Aula 2- Éder- Cromatografias

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IV-CROMATOGRAFIAS
Disciplina: Química Orgânica Experimental I 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI
INSTITUTO DE FÍSICA E QUÍMICA – IFQ
CROMATOGRAFIAS
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1. Introdução
Todos os métodos mais modernos e sofisticados de separação de misturas disponíveis para os químicos orgânicos envolvem a cromatografia. A cromatografia é definida como a separação de uma mistura de dois ou mais diferentes compostos ou íons pela distribuição entre duas fases, uma das quais é a fase estacionária, e a outra é a fase móvel. Vários tipos de cromatografia são possíveis, dependendo da natureza das duas fases envolvidas: os métodos cromatográficos sólido-líquido (em coluna, em camada delgada, em papel), líquido-líquido (líquido de alto desempenho) e gás-líquido (na fase de vapor) são comuns.
Toda cromatografia funciona, em grande parte, com base no mesmo princípio que a extração com solventes. Basicamente, os métodos dependem das solubilidades ou capacidades de adsorção diferenciais das substancias a serem separadas com relação às duas fases entre as quais elas têm que ser particionadas.
1.1. Adsorventes
Em cromatografia um adsorvente pode ser praticamente qualquer material que não se dissolva na fase líquida associada; os sólidos mais comumente utilizados são sílica-gel (SiO2.xH2O), e alumina (Al2O3.xH2O). Esses compostos são utilizados como pó ou sólidos finamente divididos (geralmente 200-400 mesh)1.
1O termo mesh se refere ao número de aberturas por polegada linear encontrada em uma tela.
1.2. Interações
	Se a alumina em pó ou finamente dividida (ou sílica-gel) for adicionada a uma solução contendo um composto orgânico, parte do composto orgânico será adsorvido. Muitos tipos de forças intermoleculares fazem com que as moléculas orgânicas sejam aderidas à alumina. Essas forças variam em intensidade de acordo com o seu tipo. Compostos apolares se ligam à alumina utilizando somente as forças de Van der Waals, que são consideradas fracas, e as moléculas apolares não se ligam fortemente, a menos que tenham massas moleculares extremamente altas. As interações mais importantes são aquelas típicas de compostos polares orgânicos. Essas forças são do tipo dipolo-dipolo ou envolvem alguma interação direta (coordenação, ligação de hidrogênio, ou formação de sal). Os tipos de interações são ilustrados na figura 1.
Que por conveniência apresenta apenas uma parte da estrutura da alumina. Interações similares ocorrem com a sílica-gel. As forças de tais interações variam na seguinte ordem aproximada.
Formação de sal > coordenação > ligação de hidrogênio > dipolo-dipolo > Van der Waals
Figura 1. Possíveis interações de compostos orgânicos com a alumina.
1.3. A Cromatografia em camada delgada
A cromatografia em camada delgada CCD ou (TLC, do inglês thin layer chromatography) é uma técnica muito importante para a separação rápida e a análise qualitativa de pequenas quantidades de material. Ela é perfeitamente adequada para a análise de misturas de produtos de reação, em experimentos de macro e microescalas.
A CCD é uma técnica de partição sólido-líquido, na qual a fase móvel sobe por uma fina camada de adsorvente, que reveste um suporte sólido, usualmente, vidro, alumínio ou plástico. O solvente sobe pela camada de adsorvente contra a gravidade, por capilaridade. À medida que o solvente elui pela placa a amostra é particionada entre a fase líquida, móvel e a fase sólida, estacionária e neste momento começa a ocorrer o processo de separação das substâncias, que se dá devido às características de solubilidade e a capacidade de adsorção, que estão associadas à estrutura e tipos de grupos funcionais presentes nas moléculas.
1.4. O valor de Rf
As condições para a cromatografia em camada delgada incluem:
Sistema de solventes;
Adsorvente;
Espessura da camada de adsorvente;
Quantidade relativa do material aplicado.
Sob um conjunto de condições específicas, determinado composto sempre percorre uma distância fixa relativa à distância que a frente de solvente percorre. A proporção entre a distância que o composto percorre e a distância que a frente do solvente percorre é chamada valor de Rf “retardation factor” (“fator de atraso”) e é expresso como uma fração decimal:
 
 
 Rf = __distância percorrida pela substância____
 distância percorrida pela frente de solvente 
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Figura 2. Esquema demonstrativo para cálculo do Rf.
2. Parte Experimental
AULA 02: Cromatografia em Camada Delgada de Sílica (CCDS)
Vidrarias, Materiais e Substâncias
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- Pipeta de Pasteur;
- Pipeta graduada de 1 e 5 mL;
- Tubos de ensaio;
- Estante para tubos de ensaio;
- Placa cromatográfica;
- Cuba cromatográfica;
- Câmara UV;
- Hexano;
- Diclorometano;
- Acetato de Etila
- Álcool Etílico;
- Acetanilida;
- β-naftol.
Procedimento Experimental – Separação de uma mistura de acetanilida e β-naftol
a) Preparação do capilar:
Com a orientação do professor:
1) Introduza uma pipeta de pasteur sobre a chama do bico de Bunsen.
2) Gire a pipeta até que o vidro comece a amolecer.
3) Retire a pipeta de pasteur da chama e estique, 
4) Aguarde até que o vidro resfrie e quebre o capilar formado em pedaços de aproximadamente 7 cm.
b) Preparo das soluções contendo acetanilida e β-naftol:
1) Meça aprox. 10 mg de acetanilida e adicione a um tubo de ensaio. Repita o procedimento por mais uma vez.
