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Exercícios de Instrumentação, Cromatografia a Gás, Instituto Federal do Rio de Janeiro, Campus Maracanã, versão 2009 EXERCÍCIOS DE CROMATOGRAFIA GASOSSA 1)Na cromatografia gasosa, o tempo de retenção é determinado por alguns parâmetros. Para substâncias com peso molecular próximo, portanto, tem maior tempo de retenção aquela que: ( ) mais interage com a fase estacionária. ( ) tem menor pressão de vapor. ( ) menos interage com a fase móvel. ( ) for mais polar. Justifique a sua resposta tanto para as afirmativas corretas quanto para as incorretas. 3)Por que, nas fases estacionárias usadas em CG, o tempo de retenção nas séries homólogas é maior quanto mais pesada for a substância, independentemente da polaridade da fase utilizada? 4)Marque, dentre as alternativas abaixo, a única análise qualitativa que é impossível de se fazer por cromatografia a gás. Justifique sua resposta. A- ( ) metanol em bebidas alcoólicas. B- ( ) n-octano em gasolina. C- ( ) sulfato em água mineral. D- ( ) óxido nitroso em ar atmosférico poluído. E- ( ) metano em gases proveniente de biodegradação. 5)Para fazer uma análise cromatográfica, um analista inexperiente injetou 1,0 µL de uma substância pura X (grau PA) e após um determinado tempo observou a formação do cromatograma 1 com dois picos. Surpreso com o resultado obtido, reinjetou a referida substância pura nas mesmas condições cromatográficas, obtendo o cromatograma 2. Explique o aparecimento do sinal com menor tempo de retenção no cromatograma 1. 6)O esquema mostra um cromatógrafo improvisado. A detecção é feita pelo contraste da cor da chama de substâncias orgânicas (normalmente amarela e luminosa) contra a chama incolor do hidrogênio. Como poderia ser feita neste cromatógrafo: A) A análise qualitativa de uma mistura de pentano e benzeno? B) A diferenciação de duas soluções de benzeno com concentrações distintas? OBS: Este sistema já foi montado no Cefet-Química. 7)Assinale o parâmetro cromatográfico que quando é alterado não afeta o tempo de retenção de uma determinada substância. A- ( ) temperatura do forno das colunas. D- ( ) polaridade da fase estacionária. B- ( ) vazão do gás de arraste. E- ( ) % de fase estacionária no suporte sólido. C- ( ) temperatura do forno do detector. Exercícios de Instrumentação, Cromatografia a Gás, Instituto Federal do Rio de Janeiro, Campus Maracanã, versão 2009 8)Um cromatograma obtido num cromatógrafo a gás apresentou o seguinte aspecto: Um analista desejando otimizar as condições de análise, introduziu algumas alterações no cromatógrafo, uma por vez. Diga quais foram as alterações para cada um dos cromatogramas a seguir: 9)Prediga uma ordem de saída dos componentes das amostras abaixo em carbowax e em esqualano, utilizando He como gás de arraste. Justifique a sua resposta: A) EtOH, n-PrOH, n-hexano, n-pentano e n-heptano B) EtOH, n-PrOH, MeOH e n-butanol C) Benzeno, tolueno e cicloexano 10)Um analista injetou 0,5 µL de H2O em cromatógrafo a gás com coluna Porapak-Q de 3,0 m, vazão do gás de arraste de 40 mL/min, temperatura das colunas de 70ºC; temperatura do vaporizador de 120ºC; temperatura do detector de 200ºC. Obteve o cromatograma ao lado: Considerando que esperava-se obter um só pico, a explicação plausível para o cromatograma obtido é: A-( ) a temperatura do forno da coluna estava abaixo do ponto de ebulição da água. B-( ) a temperatura do forno do detector estava muito alta decompondo assim a amostra. C-( ) a vazão do gás de arraste estava muito baixa, favorecendo a difusão dos gases. D-( ) a amostra foi introduzida no vaporizador em tempos distintos havendo erro na injeção. E-( ) a amostra estava contaminada com NaCl proveniente da resina trocadora de íons. 11)Um analista injetou mistura contendo 5 substâncias em cromatógrafo a gás e obteve o cromatograma ao lado. Avalie esta análise do ponto de vista econômico. Justifique. O que se pode fazer para melhorar? Justifique. 