Lista de exercícios 12 06 2017

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Nome: ________________________________________Matrícula: _________
Curso: Bacharelado/Licenciatura em Química
Disciplina: Química Analítica Instrumental (QUI071)
Prof. Dr. Sandro José de Andrade
1 – Descreva as principais partes do ICP-OES.
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Plasma é um gás parcialmente ionizado cujas propriedades dependem significativamente da ionização e ICP é um tipo de plasma que é mantido por fonte de energia. A energia do plasma é fornecida por uma fonte de radiofrequências (271 ou 40 MHz).
Fonte de plasma indutivamente acoplado: Essa chama é chamada de tocha e consiste em três tubos de quartzo concêntricos através dos quais passa um fluxo de gás de argônio. A secção anular externa onde o gás é introduzido formando vórtice de Reed que serve como isolante térmico e para a para centralização do plasma, dependendo do tipo de tocha, a razão total do consumo de argônio é de 5 a 20 L/min. A secção anular intermediária por onde o gás que é responsável pela estabilização do plasma com uma vazão de 0,5 a 3 l min -1. A Secção anular interna é por onde entra a amostra geralmente na forma de aerossol líq/gás, formado pela nebulização pneumática com argônio com vazão do gás de 0,5 a 1,0 l min -1.
O diâmetro do tubo mais largo geralmente possui cerca de 2,5 cm. A parte superior deste tubo é circundada por uma bobina de indução resfriada com agua, que é governada por um gerador de radiofrequência que erradia de 0,5 a 2 KW de energia em 27,12 ou 40,68 MHz. A ionização do argônio que flui na tocha é iniciada por uma centelha de uma bobina Tesla.
A sequência para ignição do plasma é formada pela interação dos íons resultantes e seus elétrons associados quando o argônio passa através da tocha, que interagem com o campo magnético flutuante produzido pela bobina de indução, a resistências dos íons e elétrons a este fluxo de cargas provoca um aquecimento ôhmico do plasma, e assim fornece uma temperatura que é suficientemente alta para exigir um isolamento térmico do cilindro de quartzo externo. Este isolamento é obtido fluindo argônio tangencialmente pelas paredes do tubo. O fluxo tangencial resfria as paredes internas do tubo central e centraliza o plasma radialmente. 
A tocha pode ser visualizada radialmente, onde a leitura é feita perpendicularmente ao seu eixo ou elas podem ter um arranjo de comutadores controlados por computadores que permite uma configuração com duas visualizações. As vantagens da configuração axial sobre a radical incluem o aumento da intensidade de radiação, resultante de um caminho óptico maior, e maior precisão, a qual leva a menores limites de detecção. E as desvantagens são a necessidade de remoção da cauda do plasma do caminho óptico, para evitar interferência de óxidos, além da maior dificuldade para evitar os efeitos da alta temperatura e da contaminação sobre a óptica do espectrômetro.
As amostras podem ser introduzidas através do tubo de quartzo central com uma vazão de argônio de 1 L/min. A amostra pode ser um aerossol, um vapor gerado termicamente ou um pó fino. A forma mais comum de introdução da amostra é o nebulizador de vidro concêntrico. A amostra é aspirada com taxa Qam por efeito Venturi, provocado pela entrada de Ar fluindo com vazão Q neb (0,5 l min-1), formando aerossol na saída do nebulizador concêntrico. Somente 1 a 3% da solução da amostra é introduzida no plasma através do canal central da tocha, e o restante é perdido (Qdescarte). A temperatura da chama é regulada de acordo com a faixa que se deseja, de acordo com o elemento que vai se analisar. Os plasmas podem atingir temperaturas tão altas quanto 10.000k.
Um espectrômetro de varredura rápida possui um sistema de rede composto por duas redes montadas uma sobre a outra. O espectro de segunda ordem proveniente da rede, que contém 2.400 linhas por milímetro, é empregado para o intervalo de comprimento de onda entre 160 e 380 nm, e o espectro de primeira ordem da rede constituída de 1.200 ranhuras por milímetro é usado na região de 380 a 850 nm.
O detector é diferente dos outros aparelhos é uma parte importante, pode ser de dois tipos: Dispositivo por injeção de carga (CID) e dispositivo de carga acoplada (CCD). Possui um sistema ótico sofisticado para chegar corretamente no detector, ou seja, tem que dispersar corretamente as linhas espectrais, não possui um monocromador, mas sim um policromador. O elemento analisado emite vários sinais e o detector tem que selecionar o melhor. Um policromador para espectrômetro de emissão atômica de plasma possuem uma serie de fotomultiplicadoras a fenda de entrada e as fendas de saída e a superfície da rede estão posicionadas ao longo da circunferência de um círculo de Rowland, cuja curvatura corresponde a curva focal da rede côncava. A radiação de cada uma das fendas fixas incide nas fotomultiplicadoras. Além da velocidade, também apresentam boa precisão analítica. Uma desvantagem é que não se pode ter uma célula fotomultiplicadora, é necessário ter várias, pois ela é consumível, ou seja, ela vai perdendo vida com o tempo, geralmente são 9 uma para cada comprimento de onda.
 
2 - Defina cromatografia e faça uma breve discussão sobre a origem desse termo.
Cromatografia é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição desses componentes em 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 pelas duas fases de tal forma que cada um deles é seletivamente retido pela fase estacionária, o que resulta em migrações diferenciais desses componentes.
A origem do termo “cromatografia” é atribuído ao botânico russo Mikhael Semenovich Tswett, pois em 1906, ele publicou 2 trabalhos que descrevem suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas, nas quais utilizou colunas de vidro recheadas com vários sólidos, finamente divididos, e arrastou os diferentes componentes com éter de petróleo.
O nome cromatografia deriva das palavras gregas chrom (cor) e graphe (escrever), embora ele tenha explicitado que o processo não depende da cor, exceto para facilitar a identificação dos componentes separados.
