Relatório 1 Cromatografia de adsorção

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
LICENCIATURA EM QUÍMICA
Componente Curricular: Química Orgânica Experimental II
Docente: Anderson Marques
Prática 1
Cromatografia de adsorção (Coluna)
Vitória da Conquista, Bahia
2017.2
Regina Freitas Morais
Prática 1
Cromatografia de adsorção (Coluna)
Relatório de aula prática apresentado à disciplina de Química Orgânica Experimental II como requisito de avaliação do curso de Licenciatura em Química do Instituto Federal da Bahia Campus Vitória da Conquista.
Vitória da Conquista, Bahia
2017.2
Introdução
A cromatografia é uma técnica de separação e identificação dos componentes de uma mistura para análise. A cromatografia é preliminarmente uma ferramenta analítica para a separação de misturas, combinada com análises qualitativas e quantitativas das substâncias separadas. É um processo muito usado e muito eficaz na separação dos componentes de uma amostra.
Introduzida pelo pesquisador russo Michael Tswett em 1906, quando separou clorofila de uma mistura de pigmentos de plantas, através de uma coluna cheia de carbonato de cálcio em pó, fazendo a lavagem com éter de petróleo. Conforme a amostra descia pela coluna, apareciam bandas separadas e cores distintas. Palavra de origem grega, onde “cromo” significa cor e “grafia” significa escrita, ou seja, “escrita em cores”. Mas a cromatografia pode separar os componentes sem nenhum aparecimento de cor.
Cromatografia de adsorção 
 Baseia-se nas diferentes afinidades adsorventes da superfície da fase estacionária. É uma cromatografia em que a fase móvel é liquida e a fase estacionária é sólida. A separação baseia-se nas interações entre moléculas dos solutos da fase móvel líquida e a superfície da fase estacionária sólida. 
 Existem dois tipos de cromatografia de adsorção, em camada fina, onde se faz passar lentamente através de uma coluna de material adsorvente uma mistura líquida, cujos componentes se vão depositando em zonas distintas da coluna, devido à diferença de velocidade de arrastamento de cada um; e em coluna, que se aplica, sobretudo em separação de espécies não-iónicas solúveis em solventes orgânicos segundo a polaridade, o número relativo e a posição do grupo funcional. Esta técnica tem as desvantagens do aparecimento de caudas nas bandas e na dificuldade de reprodução da atividade da fase estacionária quando se usam agentes desativadores.
A cromatografia em coluna consiste em uma coluna de vidro, metal ou plástico, preenchida com um  adsorvente adequado. O adsorvente pode ser colocado na coluna diretamente (seco) ou suspendido em um solvente adequado (geralmente o próprio eluente a ser usado no processo de separação). Os principais adsorventes normalmente utilizados são a sílica gel, a alumina, o carbonato de cálcio, o óxido de magnésio, o carvão ativado, a sacarose e o amido, entre outros. 
A substância a ser separada ou analisada é colocada na coluna pela parte superior e o eluente é vertido após, em quantidade suficiente para promover a separação. A coluna pode ser um simples tubo de vidro, aberto em ambas as extremidades, ou semelhante a uma bureta. Em alguns casos aplica-se vácuo pela parte inferior da coluna ou uma ligeira sobre pressão pela parte superior da mesma.
Quando a amostra a ser cromatografada possui cor, podem-se visualizar as diferentes zonas coloridas descendo pela coluna, que são recolhidas, separadamente, pela extremidade inferior.
Carotenoides
Os carotenoides são pigmentos de cor vermelha, alaranjada ou amarela, encontrados nas células de todos os vegetais, atuando na fotossíntese. Também estão presentes nas células de protistas e fungos.
São insolúveis em água, mas são solúveis em solventes orgânicos e óleos.
Os carotenoides não podem ser sintetizados pelos animais, mas são compostos essenciais para a vida, portanto devem ser ingeridos através da alimentação.