12)O resíduo de evaporação de hexano comercial forneceu o cromatograma ao lado. O que aconteceria se: A) Utilizassemos coluna com o dobro de comprimento da usada? B) Desejássemos saber se existe tolueno e benzeno ? C) Aumentássemos a vazão do gás de arraste? D) Injetássemos o hexano e não seu resíduo de evaporação ? Exercícios de Instrumentação, Cromatografia a Gás, Instituto Federal do Rio de Janeiro, Campus Maracanã, versão 2009 13)Uma amostra contendo 4 componentes originou o 1º cromatograma ao lado. Ao diminuir a temperatura de análise, obteve-se o 2º cromatograma. Explique possíveis causas para os cromatogramas diferentes e as formas de confirmar isso. 14)Um analista realizou análise de ésteres metílicos lineares com 10, 11 e 12 átomos de carbono a 120ºC utilizando uma coluna de DEGS, obtendo o cromatograma ao lado. Utilizando as mesmas condições de análise, o analista injetou alcanos lineares de 10, 11 e 12 átomos de carbono, obtendo o cromatograma ao lado. A) A fase estacionária é polar ou apolar? B) Qual a provável ordem de saída dos compostos nos dois cromatogramas? C) O que deveria ser feito para melhorar a primeira análise, utilizando a mesma coluna? D) Como você faria uma análise qualitativa no 2O cromatograma? E) Se fossem misturados alcanos e ésteres, como fica o cromatograma, nas mesmas condições cromatográficas? O que deve ser feito para otimizar o cromatograma da mistura? 15)Um analista quer identificar tolueno em amostra com benzeno, tolueno, xileno (orto, meta, para), p- etil-tolueno e p-propil-tolueno, com coluna apolar. Injetou padrões individualmente e mistura contendo os padrões, verificando que tolueno tem mesmo tempo de retenção de p-xileno. Como proceder para saber se há realmente tolueno na amostra? Proponha um procedimento, prevendo a ordem de saída das substâncias. A ordem dos pontos de ebulição dos xilenos é: p-xileno< m-xileno< o-xileno. 16)O que ocorrerá na análise cromatográfica se: a)a temperatura do injetor é inferior ao ponto de ebulição de um componente da amostra? b)o volume injetado é muito grande? c)a temperatura da coluna é aumentada além da temperatura máxima recomendada? d)a atenuação é aumentada? e)injetar-se, distraidamente, uma solução de NaOH. f)a temperatura da coluna é inferior ao ponto de ebulição de um componente da amostra? g)o septo do injetor estiver muito furado? 17)O cromatograma abaixo de amostra gasosa foi obtido utilizando coluna de carvão ativo com 3,0 m de comprimento. O analista suspeita que n-propano está presente e co-injetou n-propano com a amostra. substância pico N2 1 ? 2 CH4 3 C2H6 4 ? 5 CO2 6 H2O 7 coluna = 40ºC; injetor = 100ºC; detector = 150ºC; gás de arrraste = 100 mL/min; volume injetado = 1,0 µL. Exercícios de Instrumentação, Cromatografia a Gás, Instituto Federal do Rio de Janeiro, Campus Maracanã, versão 2009 A.1)Explique por que é improvável que o n-propano tivesse gerado o sinal 2. A.2)Se n-propano estivesse presente na amostra, mas não tivesse gerado o sinal 5, como ficaria o cromatograma após a coinjeção? Justifique. Explique como ficaria um novo cromatograma, se: B.1)A temperatura da coluna fosse aumentada para 70ºC. B.2)Usasse outra coluna com a mesma fase, porém com o comprimento de 6,0 metros. C)Se a vazão do gás de arraste diminuir, os ítens a seguir aumentam ou diminuem? Justifique. Tempos de retenção. Largura da base dos sinais 6 e 7. Resolução dos picos 3 e 4. 18)A reação de resorcinol (I) com iodeto de metila (MeI) em condições estequimétricas (1:1 em mol) fornecea mistura dos produtos (II) e (III), além de certa quantidade de (I) que não reagiu. OH OH OMe OH OMe OMe + MeI + ( I ) ( I I ) ( I I I ) O cromatograma A representa a injeção da mistura equimolar de (I) e MeI antes de reagir, enquanto o cromatograma B corresponde à injeção de alíquota do meio reacional após meia hora de reação. A cada intervalo de meia hora foram retiradas alíquotas do meio reacional e o aspecto dos cromatogramas foi igual ao cromatograma B, indicando que a reação havia chegado ao equilíbrio. a) Qual a provável ordem de saída, sabendo que a fase é polar? b) Por que o sinal 4 é mais largo que os demais? c)Se for utilizada quantidade bem maior, em moles, de MeI em relação a I, obter-se-á após determinado tempo, um cromatograma com somente 2 picos. Explique e desenhe o referido cromatograma. 19)Desenhe um esquema de um cromatógrafo a gás e explique a função de cada uma de suas partes. 20)Observe a tabela de tempos de retenção relativos1 para H2O, n-propanol e heptano em várias colunas. Em função da magnitude dos valores de retenção relativa encontrados e da polaridade das substâncias analisadas, colocar as fases em ordem crescente de polaridade. Justifique. Fase estacionária Carbowax 400 SE-30 Glicerol DEGS Esqualano Temperatura da coluna 70oC 70oC 50oC 70oC 60oC água 6 1 90 1 1 n-propanol 4,3 1,5 2,3 4 2,5 heptano 1 7 1 1,2 10 1 Retenção relativa é a razão entre os tempos de retenção de duas substâncias, ou seja, Trx/Trref.
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