3 – Faça uma breve discussão sobre:
Cromatografia em coluna e cromatografia planar: A cromatografia líquida em coluna divide-se em dois grupos: A cromatografia líquida “clássica”, feita em colunas de vidro, sob pressão atmosférica. E cromatografia líquida de alta eficiência, que normalmente utiliza coluna metálicas e pressões de fase móvel elevadas, obtidas com o auxílio de uma bomba de alta pressão. O estado físico da fase estacionária pode ser líquido ou sólido. O líquido pode estar simplesmente espalhado sobre um suporte sólido ou imobilizado sobre este.
A cromatografia planar é subdividida em cromatografia em camada delgada (também chamada de capa fina) cujo símbolo é TLC (do inglês “Thin-Layer Chromatography”) e cromatografia em papel, PC (de “Paper Chromatography”). 
A cromatografia em camada fina (ou delgada) é uma técnica simples, barata e muito importante para a separação rápida e análise quantitativa de pequenas quantidades de material. Ela é usada para determinar a pureza do composto, identificar componentes em uma mistura comparando-os com padrões; acompanhar o curso de uma reação pelo aparecimento dos produtos e desaparecimento dos reagentes e ainda para isolar componentes puros de uma mistura.
   A cromatografia em papel (CP) é uma técnica de partição líquido–líquido. Baseia-se na diferença de solubilidade das substâncias em questão entre duas fases imiscíveis, sendo geralmente a água um dos líquidos. Este método é muito útil para a separação de compostos polares, sendo largamente usado em bioquímica. Esta técnica é assim chamada porque utiliza para a separação e identificação das substâncias ou componentes da mistura a migração diferencial sobre a superfície de um papel de filtro de qualidade especial (fase
estacionária). A fase móvel pode ser um solvente puro ou uma mistura de solventes. Este método é muito útil para separar substâncias muito polares, como açúcares e aminoácidos. Possui o inconveniente de poder-se cromatografar poucas quantidades de substância de cada vez.
Cromatografia gasosa e cromatografia líquida: Em cromatografia gasosa a fase móvel é inerte e a separação ocorre devido às interações das moléculas da amostra com a fase estacionária. A amostra é injetada (injetor de amostra) e arrastada pela fase móvel (gás arrastador) através da coluna que contém a fase estacionária (coluna CG aquecida), onde ocorre a separação da mistura. As substâncias separadas saem da coluna dissolvidas na fase móvel e passam por um detector que gera um sinal elétrico proporcional à quantidade de material separado. Na cromatografia líquida a polaridade de ambas as fases é importante.
Cromatografia líquida clássica e cromatografia líquida de alta eficiência: A cromatografia líquida clássica é muito utilizada para isolamento de produtos naturais e purificação de produtos de reações químicas. As fases estacionárias mais utilizadas são sílica e alumina, entretanto estes adsorventes podem servir simplesmente como suporte para uma fase estacionária líquida. Fases estacionárias sólidas levam à separação por adsorção e fases estacionárias líquidas por partição.
A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) é uma técnica analítica usada para separar e quantificar componentes numa mistura líquida. A utilização de suportes com partículas diminutas são os responsáveis pela alta eficiência desse método de cromatografia. A fase móvel (líquida) movimenta-se continuamente através da coluna contendo a fase estacionária (sólido). O soluto interage com as fases estacionária e móvel por adsorção, partição, exclusão molecular, troca iônica. As separações em CLAE podem se dar por adsorção (separação sólido-líquido), partição (separação líquido-líquido) ou ambos.
Cromatografia líquida com fase normal e fase reversa: Denomina-se “cromatografia líquida com fase normal” quando a fase estacionária é mais polar do que a fase móvel, e “cromatografia com fase reversa” quando se tem o inverso, ou seja, a fase móvel é mais polar e a fase estacionária, mais apolar. 
Cromatografia de adsorção: Utiliza uma fase estacionária sólida e uma fase móvel líquida ou gasosa. As separações ocorrem através de interações eletrostáticas e forças de Van Der Waals entre a fase estacionária (sólido) e os componentes a separar da fase móvel (líquido ou gás). A natureza da fase estacionária pode ser muito diversa, nomeadamente sílica gel, alumina ou celulose e baseia-se nas atrações eletrostáticas ou dipolares da superfície da fase estacionária pelas moléculas da substância a separar.
Cromatografia de partição: Uma fase estacionária líquida está ligada a uma superfície sólida. O tipo de equilíbrio é partição entre líquidos imiscíveis. Separação líquido-líquido FE: Líquido espalhado na superfície de um suporte sólido.
Cromatografia de troca iônica: Ânions ou cátions estão ligados a uma fase estacionária sólida. Aníons móveis mantém perto de si cátions que estão covalentemente ligados à fase estacionária. As moléculas pequenas penetram nos poros das partículas. Resina de troca aniônica, apenas os ânions são atraídos. A fase estacionária é constituída por um suporte onde são adicionados grupos funcionais ionizáveis.
Cromatografia de exclusão: Esta técnica separa as moléculas pelo tamanho, com os solutos maiores passando com maior velocidade pela coluna. Moléculas grandes são excluídas. Moléculas pequenas penetram nos poros da fase estacionária. Processos puramente mecânico Separação de macromoléculas Dextrano, ágar, etc.
Cromatografia de afinidade: Este é o tipo mais seletivo de cromatografia, e se baseia nas interações específicas entre um tipo de molécula do soluto e uma segunda molécula que se encontra covalentemente ligada à fase estacionária. Um tipo de molécula na mistura complexa se ligada à molécula que esta covalentemente ligada à fase estacionária. Todas as outras moléculas são simplesmente descartadas
4 – Monte um esquema de um sistema de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e descreva com detalhes a função de cada parte do instrumento.
