Aula 09

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Análise Instrumental
Marilza Aguilar
Aula 9– Cromatografia em Fase Gasosa 
I – Introdução – CROMATOGRAFIA EM FASE GASOSA 
A cromatografia é um método de separação de componentes presentes em uma amostra. Ela está baseada 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. 
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A existência de um grande números dessas fases que podem ser combinadas de várias formas, a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.
A ORIGEM DA CROMATOGRAFIA
O termo cromatografia foi primeiramente empregado em 1906 e sua utilização é atribuída a um botânico russo, Michael Tswett, ao descrever seus experimentos de separação da clorofila,  que consistia em um extrato de plantas que foi submetido a uma cromatografia, utilizando uma coluna de vidro com sílica e etanol como solvente. 
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Nesse estudo, a passagem de éter de petróleo (fase móvel) através de uma coluna de vidro preenchida com carbonato de cálcio (fase estacionária), à qual se adicionou o extrato, levou à separação dos componentes em faixas coloridas. 
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COLUNA DE VIDRO COM SÍLICA
ETANOL
EXTRATO
DE
PLANTAS
PRINCÍPIOS DA CROMATOGRAFIA
Esta técnica de separação envolve:
A Matriz
A Fase Móvel
A Fase Estacionária
 
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Independentemente do tipo de cromatografia aplicada, esta tríade é fundamental para a separação dos analitos de uma matriz. Repare na figura que  os analitos devem interagir tanto com a fase móvel como com a fase estacionária, para que o processo de separação seja efetivo. 
Caso o analito interaja apenas com a fase móvel ou estacionária, não irá ocorrer a separação e, consequentemente, iremos fracassar neste intuito.
A MATRIZ
A matriz onde estão os analitos será separada e analisada de maneira qualitativa e quantitativa.
Temos uma matriz que possui os analitos para a análise (que podemos chamar de amostra), que está interligada a uma fase móvel e uma fase estacionária.
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FASE MÓVEL
A fase móvel, que pode ser líquida (cromatografia líquida) ou gasosa (cromatografia gasosa), tem como função eluir (“correr”) os analitos na fase estacionária, auxiliando ou efetivamente participando do processo de separação. Muitas vezes, a fase móvel apenas conduz  os analitos na fase estacionária.
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FASE ESTACIONÁRIA
A fase estacionária é um componente físico, como uma coluna, com partículas que interagem com os analitos, assim como a fase móvel para o processo de separação, através de componentes fundamentais como as forças intermoleculares sumarizadas na tabela 1. Dependo da natureza da coluna, os analitos poderão interagir com mais ou menos intensidade, com a coluna promovendo com isso a separação.
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Mecanismos de interação
Descrição
Forças de dispersão – Van derWaals
Regiões de hidrocarbonetos, onde as nuvens de elétrons de uma molécula induzem dipolos opostos em outras nuvens. São forças fracas.
Dipolo-induzido-dipolo
Moléculas polarizáveis induzem mutuamente dipolos opostos.
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Dipolo-dipolo–induzido
Uma molécula que contém um dipolo permanente induz um dipolo atrativo na outra molécula apolar.
Dipolo-dipolo
Orientação atrativa de dipolos presentes em moléculas próximas. Podem ocorrer mudanças na sua posição espacial econformacional.
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Ligação de hidrogênio
Atração molecular específica de um átomo de hidrogênio, ligado a um átomo mais eletronegativo (O, N, S, F) a outro átomo eletronegativo. Pode ocorrer na mesma molécula (intramolecular) ou entre moléculas (intermolecular).
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Interação iônica
Interação eletrostática forte entre íons de cargas opostas.
Interação com receptor biológico
Alta afinidade com receptor (selevidade/ especificidade) na ligação entre o receptor biológico e oanalitoque induziu sua formação.
TIPOS DE CROMATOGRAFIA
GÁS
LÍQUIDA → COLUNA
PLANAR → CCD
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A cromatografia gasosa utiliza o gás como fase móvel para a separação e as análises;
Cromatografia líquida (CLAE)  é a grande técnica, sendo investida principalmente em colunas e sistemas de solventes automatizados;
Cromatografia planar  Podemos representar a técnica de cromatografia de camada delgada (CCD) para a detecção rápida de analitos.
CONCEITOS CROMATOGRÁFICOS FUNDAMENTAIS
ANALITO:
Substância ou espécie química de interesse, que se deseja caracterizar e determinar quantitativamente;
INTERFERENTES:
São substâncias que afetam diretamente os resultados da análise cromatográfica dos analitos, podendo dificultar a análise;
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MATRIZ:
Constituem a amostra com os analitos. 
Ex: comprimidos, xaropes e matrizes biológicas como sangue ou urina, que podem ser analisadas na cromatografia.
PARÂMETROS CROMATOGRÁFICOS
Na cromatografia, tanto gasosa quanto líquida, há alguns parâmetros físico-químicos importantes, como o tempo de retenção (tr) e a seletividade (a). O tempo de retenção é fundamental para a cromatografia, pois mede por quanto tempo o analito interagiu com a fase estacionária, sendo a sua grandeza representada por minutos.
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 Ele depende diretamente das condições cromatográficas, ou seja:
 • Sistema de solvente;
• Coluna (marca, tamanho);
• Fluxo de solvente;
• Detecção de UV (ex.: na cromatografia líquida)
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Os parâmetros cromatográficos podem ser aplicados também na cromatografia em fase gasosa, porém em outras condições.