As moléculas de carotenoides contêm 40 átomos de carbono, com um número variável de duplas ligações conjugadas. São membros da família dos terpenóides. Quanto maior o número de duplas ligações, maiores são os comprimentos de ondas captados. Nos diversos grupos de carotenos há variação na captação de luz, pois a quantidade de suas duplas ligações varia.
As principais forças que fazem com que os componentes de uma mistura sejam absorvidos pelas partículas do sólido são: uma maior ou menor adsorção, dependendo das forças de interação, que variam.
Se os componentes da mistura, após a corrida cromatográfica, apresentam manchas incolores, deve-se revelar a placa sendo este um método bastante comum é o uso de vapores de iodo, que reage com muitos compostos orgânicos formando complexos de cor café ou amarela.
2 Objetivo
Conhecer técnicas de separação dos componentes de uma mistura.
3 Procedimentos Experimentais
3.1 Materiais e Reagentes
Suporte
Garra metálica
Bureta
Algodão
Bastão de vidro
Sílica gel
Béquer
Heptano
Clorofórmio
Acetato de etila
Metanol
Erlenmeyer
Corante (colorau)
3.2 Procedimentos Realizados
Fixou-se num suporte, com ajuda de garras, uma coluna cromatográfica (bureta) na vertical;
Colocou-se cuidadosamente uma fina camada de algodão na base inferior na coluna (bureta) com o auxílio de um bastão e introduziu-se o eluente na coluna até cerca de ¼ da coluna da altura total desta. Verificou-se o funcionamento da torneira;
Pesou-se 6,0 g de sílica gel em um béquer de 250 mL, a este se adicionou o eluente suficiente para se formar uma pasta fluida, homogênea e sem bolhas;
Abriu-se um pouco a coluna (bureta) deixando-a gotejar em um erlenmeyer durante o enchimento;
Com a ajuda de um bastão de vidro, deitou-se de modo contínuo a suspensão de sílica na coluna, introduzindo parte do solvente recolhido no erlenmeyer;
Deixou-se gotejar por cerca de 10 minutos após o enchimento a coluna para facilitar a sedimentação dos grânulos de sílica. Fechou-se a torneira deixando-se o solvente cobrir a parte superior da coluna;
Incorporou-se 0,5 g de colorau em sílica gel a amostra até 0,5 cm e por último sobre a amostra colocou-se mais 0,5 cm de gel de sílica;
Em uma proveta mediu-se 60 mL de heptano e o adicionou lentamente na coluna, para não danificar a camada de gel de sílica do topo. Após a adsorção, procedeu-se a eluição com heptano, vertendo cuidadosamente o solvente pelas paredes internas da coluna. Ao mesmo tempo, abriu-se a torneira para escoar o solvente e o deixou eluir pela coluna até ficar com cerca de 3 mm acima do nível da sílica. O solvente coletado, foi identificado como fração 1;
Sem que o heptano se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 90% de heptano e 10% de clorofórmio e identificado como fração 2;
Sem que a fração 2 se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 50% de heptano e 50% de clorofórmio e identificado como fração 3;
Sem que a fração 3 se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 100% de clorofórmio e identificado como fração 4;
Sem que a fração 4 se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 90% de clorofórmio e 10% de acetato de etila e identificado como fração 5;
Sem que a fração 5 se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 50% de clorofórmio e 50% de acetato de etila e identificado como fração 6;
Sem que a fração 6 se secasse, foi adicionado à coluna 20 mL de uma solução de 100% de metanol e identificado como fração 7;
Todos os frascos contendo as frações foram cobertos com papel laminado, com pequenos furos para facilitar a evaporação do solvente, e mantidas na capela até as próximas aulas.
Logo após a evaporação dos solventes foi identificado o grau de pureza das substâncias separadas.