Reservatório da fase móvel: O reservatório é o local onde se coloca o solvente, ou mais comumente a mistura de solventes usada como fase móvel. Deve ser de tamanho adequado. O material do reservatório pode ser de vidro, aço, plásticos, etc. A captação da FM é feita geralmente através de um filtro de aço inox de 10 ou 40 (m, para remover pequenas partículas que podem obstruir os tubos conectores ou contaminar a bomba. Esse filtro deve ter a capacidade de reter as partículas sem produzir uma queda excessiva da pressão. É também recomendável filtrar a fase móvel antes de colocá-la no reservatório. O nível da fase móvel do reservatório deve ser controlado permanentemente.
As fases móveis podem dissolver oxigênio e outros gases. Se esses gases formarem bolhas dentro do equipamento podem afetar seriamente o funcionamento do detector e a eficiência da coluna. Existem várias maneiras de se proceder a desgaseificação como o banho de ultrassom (com o sem vácuo), porém sem o vácuo é pouco eficiente. Esse banho consiste e colocar o liquido em um aparelho que faz movimentos vibracionais. Esse processo deve ser feito antes de colocar a fase móvel no sistema. Também tem processos desgaseificações realizadas no sistema, podendo ser realizadas de duas maneiras: Passagem contínua de gás hélio pelo reservatório, mas é caro devido ao alto valor do gás. Módulo desgaseificador – Nesse sistema, a fase móvel passa por uma membrana de Teflon permeável e os gases nela dissolvidos são eliminados pelo vácuo que existe na câmera.
Bombas de alta pressão: A sua função é enviar um fluxo constante e reprodutível de FM para a coluna. Os aspectos mais importantes para o sistema de bomba são, faixa de pressão, vazão contínua e sem pulsos, intervalo de vazões entre 0,01 e 5 ml min-1, repetibilidade e constância da vazão de 1% e inércia química a solventes. Existe no mercado um grande número de tipos de bombas com diferentes características de funcionamento e desenho. As bombas podem ser isocrática onde a fase móvel não sofre alteração durante a corrida cromatográfica ou bombas de gradiente onde as concentrações da fase móvel se alteram ao longo da corrida.
Sistemas de injeção da amostra: Existem duas possibilidades para a injeção da amostra: Com válvulas manuais para amostragem, o que não é muito viável, pois o analista nem sempre pode ficar o tempo todo injetando a amostra. Já o sistema de injeção automática (auto-injetor, autosampler) tem um sistema com alça de amostragem que permite a escolha do volume de amostra. Os auto-injetores trabalham de maneira similar às válvulas de amostragem e são operados eletronicamente. Sempre que possível, dissolver a amostra na FM ou em um solvente mais fraco que a FM. A solução da amostra deve ser filtrada em filtros descartáveis, para evitar que as partículas sólidas venham a entupir alguma parte do sistema.
Colunas: O aparelho de cromatografia possui duas colunas a de guarda e a coluna de separação: A coluna de guarda é colocada entre o injetor e a coluna de separação. Ela tem a finalidade de proteger a coluna de separação, aumentando a sua vida útil. Deve ser recheada com a mesma fase estacionária da coluna de separação. Coluna de separação é constituídas de um pedaço de tubo de algum material inerte, de diâmetro interno uniforme, capaz de resistir às pressões em que serão usadas. O aço inoxidável é o mais utilizado entre todos os materiais. Utiliza-se também colunas de plástico duro e de vidro (casos específicos). Vários comprimentos, diâmetros e tamanho de partículas.
Detectores: O detector é o componente mais caro e sofisticado do sistema cromatográfico. Ele mede de forma contínua alguma propriedade física ou físico-química da amostra e envia um sinal para registro.
Uma variedade de detectores tem sido desenvolvida para HPLC. Um detector pode ser universal ou seletivo. Os detectores podem ser caracterizados como destrutivos, detectores eletroquímicos e espectrômetros de massas e não-destrutivos, absorbância no UV-Vis, infravermelho, fluorescência e índice de refração.
5 – Monte um esquema de um sistema de cromatografia a gás (CG) e descreva com detalhes a função de cada parte do instrumento.
Reservatório de gás de arraste: O gás de arraste fica contido em cilindros sob pressão. A escolha do gás de arraste independe da amostra a ser separada. O parâmetro mais importante é a sua compatibilidade com o detector (alguns detectores trabalham melhor quando se usam determinados gases). Os gases mais empregados são H2, He e N2 e a vazão do gás de arraste, que deve ser controlada, e constante durante a análise.
Sistema de introdução da amostra: Na CG, a parte do cromatógrafo a gás onde é feita a introdução da amostra é o injetor (ou vaporizador). Na versão mais simples, trata-se de um bloco de metal conectado à coluna cromatográfica e à alimentação de gás de arraste. Este bloco contém um orifício com um septo, geralmente de borracha de silicone, pelo qual amostras líquidas ou gasosas podem ser injetadas com microseringas hipodérmicas. 
O injetor deve estar aquecido a uma temperatura acima do ponto de ebulição dos componentes da amostra, para que a amostra se volatilize completa e instantaneamente e seja carregada para a coluna. Se a temperatura for excessivamente alta, pode ocorrer decomposição da amostra. A amostra deve entrar na coluna na forma de um segmento estreito, para evitar alargamento dos picos. A quantidade de amostra injetada depende da coluna e do detector empregado. Para colunas empacotadas, volumes de 0,1 µl a 3,0 µl de amostra líquida são típicos. Volumes altos prejudicam a qualidade de injeção (alargamento dos picos) ou saturam a coluna cromatográfica. 
Para a cromatografia gasosa de alta resolução (CGAR), os volumes de injeção deveriam ser da ordem de nano litros. Entretanto, não existe meio simples de se medir um volume tão pequeno com a precisão necessária. Assim, os injetores para CGAR são dotados de “divisão de amostra”, de modo que apenas uma fração do volume injetado (tipicamente entre 1/10 e 1/300) chega à coluna, sendo o restante descartado.
