aula GC TecA Josias

Prévia do material em texto

CROMATOGRAFIA GASOSACROMATOGRAFIA GASOSA 
Josias MeribJosias Merib 
 
Departamento de Farmacociências Departamento de Farmacociências –– UFCSPAUFCSPA 
Sala 606 Sala 606 –– Prédio 3Prédio 3 
 
 josias@ufcspa.edu.brjosias@ufcspa.edu.br 
1 
M. TSWEET (1903): Separação de misturas de pigmentos vegetais em 
colunas recheadas com adsorventes sólidos e solventes variados. 
éter de 
petróleo 
Carbonato 
de cálcio 
mistura de 
pigmentos 
pigmentos 
separados 
Cromatografia = kroma [cor] + graph [escrever] (grego) 
Cromatografia 
2 
Cromatografia 
Separação de misturas por interação diferencial dos seus componentes entre uma 
FASE ESTACIONÁRIA (líquido ou sólido) e uma FASE MÓVEL (líquido, gás ou 
fluido supercrítico). 
3 
FM = Líquido 
FM = Gás 
Cromatografia 
Líquida 
Cromatografia 
Gasosa (CG) 
Quanto à Fase 
Estacionária 
Sólida 
Líquida 
Cromatografia 
Gás-Sólido (GCS) 
Cromatografia 
Gás-Líquido (GCL) 
Quanto à fase 
móvel 
Classificações da cromatografia 
4 
Classificações da cromatografia 
Quanto ao mecanismo de separação 
5 
Quais misturas podem ser separadas por CG ? 
Misturas cujos constituintes sejam voláteis (=“evaporáveis”) 
DE FORMA GERAL: 
 CG é aplicável para separação e análise de misturas cujos 
constituintes tenham PONTOS DE EBULIÇÃO de até 300 oC e que sejam 
termicamente estáveis. 
 
Cromatografia a gás (CG) 
Há 
exceções! 
6 
 
 Fase móvel é um gás de alta pureza – CARREADOR E INERTE 
 Analitos: Compostos voláteis/semivoláteis termicamente estáveis 
Ionização em chama 
Captura de elétrons 
Condutividade térmica 
Espectrometria de massas 
min. 
In
te
n
si
d
ad
e 
/m
V
 
Cromatografia a gás (CG) 
7 
 Analitos polares são eluidos mais 
rapidamente que os analitos apolares 
com mesmo ponto de ebulição. 
 Analitos polares com baixo ponto 
de ebulição podem ficar mais retidos 
que analitos apolares com alto ponto 
de ebulição. 
Eluição em cromatografia gasosa 
Fase estacionária APOLAR Fase estacionária POLAR 
 Ponto de ebulição dos compostos – 
menor ponto de ebulição eluem 
primeiro 
Ponto de ebulição dos analitos Interações intermoleculares 
(entre FE e analitos) 
Cromatografia a gás (CG) 
8 
Influência da interação com a fase estacionária 
Coluna: diglicerol (POLAR) de 6 m. (separação feita entre 20 – 100 °C) 
Hidrocarbonetos Alcoóis 
Exemplo 1: 
9 
Separação de 10 compostos em colunas capilares (30 m x 0,32 mm x 1 μm), isoterma a 70 C. 
(a) coluna APOLAR de polidimetilsiloxano 
(b) Coluna POLAR de polietilenoglicol 
Exemplo 2: 
10 
A migração um 
analito pela 
coluna provoca 
inevitavelmente 
o alargamento 
da sua banda: 
TEMPO 
Efeitos do alargamento 
excessivo de picos: 
Separação deficiente de 
analitos com retenções 
próximas. 
Picos mais largos e menos 
intensos = menor 
detectabilidade 
EFICIÊNCIA Capacidade de eluição com o mínimo de dispersão do analito. 
Eficiência em cromatografia 
11 
Supondo a coluna cromatográfica como 
uma série de estágios separados onde 
ocorre o equilíbrio entre o analito, a FE 
e o gás de arraste: 
Cada “estágio” de 
equilíbrio é chamado de 
PRATO TEÓRICO 
O número de 
pratos teóricos 
(N) de uma 
coluna pode ser 
calculado por: 
Coluna mais 
eficiente 
tR 
wb 
N 
Eficiência em cromatografia 
12 
ALTURA EQUIVALENTE A UM PRATO TEÓRICO (H) “Tamanho” de cada estágio de equilíbrio 
Valores típicos de 
H e N: 
dC df H N
0.10 0.25 0.081 370370
0.25 0.25 0.156 192308
0.32 0.32 0.200 150000
0.32 0.50 0.228 131579
0.32 1.00 0.294 102041
0.32 5.00 0.435 68966
0.53 1.00 0.426 70423
0.53 5.00 0.683 43924
2.16 10% 0.549 3643
2.16 5% 0.500 4000
Capilares, L = 30 m 
Empacotadas, L = 2 m 
(L = comprimento da coluna) 
Eficiência em cromatografia 
13 
H
 
