecidos, cujos Rf’s tenham sido determinados em condições especificadas, obtemos um padrão para a análise e identificação qualitativa de misturas de compostos. Assim, compara-se este valor encontrado para a amostra com o padrão. O cálculo do Rf é realizado medindo-se a distância que a substância se deslocou a partir do ponto em que foi aplicada (ds), a partir do centro de gravidade da mancha e divide-se pela distância percorrida pela massa de solvente a partir do ponto da amostra (dm). Rf = Rf = Fator de Retenção; ds = distância percorrida pelo composto; dm = distância percorrida pelo solvente. Figura1- Desenho ilustrativo da fita cromatográfica com os respectivos pontos importantes para analise Tendo em vista que o que defina a interação da amostra ser maior com a fase estacionária ou com a móvel é a polaridade destas. Uma vez que a fase móvel seja mais polar, por exemplo, as substâncias mais polares serão melhores eluidas nela, sendo carreadas por uma maior distância ao longo da fase estacionaria. O oposto se dá para moléculas apolares, que apresentarão maior interação com a fase estacionaria, ficando mais retidas nesta. Abaixo se pode notar uma das influências nessas interações em moléculas orgânicas, relacionando o grupo funcional à polaridade: Hidrocarbonetos < Aldeídos, Cetonas e ésteres < Álcoois < Ácidos carboxílicos Apolar < Ligeiramente polar < polar < Muito pola Van der Waals < Dipolo- Dipolo < LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO 2 – Material e Métodos 2.1 Material ● Capilares ● Fita Cromatográfica (Alumia/Sílica) ● Béquer ● Vidro de relógio ● Amostras A, B e C ● Padrões de Cafeina, paracetamol e AAS ● Solvente ● Dispositivo emissor de luz UV Item Descrição Estrutura Fase móvel Acetato de Etila Fase estacionária Sílica Padrão 1 Cafeína Padrão 2 Ácido Acetilsalicílico (AAS) Padrão 3 Paracetamol 2.2 Métodos Inicialmente, foi feito a organização de todos os materiais necessários para execução da prática pegando-os em seus respectivos lugares de armazenamento e colocando-os em cima da bancada a ser utilizada. Em seguida, selecionou-se quais amostras e quais padrões seriam analisados em cada fita, dispondo-os de modo que todos fossem analisados possibilitando uma boa visualização dos pontos. A escolha de cada fita encontra-se disposta abaixo: Fita 1 Fita 2 Fita 3 Fita 4 Amostra A Amostra A Amostra C Amostra C Amostra B Amostra B Padrão de AAS Padrão de Paracetamol Amostra C Padrão de AAS Padrão de Cafeína As fitas foram marcadas em suas extremidas superiores e inferiores com uma linha a aproximadamente 5 mm da extremidade, essas serviriam como referencial para depositar as amostras e os padrões (inferior), denominada linha de origem, e a superior como linha de chegada da fase móvel. Em seguida preparou-se a primeira fita colocando-se as substâncias escolhidas ao longo da base com o auxílio de um capilar, onde o utensílio foi introduzido no recipiente da substancia desejada, e por capilaridade uma pequena quantidade da amostra o preencheu, logo após aproximou-se a extremidade preenchida do local de depósito na fita, e , tocou-se levemente na superfície da fita e todo líquido dentro do capilar foi depositado na fita. Repetiu-se o processo três vezes para cada fita. Depois, colocou-se o solvente escolhido em bécher de 50 ml, em uma quantidade em que o solvente entrasse em contato com a fita, porém abaixo do nível onde se foi depositado as substâncias analisadas. Introduziu-se a fita dentro do bécher junto com o solvente e fechou-se com o vidro de relógio para evitar volatilização do solvente Figura 2 – Representação da análise Aguardou-se cerca de 5 minutos até que o solvente subisse (devido o fenômeno de capilaridade) até onde estava marcado como limite superior. Tirou-se do bécher e aguardou-se mais 2 minutos para que a fita secasse e o excesso de solvente evaporasse. Após esse processo, com o auxílio da câmara de raios ultravioletas, foi possível enxergar os pontos existentes em cada fita, sendo esses um ou mais de um ponto para cada substância analisada. Ainda dentro da câmara de UV, marcou-se na fita os pontos identificados e posteriormente mediu-se a distância de cada ponto até a base da fita, para todas as substâncias. Esse procedimento foi repetido para as quatro fitas analisadas. Com os dados de cada ponto das amostras A, B e C ( não identificadas ) junto com os dados dos padrões fornecidos pelo laboratório, foi possível identificar os componentes de cada amostra, comparando-os. Além disso,tambémfoi calculou-se o Rf para cada substância, utilizando o valor do ponto e a distância máxima percorrida pelo solvente. Após a caracterização dos compostos, as amostras foram descartadas e os materiais utilizados durante a prática, limpos e armazenados em seus respectivos lugares. 