Coluna cromatográfica: Coluna cromatográfica e controle da temperatura de forno. Dois tipos gerais de colunas são usados em CG: colunas recheadas e colunas tubulares abertas, que são denominadas colunas capilares antigamente era mais comum utilizar as colunas recheadas, porém atualmente elas têm sido substituídas pelas colunas capilares, que são mais eficientes. As colunas cromatográficas recheadas variam em comprimento de 1m a 5 m, e as colunas capilares podem variar na faixa de poucos metros até 100 m. a maioria da s colunas são feitas de aço inoxidável ou sílica fundida, embora vidro e teflon também sejam usados. As colunas geralmente são enroladas em espirais na forma de bobinas, com diâmetros de 10 a 30 cm. A temperatura da coluna é uma variável importante que deve ser controlada dentro de poucos décimos de grau para se obter resultados precisos, então a coluna é abrigada em forno termostatizado.
Controle da temperatura da coluna: Na CG a “afinidade” de um soluto pela FM é determinada pela volatilidade do soluto, sua pressão de vapor, que é função da estrutura do composto e da temperatura. Uma temperatura muito alta implica pressões de vapor também muito grandes, isso faz com que os compostos quase não passam tempo nenhum dissolvido na FE, saindo muito rapidamente da coluna sem serem separados. A temperatura da coluna é uma condição que deve ser ajustada para se obter uma determinada separação, por tanto a temperatura empregada deve ser compatível com a FE empregada, pois as FE líquidas se volatilizam ou se degradam com temperaturas excessivas, e por isso deve ser rigorosamente controlada, para assegurar a reprodutibilidade das análises.
Quando a temperatura é alterada a pressão de vapor também é alterada e consequentemente, a “afinidade” de uma substância pela FM. Se a temperatura da coluna for excessivamente baixa, todos os constituintes da amostra terão pressões de vapor muito baixas e ficarão quase que todo o tempo dissolvidos na FE, fazendo com que a sua migração pela coluna seja muito lenta, o que gastara um tempo excessivo de análise e picos muito largos e baixos (quanto mais tempo a substância passa na coluna, mais ela se espalha). Eventualmente, o composto pode nem sair da coluna. 
Quando a amostra contém constituintes com pressões de vapor muito diferentes, se as temperaturas forem altas serão adequadas para os compostos menos voláteis, e desfavoráveis aos voláteis que ficarão muito pouco retidos e não serão separados. E se a temperatura for baixa para separar voláteis, os constituintes pesados se apresentarão sob a forma de picos excessivamente largos e baixos ou ficarão retidos na coluna. Para solucionar esse problema usa-se uma programação linear de temperatura (PLT), através da qual a temperatura da coluna vai sendo aumentada gradualmente durante a análise. A PLT permite separações de amostras muito complexas (petróleo, óleos essenciais, etc.), não analisáveis com temperatura de coluna constante (CG Isotérmica).
Detectores: O detector é um dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela coluna. Uns grandes números de detectores têm sido descritos e usados em CG. Existem, entretanto, algumas características básicas comuns para descrever seu desempenho:
Seletividade: Alguns detectores apresentam resposta para qualquer substância diferente do gás de arraste que passe por ele. Estes são os chamados detectores universais. Por outro lado, existem detectores que respondem somente a compostos que contenham um determinado elemento químico em sua estrutura, que são os detectores específicos. Entre estes dois extremos, alguns detectores respondem a certas classes de compostos (detectores seletivos).
Ruído: São os desvios e oscilações na linha de base (sinal do detector quando só passa o gás de arraste). Pode ser causado por problemas eletrônicos, impurezas e sujeiras nos gases e no detector, etc. Por melhor que seja o funcionamento do sistema, sempre existe ruído.
Quantidade Mínima Detectável (QMD): É a quantidade de amostra mínima para gerar um sinal três vezes mais intenso que o ruído. É uma característica intrínseca do detector. Quanto menor a QMD, mais sensível o detector.
Fator de Resposta: É a intensidade de sinal gerado por uma determinada massa de soluto, que depende do detector e do composto estudado. Pode ser visualizado como a inclinação da reta que correlaciona o sinal com a massa de um soluto (curva analítica). 
Faixa Linear Dinâmica: É a razão entre a menor e a maior massa entre as quais o fator de resposta de um detector para um soluto é constante, isto é, onde a curva analítica é linear. 
Detector de Condutividade Térmica (DCT): A velocidade de perda de calor de um corpo quente para um corpo mais frio é proporcional, dentre outros fatores, à condutividade térmica do gás que separa estes corpos. Um filamento metálico muito fino (de W ou Ao) é aquecido pela passagem de uma corrente elétrica constante, que fica montado dentro de um orifício em um bloco metálico (cela), aquecido à uma temperatura mais baixa que aquele filamento, por onde o gás de arraste proveniente da coluna passa continuamente. O DCT é um detector universal, sensível à concentração do soluto no gás de arraste, que geralmente é He ou H2, que possuem condutividades térmicas altíssimas. As misturas gás de arraste mais o soluto sempre terão condutividades térmicas menores que a do gás de arraste puro.
Detector por Ionização em Chama (DIC): O funcionamento do DIC baseia-se na queima de um composto orgânico, que formam diversos íons e como consequência, a chama resultante torna-se condutora de eletricidade. O gás de arraste saindo da coluna cromatográfica é misturado
com H2 e queimado com ar ou O2. A chama resultante fica contida entre dois eletrodos, polarizados por uma voltagem constante. A chama de H2 forma poucos íons, por isso ela é um mau condutor elétrico e quase nenhuma corrente passa entre os eletrodos. Ao eludir um composto orgânico, ele é queimado e são formados íons na chama, que passa a conduzir corrente elétrica que é amplificada e constitui o sinal cromatográfico. Quase todos compostos orgânicos podem ser detectados pelo DIC. Apenas substâncias não inflamáveis (CCl4, H2O) ou algumas poucas que não formam íons na chama (HCOOH) não dão sinal. Assim, ele é um detector praticamente universal. De um modo geral, quanto mais ligações C-H tiver o composto, maior a sua resposta (maior sensibilidade). 
6 – Faça um esquema da configuração geral de um espectrômetro de massas destacando a função de cada parte. Faça uma discussão sobre as principais vantagens e desvantagens do modo de ionização por impacto de elétrons (EI) e por ionização química (CI).