u uMAX 
HMIN 
O valor de H 
pode ser 
minimizado 
otimizando-se 
a vazão de gás 
de arraste 
Relações algébricas entre H e u: 
- Colunas Empacotadas: 
Equação de van Deemter 
(A, B, C = constantes) (B, CM, CS = constantes) 
- Colunas Capilares: 
Equação de Golay 
Eficiência em cromatografia 
14 
Eficiência em cromatografia 
15 
16 
Eficiência em cromatografia 
A 
(caminhos 
múltiplos ou 
Eddy Difusion) 
B 
(difusão 
longitudinal) 
C 
(transferência 
de massa) 
1 
2 
3 
4 
6 
5 
1 - Reservatório de Gás e Controles de Vazão / Pressão 4 - Detector 
2 - Injetor (Vaporizador) de Amostra 5 - Eletrônica de Tratamento (Amplificação) de Sinal 
3 - Coluna Cromatográfica e Forno da Coluna 6 - Registro de Sinal (Registrador ou Computador) 
Instrumentação em CG 
17 
Fase Móvel em GC: NÃO interage com a amostra - apenas a carrega através da 
coluna. GÁS GÁS DEDE ARRASTEARRASTE 
INERTE Não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou 
superfícies do instrumento. 
PURO Deve ser isento de impurezas que possam degradar a 
fase estacionária. 
oxida / hidroliza algumas FE H2O, O2 
hidrocarbonetos ruído no sinal de FID (tipo de 
detector 
Instrumentação em CG 
Gás de Arraste 
Impurezas 
18 
 Compatibilidade com Detectores 
Seleção de Gases de Arraste em Função do Detector: 
He , H2 TCD (detector por condutividade térmica) 
FID (detector por ionização em chama) N2 , H2 
ECD (detector por captura de elétrons) N2 , Ar + 5% CH4 
C
U
S
T
O
 
PUREZA 
A 
B 
C 
A = 99,995 % (4.5) 
B = 99,999 % (5.0) 
C = 99,9999 % (6.0) 
 Grau de pureza do gás de arraste 
Instrumentação em CG 
19 
NATUREZA DO GÁS  EFICIÊNCIA 
Viscosidades e coeficientes de 
difusão dependem do gás 
Termos B e C da Equação de van Deemter 
são altamente dependentes da natureza do 
gás 
Velocidade linear (cm s-1) 
H
 (
m
m
) 
Instrumentação em CG 
 Em velocidades 
lineares mais altas, H2 
e He são mais 
indicados 
 
 Velocidades 
menores, pode ser 
utilizado N2 
Preço 
Tipo de detector 
20 
Componentes 
necessários à 
linha de gás: 
 controladores de vazão / pressão de 
gás 
 dispositivos para purificação de gás 
(“traps”) 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
1 - Cilindro de Gás 2 - Regulador de Pressão Primário 
3 - “Traps” para eliminar impurezas do gás 4 - Regulador de Pressão Secundário 
5 - Regulador de Vazão (Controlador Diferencial de Fluxo) 6 - Medidor de Vazão (Rotâmetro) 
Nota: Tubos e Conexões: Aço Inox ou Cobre 
Instrumentação em CG 
21 
Os dispositivos para injeção (INJETORES ou VAPORIZADORES) devem 
prover meios de introdução INSTANTÂNEA da amostra na coluna 
cromatográfica 
Injeção instantânea: 
t = 0 
t = x 
Injeção lenta: 
22 
Instrumentação em CG 
(Injeção) 
 