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A CROMATOGRAFIA EM FASE GASOSA
 A cromatografia em fase gasosa é utilizada para a separação de compostos voláteis. Os analitos, para serem separados, devem apresentar uma razoável pressão de vapor à temperatura de separação. Contudo, à medida que aumenta o caráter iônico do composto, diminui sua volatilidade. Sua utilização pode avançar estas limitações com o auxílio de etapas de reações químicas, as chamadas derivatizações, que deverão transformar o caráter iônico ou polar em um composto mais volátil.
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A cromatografia em fase gasosa tem duas categorias:
Cromatografia Gás-Líquido – CGL:
Ocorre uma partição entre uma amostra em fase gasosa móvel e uma camada delgada de líquido não volátil, que recobre o suporte.
Cromatografia Gás-Sólido – CGS:
Emprega um sólido na grande área na superfície como fase estacionária.
CG X CGAR 
A cromatografia em fase gasosa (CG) reinou nos anos 80, sendo posteriormente substituída integralmente pela cromatografia de fase gasosa de alta resolução (CGAR).
Esta cromatografia ocorre apenas nas colunas capilares de alta resolução. A consequência disto é que temos colunas com alto poder de seletividade, separando os analitos com pequenas diferenças de temperaturas. Então, o processo de separação depende da temperatura do injetor e da temperatura da coluna para que os analitos se volatilizem.
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VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA CROMATOGRAFIA GASOSA
As vantagens da cromatografia gasosa são:
Baixo custo operacional;
Poder analisar 20% dos compostos: óleos essenciais, frações de petróleo, inseticidas, gases industriais, gorduras, açúcares, fármacos etc.;
Excelente poder de resolução;
Análise de dezenas de substâncias em uma única amostra;
 Alta sensibilidade (10–12 g);
 Injeção de pequena quantidade de amostra;
 Excelente técnica quantitativa.
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Já as limitações da cromatografia gasosa são:
• Amostra ou derivados voláteis e termicamente estáveis;
• Uso de derivados para a obtenção de volatilidade.
Instrumentação da cromatografia em fase gasosa
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1 – Gás de Arraste – N2 H2 Ar ou He
2 – Injetor
3 – Coluna
4 -Tubo de cobre, alumínio, vidro, sílica fundida ou teflon)
5 – Detector de fase gasosa
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O método consiste primeiramente na introdução da amostra em uma corrente de gás inerte, normalmente hidrogênio, hélio, nitrogênio ou argônio, que atuarão como gás de arrastre (1). As amostras líquidas vaporizam-se antes da injeção (2) no gás de arrastre. O fluxo de gás passa pela coluna(3) empacotada através da qual os componentes da amostra se deslocam a velocidades influenciadaspelo grau de interação de cada componente com a fase estacionária não volátil
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As substâncias que têm a maior interação com a fase estacionária são retidas por mais tempo e, por tanto, separadas daquelas de menor interação. À medida que as substâncias eluem da coluna, podem ser quantificadas por um detector (5) e/ou tomadas para outra análise
PROCESSO DE SEPARAÇÃO
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 50 °C
 150 °C
 80 °C
180 °C
Análise qualitativa em fase gasosa
Na cromatografia em fase gasosa, as condições cromatográficas, como coluna (tipo, tamanho), temperatura do forno, temperatura do injetor e fluxo do gás, são importantíssimas para a análise qualitativa. Na verdade, estes parâmetros deverão ser mantidos para que haja reprodutibilidade do método.
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Além disso, é necessária a injeção de padrões nas mesmas condições cromatográficas, para que o parâmetro de tempo de retenção (tr) seja comparado da amostra com o padrão. Se o tr do padrão for igual ao da amostra na mesma condição cromatográfica, podemos inicialmente inferir que seja a mesma substância.
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Análise quantitativa em cromatografia gasosa
Na análise quantitativa, podemos utilizar técnicas já descritas, como a padronização interna e externa. Lembrando que, na padronizando externa, é necessário obter uma curva padrão e, depois de obtida a equação da reta, podemos empregá-la na análise quantitativa. Mas, para isto, é necessário que haja linearidade na curva padrão, ou seja, que os resultados sejam proporcionais.
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SÍNTESE DA AULA
Aprendeu a técnica e os princípios da cromatografia gasosa;
A instrumentação da cromatografia;
A importância da cromatografia nas análises farmacêuticas;
Aplicação da cromatografia.
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Análise Instrumental
Profa. Marilza Aguilar
Atividade 9
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1) Em uma coluna de sílica gel, encontrou-se um composto com tempo de retenção de 28 min
quando a fase móvel era tolueno. Que solvente, tetracloreto de carbono ou clorofórmio,
aparentemente diminuiria o tempo de retenção? Explique.
Como a sílica gel é polar e utilizando o tolueno que é um solvente apolar, o tempo de retenção é de
28 minutos. Para que este diminua, deve ser usado um solvente mais polar do que a fase estacionária, ou seja, do que a sílica gel. Com isso, utilizando-se o clorofórmio que é polar, o tempo de retenção será menor
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2) Como é realizada a confirmação da identidade (análise qualitativa) de compostos quando a
análise emprega CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência)?
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência a confirmação da identidade de um composto é feita
através da comparação entre os tempos de retenção das substâncias e dos padrões, ou seja, compostos
iguais apresentam o mesmo tempo de retenção iguais.