Sistemas de introdução da amostra (“inlets”): A inserção direta, ou seja, a introdução direta da amostra na fonte de íons do espectrômetro sem prévia separação, é uma técnica pouco utilizada atualmente. No passado, o composto era previamente isolado e então inserido diretamente através de uma sonda, processo lento e que dificultava a análise de impurezas em concentrações muito baixas23. A alternativa para amostras com elevada volatilidade era o acondicionamento da amostra em frascos de vidro no formato de balões; as amostras eram introduzidas no MS pela abertura de válvulas de controle. 
Nas últimas décadas, o acoplamento da Espectrometria de Massas com a Cromatografia Gasosa (GC-MS) por meio do uso de fontes de ionização apropriadas, notadamente, a ionização por impacto eletrônico (EI) e ionização química (CI) possibilitaram o uso da técnica MS em análises rotineiras.
 A GC-MS é uma ferramenta analítica poderosa, utilizada usualmente na análise de misturas complexas de compostos em fase gasosa. Isto limita a técnica à análise de compostos voláteis e semivoláteis, de baixa polaridade e baixa massa molecular. Para compostos de massa molecular maior e/ou maior polaridade e menor volatilidade, o acoplamento entre Cromatografia Líquida e Espectrometria de Massas (LC-MS) é a técnica de preferência. 
Fonte – Ionização: As formas de ionização que tiveram maior sucesso, e por isso são as mais empregadas no acoplamento GC-MS, são o impacto eletrônico (EI) e a ionização química (CI). Essas formas de ionização operam em baixas pressões, usualmente denominadas vácuo. Dentre elas, o impacto por elétrons é, de longe, a mais popular, uma vez que usualmente fornece um grande número de íons os quais permitem a identificação da substância em estudo. 
Impacto de elétrons (EI): As moléculas que entram na fonte de íons são convertidas em íons através de ionização por elétrons. Os elétrons emitidos por um filamento aquecido são acelerados por meio de um potencial de 70 eV, antes de interagirem com as moléculas que entram na fonte de íons. Algumas moléculas (M) do analíto (~0,01%) absorvem energia na faixa de 12-15 elétron-volt, que é suficiente para a ionização:
M + e- ( M+( + 2e-
Ionização Química: A ionização química é uma técnica que produz menos fragmentação que a ionização por elétrons. Para termos uma ionização química, a câmara de ionização é preenchida com um gás como, por exemplo, metano, isobutano ou amônia, em pressão de ~1 mbar. Elétrons com energia suficiente (100-200 eV), convertem o CH4 em uma variedade de produtos reativos. Nesse caso moléculas de gases de baixo peso molecular colidem com íons, resultando na geração de íons gasosos de baixa energia cinética (AH+). Que são usados para ionizar outras moléculas neutras. Gases como metano e amônia são comumente utilizados e formam as espécies CH5 + e NH4 +.
AH + + M → A + MH+
 Os picos de massa observados sobre essas condições correspondem ao íon-molecular + H, ou seja, m/z = [M+1]. Esta técnica de ionização tem sido utilizada principalmente na análise de moléculas não polares e mais voláteis, as quais não apresentam as características desejáveis para serem convertidas em íons na fase gasosa a partir de uma fase condensada – como um líquido em HPLC. 
As fontes de ionização, inicialmente investigadas para o acoplamento LC-MS, foram baseadas no impacto eletrônico (EI) e na ionização química (CI) empregadas com sucesso no acoplamento GC-MS. Entretanto, devido às diferentes características existentes entre as fases móveis empregadas nas duas técnicas de separação (GC e HPLC), este acoplamento mostrou-se inadequado. Então novas fontes de ionização foram desenvolvidas as quais são capazes de combinar duas características em um mesmo sistema, facilitar a transferência da amostra que sai da coluna para a fase gasosa (interface coluna-MS) e a ionização da amostra. Dentre estas, o Electrospray é, de longe, a forma de ionização mais empregada no acoplamento LC-MS, seguida da APCI. A ionização por fótons, APPI é mais recente, sendo a terceira forma de ionização mais empregada nesta técnica 
A ionização pelo processo Electrospray (ESI) permite a criação de íons na pressão atmosférica ao invés de vácuo. Essa é a técnica que se tornou a escolha da maioria dos laboratórios de espectrometria de massas. A solução de uma amostra é submetida a um processo de formação de spray através de um capilar com um potencial de milhares de volts. Isto produz um aerossol com gotículas carregadas da solução. A região onde as gotículas se encontram tem pressão atmosférica, porém está separada do alto-vácuo da câmara do espectrômetro por um pequeno orifício. Devido a diferença de pressão as gotas são lançadas para dentro e as gotículas se tornam cada vez menores. Os íons resultantes são acelerados em direção ao detector.
Ionização química à pressão atmosférica (APCI), esta técnica de ionização tem sido utilizada principalmente na análise de moléculas não polares e mais voláteis, as quais não apresentam as características desejáveis para serem convertidas em íons na fase gasosa a partir de uma fase condensada – como um líquido em HPLC.
Fotoionização à Pressão Atmosférica (Atmospheric Pressure Photoionization, APPI). O princípio da interface APPI baseia-se na absorção de fótons de luz pelo analíto, ocasionando sua ionização com perda de um elétron, e formando um cátion radicalar do tipo M·+ (por simplicidade, usualmente representado por M+). Este íon radicalar poderá ser detectado nesta forma, ou participar de reações com o ambiente que o circunda, formando outros íons os quais serão detectados. O processo mais comum, neste caso, será a abstração de um átomo de hidrogênio do solvente. Uma variação deste procedimento consiste no uso de um Dopante (D), substância ionizável a qual é adicionada à fase móvel para carregar.