Como analisar pesticidas (organoclorados) em amostas de vegetais 
utilizando CG??? 
Deve ser aplicada uma técnica de preparo de amostra 
 
 Extração sólido-líquido (Soxhlet) 
 QuECheRS 
 
Instrumentação em CG 
(Injeção) 
23 
Injeção de líquidos: Capacidades típicas: 1 L, 5 L e 10 L 
êmbolo 
corpo (pirex) 
agulha (inox 316) 
Microseringa 
de 10  L: 
Instrumentação em CG 
(Dispositivos para injeção) 
24 
TEMPERATURA DO INJETOR Deve ser suficientemente elevada para que a 
amostra vaporize-se imediatamente, mas sem decomposição 
 Regra Geral: Tinj = 50
oC acima da temperatura de ebulição 
do componente menos volátil 
VOLUME INJETADO Depende do tipo de coluna e do estado físico da amostra 
COLUNAAmostras 
Gasosas 
Amostras 
Líquidas 
empacotada 
 = 3,2 mm (1/4”) 
0,1 ml ... 50 mL 0,2 L ... 20 L 
capilar 
 = 0,25 mm 0,001 ml ... 0,1 mL 0,01 L ... 3 L 
Padrões sólidos: convencionalmente se dissolve em um solvente 
adequado e injeta-se a solução 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
25 
9 
1 
2 
3 
5 
8 
6 
4 
7 
1 Corpo aquecido do injetor 
2 Controle de vazão total de gás de arraste 
4 Misturador (liner) de vidro 
3 Septo de silicone 
5 Válvula solenóide diversora (no modo split) 
7 Manômetro (pressão na cabeça da coluna) 
6 Controle de vazão da purga do septo 
9 Coluna capilar 
8 Controle de pressão na cabeça da coluna 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injecão Split: 
com divisão 
26 
Ftotal 
Vazão total de entrada 
Fsepto 
Vazão de purga do septo 
 Fpurga 
 Vazão de purga do injetor 
Fcol 
Vazão da coluna 
Ftotal 
Fsepto 
Fpurga 
Fcol 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
27 
Injeção Split: 
com divisão 
Agulha de microseringa contendo 
amostra líquida / gasosa 
introduzida no injetor através do 
septo - ponta da agulha deve 
penetrar no recheio do liner 
1 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
28 
Injeção Split: 
com divisão 
Amostra é injetada no recheio do 
liner 
2 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
29 
Injeção Split: 
com divisão 
A amostra vaporizada e diluída no 
gás de arraste emerge do liner 
3 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
30 
Injeção Split: 
com divisão 
O plugue de vapor de amostra 
diluído no gás de arraste se divide 
entre os dois fluxos de saída: 
parte do material entra na coluna 
e parte vai para a purga do 
injetor, sendo desprezado 
4 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
31 
Injeção Split: 
com divisão 
Operação e otimização de parâmetros operacionais 
relativamente simples 
Espécies em concentração reduzida na amostra podem não 
ser detectadas 
Exatidão e precisão piores que as de outras técnicas de 
injeção 
Tipo de injeção largamente utilizada em CG 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
32 
Injeção Split: 
com divisão 
Manipulação correta da microsseringa na injeção 
0.5 a 2.0 µL de 
amostra líquida 
são tomados 
com 
microsseringa 
Aspiram-se 
alguns µL de ar 
Perfura-se o 
septo; agulha 
inserida no 
injetor por 3 - 5 s 
Injeta-se 
RAPIDAMENTE a 
amostra e o ar 
Após ~1 s 
remove-se a 
agulha do injetor 
33 
LINER LISO LINER COM PLUGUE 
DE LÃ DE VIDRO 
LINER COM 
EMPACOTAMENTO 
LINER COM “COPO DE 
JENNINGS” 
 Diversos tipos e modelos 
 Liner : formação de um mistura homogênea de vapor de amostra com o gás 
de arraste 
 