2) Meça aprox. 10 mg de β-naftol e adicione a um terceiro tubo de ensaio. Repita o procedimento, adicionando desta vez 10 mg de β-naftol a um dos tubos que já contém 10 mg de acetanilida.
3) Adicione a cada um dos três tubos de ensaio 1 mL de álcool etílico.
c) Aplicação das soluções na placa cromatográfica:
1) As soluções devem ser aplicadas na placa da seguinte forma: 1º solução contendo acetanilida; 2º solução contendo β-naftol e 3º solução contendo a mistura (acetanilida + β-naftol).
2) utilizado um lápis faça um pequeno risco na lateral da placa para indicar a altura da aplicação da amostra, que deverá ser de 1 cm.
2) Utilizando um capilar, aplique um “spot” de cada solução sobre uma placa de sílica (2,5 x 5 cm) a 1,0 cm da extremidade inferior e aproximadamente 3 mm de cada lateral; mantenha os “spots” equidistantes.
3) Evite a difusão do “spot” de forma que seu diâmetro não ultrapasse 2 mm durante a aplicação da amostra. Deixe o solvente evaporar.
d) Desenvolvimento do cromatograma:
1) Prepare uma cuba contendo 4 mL de hexano.
2) Coloque cuidadosamente a placa na cuba, evitando que o ponto de aplicação da amostra mergulhe no solvente.
3) Quando o solvente atingir cerca de 3 mm do topo da placa, remover a placa e marcar a altura até a qual o solvente percorreu (linha de chegada da fase móvel). Deixe secar ao ar.
4) Introduza sua placa em uma câmara UV e observe.
5) Copie a placa com as substâncias separadas (cromatograma), obedecendo fielmente a distância entre o ponto de aplicação e a frente do solvente, bem como a distância percorrida por cada substância, iniciando pelo ponto de aplicação até o centro de maior concentração da mancha.
6) Repita os procedimentos utilizando os seguintes solventes: diclorometano, acetato de etila e etanol.
Obs.: Faça uma análise sobre a eficiência da separação em função do solvente utilizado.
AULA 02: Cromatografia em Coluna de Sílica (CCS)
Vidrarias, Materiais e Substâncias
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- Bureta de 25 mL;
- Proveta de 100 mL;
- Pipeta graduada de 1 mL;
- Tubos de ensaio;
- Bastão de vidro;
- Estante para tubos de ensaio;
- Placa cromatográfica;
- Cuba cromatográfica;
- Câmara UV;
- Hexano;
- Diclorometano;
- Acetato de Etila;
- Acetanilida;
- β-naftol;
Procedimento Experimental II – Separação de umamistura de acetanilida e β-naftol
a) Preparação do capilar:
Com a orientação do professor:
1) Introduza uma pipeta de Pasteur sobre a chama do bico de Bunsen.
2) Gire a pipeta até que o vidro comece a amolecer.
3) Retire a pipeta de Pasteur da chama e estique.
4) Aguarde até que o vidro resfrie e quebre o capilar formado em pedaços de aproximadamente 7 cm.
b) Preparo de uma solução contendo acetanilida e β-naftol:
1) Meça aprox. 10 mg de acetanilida e adicione a um tubo de ensaio.
2) Meça aprox. 10 mg de β-naftol e adicione ao mesmo tubo de ensaio.
3) Adicione ao tubo de ensaio contendo a mistura 0,5 mL de diclorometano e agite até completa solubilização.
4) Com o auxílio de uma pipeta, separe em um tubo de ensaio um padrão da mistura a ser colocada na coluna (aproximadamente 0,05 mL) e, em seguida, complete com 0,2 mL de diclorometano.
c) Preparo da coluna cromatográfica:
1) Coloque a bureta em um suporte universal e utilize duas garras para fixá-la;
2) Prepare duas bolinhas de algodão de aproximadamente 1 cm de diâmetro e, com o auxílio de um bastão de vidro, empurre uma das bolinhas até o final da coluna.
3) Em um béquer de 50 mL, meça aprox.. 5 gramas de sílica-gel 230-400 mesh; em seguida, adicione 13 mL de hexano, misture bem e despeje o conteúdo na coluna. Coloque um béquer embaixo da coluna para coletar o excesso de solvente.
4) Após escoar o solvente em excesso, com uma pipeta de 1 mL adicione a mistura previamente preparada à coluna cromatográfica;
5) Insira a bolinha de algodão previamente preparada na coluna cromatográfica;
6) Prepare 50 mL de um eluente 6:4 Acetato de Etila/Hexano e adicione na coluna;
7) Recolha frações em tubos de ensaio de 1,5 mm de diâmetro, preenchendo o tubo até a altura de 3 cm;
8) Acompanhe por cromatografia em camada delgada de sílica a separação dos produtos. Para isso, adicione à placa um spot da solução padrão previamente separada e mais três spots, sendo um de cada tubo de ensaio. Utilize como revelador a luz U.V. e como eluente o mesmo utilizado para a coluna.
Obs.: Faça uma análise sobre a eficiência da separação.
4) Orientações para o Relatório
Siga o modelo geral para elaboração de relatório fornecido pelo professor.
5) Referências Bibliográficas
1. Engel, R. G.; Kriz, G. S.; Lampman, G. M.; Pavia, D. L.; Química Orgânica Experimental, 3ª ed., Cengage Learning: São Paulo, 2013, 1009pp.
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