Os analisadores de massas: Analisadores de massas baseados em setores elétricos e magnéticos. Em um espectrômetro de massas de deflexão magnética, os íons ao deixarem a fonte são acelerados a uma alta velocidade, passando por um setor magnético no qual um campo magnético é aplicado na direção perpendicular à da direção do movimento do íon. Quando uma aceleração é aplicada perpendicularmente à direção de movimento de um objeto qualquer, sua velocidade permanece constante e o mesmo viajará em um caminho circular. 
As principais vantagens apresentadas pelos equipamentos que utilizam setores elétrico e magnético como analisadores de íons são a alta resolução e exatidão de massas. As principais limitações são o elevado custo e complexidade (tanto na aquisição, operação, quanto manutenção), velocidade limitada de varredura, sensibilidade baixa quando operado em resoluções elevadas, potenciais problemas no acoplamento com LC-ESI devido a formação de arco voltaico. Em função destas características, e das limitações, este tipo de instrumento, atualmente, é mais empregado em medidas de massas com alta resolução e em estudos básicos em MS, tais como estudos de
fragmentação.
Analisadores de massas do tipo Quadrupolo, mais popular no momento devido, principalmente, à sua simplicidade, preço relativamente baixo, boa linearidade em análises quantitativas, facilidade de ser entendido e operado. Apesar de usualmente ser operado em resolução baixa (tipicamente R= 1.000), esta pode ser aumentada em condições favoráveis para valores superiores a 4.000. O quadrupolo é composto de quatro barras, usualmente feitas de metal (quadrupolos de vidro já foram produzidos e comercializados, porém descontinuados), dispostas em dois pares. Apesar das barras com sessão de choque hiperbólico serem mais eficientes, por questões econômicas utiliza-se usualmente barras cilíndricas. Um par de barras é mantido em um potencial elétrico positivo, enquanto que o outro a um potencial negativo. Uma combinação de corrente contínua (DC) e radiofrequência (Rf) é aplicada nas barras. O par positivo de barras atuará como um filtro para massas mais elevadas, enquanto que o par negativo age como um filtro para massas pequenas.
Os analisadores do tipo “ion trap” (aprisionadores de íons) são também denominados de quadrupolo tridimensional ou quadrupolo “ion trap”, enquanto que os quadrupolos descritos no item anterior são denominados simplesmente quadrupolos ou, alternativamente, quadrupolos lineares. Nos analisadores do tipo “ion trap” um eletrodo hiperbólico na forma de um anel (denominado “ring electrode”) é colocado entre dois eletrodos hiperbólicos denominados, eletrodos “end cap”. Uma voltagem Rf (corrente alternada, AC), de amplitude variável V e com frequência ao redor de 1 MHz, é aplicada ao “ring electrode”, enquanto que os eletrodos “end cap” são aterrados. Neste tipo de analisador normalmente não se aplica voltagem DC (corrente direta); apenas a Rf. Juntamente com o quadrupolo linear, o “ion trap” é um dos analisadores de íons mais populares no momento devido a seu custo relativamente baixo (comparável ao quadrupolo) e pequeno tamanho podendo ser utilizado na obtenção de analisadores que ocupam pouco espaço. Sua resolução é similar à do quadrupolo linear (unitária), podendo ser aumentada empregando-se varreduras mais lentas em uma faixa de massas menor. Nestas condições, resoluções próximas de 5.000 podem ser obtidas. As aplicações típicas deste analisador são similares àquelas do quadrupolo.
Analisadores de massas do tipo “Time-of-Flight” (Tempo de Vôo). Em um sistema do tipo TOF, os íons formados na fonte de ionização são extraídos e acelerados em alta velocidade por um campo elétrico em um tubo longo denominado usualmente “drift tube”, após o qual atingem o detector. A velocidade alcançada pelo íon acelerado é proporcional à raiz quadrada de sua razão m/z – por simplicidade, assume-se ser inversamente proporcional à massa. De forma análoga, o tempo necessário para um íon atravessar o tubo será inversamente proporcional à raiz quadrada da razão m/z – também por simplicidade, é comum assumir-se que o mesmo é proporcional à massa - uma vez que a distância entre a formação do íon e o detector é fixa (depende do comprimento do tubo).
Detectores: O detector registra a carga induzida ou a corrente produzida quando um íon atravessa uma superfície ou atinge sua superfície. No caso de um equipamento que possa efetuar uma varredura de massas, o sinal produzido no detector durante uma varredura em função da razão m/z ou posição do íon na varredura, irá gerar um espectro de massas. Assim, um espectro de massas é um registro dos íons detectados em função da razão m/z. as principais fontes de ionização e os analisadores mais utilizados no momento foram comentados, assim como a significativa evolução tecnológica nestas áreas. Entretanto, os detectores de íons não receberam a mesma atenção; a maior parte do avanço deveu-se a melhoras nos conceitos existentes do que em inovações brilhantes. Existe atualmente uma grande variedade de detectores para MS, sendo a escolha efetuada a partir do projeto do espectrômetro e suas aplicações analíticas. Os mais usados são:
 Chapas Fotográficas que foram empregadas como primeiro sistema de detecção em larga escala para espectrometria de massas. J.J. Thompson utilizou chapas fotográficas com anteparos luminescentes para visualizar e mostrar espectros de massas. Foto-placas sensíveis a íons foram, posteriormente, colocadas na região de vácuo de um espectrômetro de massas para a detecção direta de íons. Apesar de a simplicidade e alguns aspectos positivos, este tipo de detector apresenta várias desvantagens e limitações. A sensibilidade é baixa, aquém da requerida na maioria das aplicações atuais, precisão ruim, difícil quantificação, faixa linear dinâmica pequena, além da necessidade de revelar a imagem depois do experimento.
Detector de Faraday Também chamado de copo de Faraday, por sua geometria mais popular lembrar este formato, o detector consiste em um copo feito de metal projetado para captar partículas carregadas em baixas pressões (“vácuo”). A corrente é medida e seu valor utilizado para determinar a quantidade de íons ou elétrons que chegam no copo. Apesar de não apresentar a mesma sensibilidade de uma multiplicadora de elétrons este detector, amplamente usado nos primórdios da MS, é ainda empregado na determinação de partículas carregadas devido a sua exatidão em função da relação direta entre a corrente medida e o número de íons.