3 – Resultados Figura 3 – Foto das fitas analisadas com os respectivos pontos detectados As tabelas abaixo resumem os resultados coletados no experimento, com as respectivas distâncias do ponto analisado para cada amostra e seus Rf’s calculados. Analisados Pontos Distancia dos pontos ate a base (cm) Fita 1 Amostra A 3 1,5 2,5 3 Amostra B 2 1,5 - 3,1 Amostra C 1 - - 3 Padrão de Cafeína 1 1,3 - -Analisados Rf (cm) Fita 1 Amostra A 0,40 0,71 0,86 Amostra B 0,40 - 0,88 Amostra C - - 0,86 Padrão de Cafeína 0,37 - - Analisados Pontos Distancia dos pontos ate a base (Cm) Fita 2 Amostra A 3 1,5 3,1 3,7 Amostra B 2 1,5 - 3,7 Padrão de AAS 1 - - 3,8 Analisados Rf (Cm) Fita 2 Amostra A 0,35 0,70 0,84 Amostra B 0,35 - 0,84 Padrão de AAs - - 0,86 Analisados Pontos Distancia dos pontos ate a base (Cm) Fita 3 Amostra C 1 3,6 Padrão de AAS 1 3,6 Analisados Rf (Cm) Fita 3 Amostra C 0,86 Padrão de AAS 0,86 Analisados Pontos Distancia dos pontos ate a base (Cm) Fita 4 Amostra C 1 3,0 Padrão de Paracetamol 1 2,4 Analisados Rf (Cm) Fita 4 Amostra C 0,86 Padrão de Paracetamol 0,69 Comparando os Rf dos padrões fornecidos pelo laboratório com os encontrados experimentalmente das amostras desconhecidas ( A, B e C ) e calculando-se a média aritmética para cada substância que foi analisada mais de uma vez temos: Amostra A Substância Rf Padrão Rf médio dos pontos encontrado Diferença Cafeína 0,37 0,38 0,01 AAS 0,86 0,85 0,01 Paracetamol 0,69 0,70 0,01 Amostra B Cafeína 0,37 0,40 0,03 AAS 0,86 0,86 0,00 Amostra C AAS 0,86 0,86 0,00 De acordo com os dados de cada fita, pode-se analisar composição relativa aos padrões analisados de todas as amostras. Na tabela a baixo as substâncias presentes estão destacadas com a cor amarela nas respectivas amostras. Composição Cafeína Paracetamol AAS Amostra A Amostra B Amostra C ● ● ● ● - ● - - ● 4 – Discussão Analisou-se 4 fitas cromatográficas, das quais pode-se observar que a diferença dos fatores de retenção dos padrões com relação as amostras é pequeno, indicando a veracidade da informação concluída. Nota-se que a AMOSTRA B, possui a maior diferença de Rf (0,03) com o padrão de Cafeína. Acredita-se que essa diferença possa ser oriunda de algum erro pontual durante a análise e inexperiência do analista no método aplicado. Contudo os resultados se mostram comprobatórios para definição dos componentes propostos para cada amostra. Além disso, para este padrão não foi feita mais de uma análise dificultando que os erros sistemáticos fossem minimizados ao analisar mais de uma vez e tirar a média. É importante ressaltar que inicialmente a análise seria feita utilizando-se como solvente hexano mas em um teste inicial notou-se que este não se mostrou eficiente para a eluição das substâncias analisadas pois as substâncias não foram deslocadas pela fase estacionária, substituindo-se assim, o solvente por acetato de etila que apresentou os resultados capturados. Uma vez que a sílica é mais polar que o acetato de etila, pode-se afirmar que o ácido acetilsalicilico é a substância mais apolar se comparado com cafeína e paracetamol, pois esse apresentou uma maior eluição na fase móvel que as outras. Analogamente, a cafeína é a substância mais polar pois interagiu mais com a sílica ficando mais retida na fase estacionária. Os resultados obtidos foram satisfatórios uma vez que todas as variações encontradas de Padrão e Amostra estão dentro do esperado para uma prática em âmbito laboratorial. 5 – Conclusão Utilizando a técnica de cromatografia em cada delgada foi possível identificar os componentes de cada amostra fornecida, e os fatores de retenção devidamente calculados. Têm-se que os objetivos da aula prática proposta foram alcançados com sucesso, uma vez que os compostos foram devidamente caracterizados e todos os Rf’s calculados utilizando as técnicas analíticas propostas. 6 – Referências ● Zubrick, James. 2005. Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica. Sexta Edição. 2005. ● CONSTANTINO, M. G.; SILVA, G. V. J.; DONATE, P. M.; Fundamentos de Química Experimental. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2004. ● RUSSEL, J. B.; Química Geral. 2.ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. Vol 1. ● LENZI, E. et al.; Química Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos Editora, 2004. ● RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books,1994. ● SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edegar; Curso de Química: química geral, Ed. Ática, São Paulo/SP – 1995 ● SOARES, Bluma G. e outros. Química Orgânica: Teoria e Técnicas de Purificação, Identificação de Compostos Orgânicos. Rio de Janeiro. Editora Guanabara, 1.988. ● DEGANI, A.L.G.; CASS, Q.B.; VIEIRA, P.C., Química Nova na Escola, 1998. ● CHAVES, M.H.; Análise de extratos de plantas por CCD: uma metodologia aplicada à disciplina “Química Orgância”. Química Nova, v. 20, n. 5, p. 560- 562, 1997. ● COLLINS, C.H.; BRAGA, G.L. e BONATO, P.S. Introdução a métodos cromatográficos. 6ª ed. Campinas: Editora da Unicamp, 1995.
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