4 Resultados e Discussão
Nesta prática utilizou-se a sílica como fase estacionária e o heptano primeiramente e uma solução de 90% de heptano + 10% de clorofórmio, 50% de heptano + 50% de clorofórmio, 100% clorofórmio, 90% de clorofórmio + 10% de acetato de etila,50% de clorofórmio + 50% de acetato de etila, e por fim 100% metanol, como fases móveis, sendo a coluna adsorvente polar. Na cromatografia em coluna espera-se que a substância que possuir maior afinidade com esta, permaneça mais tempo retida. Assim, a substância mais polar é obtida por último.
A primeira fase móvel, heptano, é pouco polar, como observado em sua fórmula estrutural na figura 01.
Figura 01: Fórmula estrutural do heptano. 
O colorau, que é produzido a partir de sementes de urucum, é uma substância que contêm parte apolar e polar, como pode ser observado na figura 02. Sendo assim, a parte apolar tem maior afinidade com a primeira parte móvel e espera-se obtê-lo primeiramente. 
Figura 02: Principais caratonóides da Bixa Orellana L
Os grupos que ficaram retidos com a fase estacionária (figura 03),
 são capazes de fazer interações com a sílica. Assim, é necessário utilizar outra fase móvel, mais polar, para que este seja arrastado, possibilitando sua coleta. Então, a fase móvel utilizada foi 90% de heptano + 10% de clorofórmio. A fórmula estrutural do clorofórmio pode ser observada abaixo:
Figura 04: Fórmula estrutural da clorofórmio.
As amostras foram ser coletadas em diferentes tempos, aumentando a polaridade dos solventes. O acetato de etila e o metanol são os solventes mais porales, assim as substâncias mais polares ficaram retidas neles.
Figura 05: Fórmula estrutural do acetato de etila.
 
Figura 06: Fórmula estrutural do metanol.
Apesar de o processo ser bastante demorado e requerer paciência, ele apresenta vantagens quanto ao custo relativamente baixo. Existem cromatografias automatizadas, que vem com bombas de pressão e detectores UV, nos quais são capazes de identificar alguns miligramas e até volumes maiores.
Como a amostra que foi cromatografada possuía cor, foi possível visualizar diferentes zonas coloridas descendo pela coluna, que poderia ser recolhida, separadamente, pela extremidade inferior. Quando a amostra não possui cor, recolhem-se várias frações iguais de eluente, testando-as quando à presença ou não de substâncias dissolvidas através do uso de reveladores adequados (luz UV, reveladores químicos, etc.).
Na última parte, identificou o grau de pureza das substâncias separadas, foi utilizado um processo de cromatografia no UV. Pingou-se uma gota das cinco frações separadas, que é a fase móvel, em uma única placa cromatográfica, que é a fase estacionária, contendo a sílica. Essa técnica consiste pelo fato das cinco frações possuírem polaridades distintas. A placa de sílica pela qual foi pingado as cinco frações é polar. Isto confere diferentes velocidades pela qual a solução pingada sobe por meio de capilaridade. Aquelas substâncias que são mais polares, ficam mais retidas na placa, enquanto que as mais apolares, “sobem” com maior velocidade. Na figura 7 mostra as gotas “subindo” pela placa por meio de capilaridade em diferentes velocidades.
Figura 7: As cinco gotas “subindo” pela placa em diferentes velocidades
É possível perceber que houve um maior arraste na fração 3 e 4 e principalmente na fração 3.
5 Conclusão
Após este experimento pode-se concluir que a cromatografia é um método eficiente na identificação de compostos com polaridades distintas, além de ser uma técnica eficaz na classificação do grau de polaridade de compostos desconhecidos, fazendo a separação de mais de um componente.
Substâncias que tem um caráter apolar mais tendem a ter afinidade pela fase móvel favorecendo o arraste da molécula através da coluna.
Referências
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Cromatografia em Coluna. Disponível em: <http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/cromatografia_FINAL/COLUNA.htm> Acesso em 09 de janeiro de 2018.
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MATOS, F.J.A. Introdução à fitoquímica experimental. 2. Ed. UFC Edições: Fortaleza, CE. 1997.
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