Detectores baseados na multiplicação de elétrons (EM) Os detectores baseados na multiplicação de elétrons (EM “Electron Multiplier”) são os mais utilizados atualmente para detecção de íons, podendo ter várias geometrias diferentes. Os modelos mais antigos eram baseados na tecnologia da detecção de fótons por tubos denominados fotomultiplicadoras (PMT). As multiplicadoras de elétrons utilizam como catodo um metal, óxido metálico ou liga que apresenta facilidade em perder elétrons quando atingida por um íon. Os elétrons removidos do catodo por processo denominado emissão secundária ou SEM (“secondary electron multiplier” - cada elétron gera entre 1 e 3 novos elétrons, em média) serão direcionados para um eletrodo que apresenta uma diferença de potencial positiva em relação ao catodo, atraindo os elétrons. Este processo é multiplicado em cascata em vários eletrodos colocados no tubo, denominados dinodos (tipicamente entre 6 e 20 por EM).
O detector é, muito provavelmente, a parte da instrumentação em MS que sofreu a menor evolução. Dentre os atributos desejáveis para um detector de íons em espectrometria de massas, pelo menos os seguintes devem constar 48: resposta a uma ampla faixa de massas; baixo ou nenhum ruído; alta estabilidade; resposta independente da massa; detecção simultânea; resposta rápida. Do ponto de vista prático, deveria apresentar pouca ou nenhuma manutenção; durabilidade; facilidade de ser substituído e barato.
As formas de ionização que tiveram maior sucesso, e por isso são as mais empregadas no acoplamento GC-MS, são o impacto eletrônico (EI) e a ionização química (CI). Essas formas de ionização operam em baixas pressões, usualmente denominado vácuo (na verdade, não ocorre formação de vácuo, mas uma diminuição da pressão na fonte de íons com o auxílio de bombas denominadas, incorretamente, de bombas de vácuo). Dentre elas, o impacto por elétrons é, de longe, a mais popular, uma vez que usualmente fornece um grande número de íons os quais permitem a identificação da substância em estudo.
7 – Monte um esquema de um sistema eletroforese capilar (CE) e descreva com detalhes a função de cada parte do instrumento.
Princípio da separação em eletroforese é baseado na diferença nas velocidades de migração de compostos iônicos ou ionizáveis na presença de um campo elétrico. O avanço instrumental das técnicas de eletroforese permitiu a introdução de colunas capilares no sistema eletroforético, e esta foi denominada Eletroforese Capilar (CE, do inglês Capillary Electrophoresis).
 ν = µe E 
µe - mobilidade eletroforética
 E - Força do campo elétrico (POTENCIAL/DISTÂNCIA).
Altos potenciais Altos potenciais - velocidade de migração elevada - separação rápida. Eficiência da separação: número de pratos teóricos (n)
 N= µe V 
 2D (D - Coeficiente de difusão (cm 2 s-1)).
Capilares: Possuem comprimento de 25 – 100 cm e diâmetro interno de 15 – 100 µm. Podem ser de vidro, Teflon (não usado com as voltagens mais elevadas) e Sílica fundida A superfície interna pode ser quimicamente modificada O capilar é refrigerado externamente por ar ou líquido (repetibilidade). Acomodados dentro de um dispositivo denominado cassete.
Introdução da amostra: Geralmente os volumes de amostra introduzidos no capilar são de 10 a 100 nL, os métodos mais comuns são injeção eletrocintica onde uma extremidade do capilar e o eletrodo são removidos do compartimento com tampão e colocados em um recipiente pequeno, que contém a mostra. Uma voltagem é então aplicada por um tempo determinado, fazendo com que a amostra entre no capilar pela combinação da migração iônica e do fluxo eletrosmótico. A extremidade do capilar e o eletrodo são então recolocados na solução tampão regular durante o processo de separação. E injeção por pressão, onde a extremidade do capilar usada para introdução da amostra também é colocada em um recipiente contendo a amostra, mas, aqui, uma diferença de pressão direciona a solução da amostra para dentro do capilar. A injeção por pressão não discrimina quanto á mobilidade iônica, mas não pode ser utilizada em capilares preenchidos por gel.
Detector: Responde à passagem das espécies “on-column” (Cada espécie apresenta um tempo de passagem diferente), vários tipos de detectores podem ser usados o mais comum Espectrofotométrico no UV-Vis caráter “universal”. Outros exemplos são a fluorescência induzida por laser, Amperométricos, condutométricos (precisam ser devidamente isolados, eletricamente, do capilar) Acoplamento com outras técnicas e espectrometria de massas (informações estruturais).
Fluxo eletroosmótico eletroosmótico (FEO): Dependente do pH (geralmente acima de 3), a ionização dos grupos silanóis da velocidade de fluxo uniforme e sem pressão (em contrário à CLAE) e atua como uma “bomba” e não favorece o alargamento de pico. Esta dissociação produz uma superfície carregada negativamente. Uma camada de contra-íon (cátions) é então formada próxima à parede do capilar a fim de manter a eletroneutralidade. Isto forma a dupla camada e cria uma diferença de potencial muito próxima à parede e este fenômeno é conhecido como potencial zeta. A magnitude do fluxo eletroosmótico pode ser expressa em termos de velocidade ou mobilidade. O potencial zeta é gerado em todo o comprimento do capilar e, portanto, produz uma velocidade de fluxo uniforme sem gerar pressão. 
Um outro benefício do FEO é que ele gera o movimento de quase todas as espécies, apesar das cargas, na mesma direção. Sob condições normais (superfície carregada negativamente), o fluxo é do ânodo para o cátodo. Ânions serão conduzidos em direção ao cátodo uma vez que o fluxo gerado pode ser mais que uma ordem de magnitude maior que as mobilidades eletroforéticas. 
Tempo de migração e mobilidade: O tempo requerido para um composto migrar do início do capilar para o ponto de detecção é chamado tempo de migração, e é dado pelo quociente entre a distância de migração e a velocidade. O tempo de migração e outros parâmetros experimentais podem ser usados para calcular a mobilidade aparente (µa) do soluto usando. Na presença do FEO, a medida da mobilidade é chamada de mobilidade aparente, µa. A mobilidade efetiva, µe, pode ser extraída da mobilidade aparente pela medida do FEO usando um marcador neutro que move com a velocidade igual ao FEO. Exemplos de marcadores neutros incluem dimetilsulfóxido e acetona. 
Sinal analítico: Eletroferograma a resposta em função do tempo Diferença na mobilidade dos solutos os Cátions migram mais rápido e compostos neutros (em uma única “zona”) seguem o FEO (cetonas) e Ânions migram mais lentamente e (vão no sentido contrário ao FEO).
Vantagens: Elevada frequência analítica (rapidez), Versatilidade, Baixo custo, Baixo consumo de amostras, reagentes e solventes, Desempenho analítico satisfatório - Excelentes separações e resoluções e Possibilidade detecção on line;
 Desvantagens: Entretanto esta técnica oferece algumas limitações, pois não é adequada para a determinação de compostos voláteis, não polares e de massa molar baixa, os quais são melhores determinados por cromatografia gasosa. Também não é muito adequada para a análise de polímeros não iônicos de massa molar alta e não é tão sensível quanto a cromatografia líquida de alta eficiência.
8 – Faça uma discussão sobre a instrumentação utilizada em TG e em DSC.
TG - Analise termogravimétrica mede a mudança de massa de uma substância em função da temperatura ou do tempo. É composto das seguintes instrumentação:
 Termobalança e Forno: Capaz de registrar continuamente a variação de massa da amostra em função da temperatura e/ou do tempo, O forno deve atingir a temperatura máxima desejada (1000 0C, 1600 0C e até 2400 0C). A taxa de aquecimento deve ser linear e reprodutível. Deve permitir o aquecimento em diversas velocidades e atmosferas. Ser resistente ao efeito dos gases corrosivos. Aquecimento e resfriamento rápido. 
Gás de purga: Ar estático, o ar ambiente difunde-se pelo forno. Ar dinâmico, o ar comprimido de um cilindro passa pelo forno em vazão conhecida. Nitrogênio meio inerte.
Cadinho: Geralmente de platina, alumínio ou alumina, Platina – mais utilizada (inerte e fácil de limpar). Tamanhos variam de 40 (L a 500 (L. Autoamostradores. 
Termograma: O resultado de uma TG, em geral, é mostrado sob a forma de um gráfico, cuja abscissa contém os registros de temperatura (ou do tempo) e a ordenada, o percentual de massa perdido ou ganho. Instrumentos equipados com computador permitem acompanhar as alterações sofridas pela amostra, adquirindo os dados sob a forma analógica ou digital; e podem fornecer também a derivada da curva. Nesses equipamentos, a velocidade de variação de massa em função da temperatura (dm/dT) ou do tempo (dm/dt) é denominada DTG (Termogravimetria derivativa). 
Uma vez que a TGA pode fornecer informações quantitativas, a determinação de níveis de umidade é um a outra aplicação importante.
DSC – Calorimetria exploratória diferencial: Mede-se a diferença de energia cedida a uma substância e um material de referência em função da temperatura, existem três tipos diferentes de DSC: 
DSC de compensação de potência, onde as temperaturas da amostra e da referência são mantidas iguais, enquanto ambas as temperaturas são aumentadas ou diminuídas linearmente, medindo-se então, a potência necessária para manter a temperatura da amostra igual a temperatura da referência. Possui menor sensibilidade do que o fluxo de calor, mas seu tempo de resposta é mais curto, também possui maior resolução do que a DSC de fluxo de calor. 
DSC de fluxo de calor, a diferença entre os fluxos de calor para a amostra e para a referência é medida enquanto a temperatura da amostra é variada a uma taxa constante. Tanto a amostra como a referência são aquecidas por uma única unidade de aquecimento. O calor flui pela amostra e pelo material de referência através de um disco termoelétrico de constante aquecido eletricamente. Um aumento no fluxo de calor significa um processo exotérmico, e uma diminuição indica um processo endotérmico. 
DSC modulados empregam o mesmo arranjo de aquecimento e a mesmas células que o método de fluxo de calor. Uma função senoidal é superposta em todo o programa ade temperatura, produzindo um ciclo de microresfriamento enquanto a temperatura é progressivamente aumentada ou diminuída. Empregando-se métodos de transformação de Fourier, o sinal é matematicamente deconvoluído em duas partes, um sinal de fluxo de calor reverso e outro não reverso. A variação de entalpia em função do tempo (dH/dt) é o parâmetro medido na calorimetria diferencial de varredura (DSC), e, assim, essa técnica fornece informações
a respeito do fluxo de calor no compartimento da amostra em função da variação de temperatura ou do tempo (a T constante). A análise pode ser realizada com um programa de aquecimento ou resfriamento, com velocidade de variação de temperatura programável (em geral, na faixa de 5 a 20°C/min). Há ainda a possibilidade de o sistema ser mantido a uma temperatura constante, isto é, operar no modo isotérmico, a qualquer temperatura dentro da faixa de operação do equipamento, durante um tempo determinado.
Uma observação importante a ser feita sobre a análise de DSC ou DTA é que, da mesma forma que na TGA, o valor da temperatura em que ocorre a transformação, na curva de análise térmica, e a resolução da mesma dependem de fatores instrumentais e de fatores relacionados à amostra. Os fatores instrumentais mais significativos são a velocidade de variação de temperatura, o dispositivo que contém a amostra, o sensor de temperatura e a forma de registro. A amostra pode influenciar o resultado pelo seu tamanho, pela forma de empacotamento, pelo tamanho e distribuição das partículas que constituem, pela atmosfera em que a análise é realizada e pelo tratamento prévio.