 As superfícies internas do liner expostas à amostra devem ser tanto quanto 
possíveis inertes e não-adsortivas (vidro silanizado) 
Instrumentação em CG 
(Liners) 
34 
 Especialmente adequada para amostras com concentrações reduzidas 
de constituintes de moderada/baixa volatilidades. 
 Utiliza o injetor split/splitless (o mesmo que para injeção com 
divisão convencional). 
 Envolve injeção de volumes da ordem de µL sem divisão de 
amostra (o material é quase totalmente transferido para a coluna 
cromatográfica). 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
35 
Imediatamente antes da injeção Imediatamente antes da injeção 
de amostra, a posição da válvula de amostra, a posição da válvula 
solenóide é mudada de forma a solenóide é mudada de forma a 
isolar a linha de purga e impedir isolar a linha de purga e impedir 
que o gás saindo do que o gás saindo do linerliner escape escape 
por esse condutopor esse conduto 
0 
36 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
A amostra é injetada da mesma A amostra é injetada da mesma 
forma que na injeção com divisão, forma que na injeção com divisão, 
sendo vaporizada e diluída no gás sendo vaporizada e diluída no gás 
de arraste que passa pelo linerde arraste que passa pelo liner 
1 
37 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
A mistura de vapor de amostra e A mistura de vapor de amostra e 
gás de arraste emerge do linergás de arraste emerge do liner 
2 
38 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
O vapor de amostra é conduzido O vapor de amostra é conduzido 
para dentro da coluna para dentro da coluna 
cromatográfica pelo fluxo de gás cromatográfica pelo fluxo de gás 
de arraste. Não ocorre descarte de de arraste. Não ocorre descarte de 
amostra pela linha de purgaamostra pela linha de purga 
3 
39 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
Decorridos 30 s a 80 s (Decorridos 30 s a 80 s (ttsplitsplit), a ), a 
válvula solenóide diversora da válvula solenóide diversora da 
linha de purga é reposicionada e o linha de purga é reposicionada e o 
excesso de vapor de amostra excesso de vapor de amostra 
ainda não transferido para a ainda não transferido para a 
coluna é descartado.coluna é descartado. 
4 
40 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
41 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção Splitless: sem divisão 
Facilidade de operação assim como injeção split. 
Mais propensa a sujeira proveniente da amostra 
Necessidade maior de limpeza do liner 
Alternativa para amostras pouco concentradas 
1 
2 
3 
4 1 - Septo (silicone) 
2 - Alimentação de gás de arraste) 
3 - Bloco metálico aquecido 
4 - Ponta da coluna cromatográfica 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injetor “on column” 
42 
1 - Ponta da agulha da 
microseringa é 
introduzida no início da 
coluna. 
2 - Amostra injetada e 
vaporizada 
instantâneamente no 
início da coluna. 
3 - “Plug” de vapor de 
amostra forçado pelo 
gás de arraste a fluir 
pela coluna. 
1 2 3 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção de uma amostra em injetor “on column” 
43 
 O controle da velocidade de injeção, do volume injetado é essencial e de 
temperatura da coluna é essencial 
Injeção Lenta 
Se a injeção é feita lentamente, 
o filme de solvente se forma 
próximo à ponta da agulha; 
parte da amostra pode 
permanecer na agulha, o qua 
pode provocar discriminação 
Injeção Rápida 
Com injeção rápida, a amostra é 
ejetada da agulha como um 
spray: o filme de solvente 
formado fica distante da ponta 
da agulha e não há sobra de 
material não injetado 
TEMPERATURA INICIAL DA COLUNA: Diferentemente da injeção splitless, deve estar próxima ou ligeiramente 
abaixo do ponto de ebulição do solvente (a amostra não precisa se recondensar na coluna) 44 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção “on-column” 
Permite o máximo de sensibilidade e detectabilidade 
Injetor mais simples comparado ao split/splitless 
Impurezas não-voláteis da amostra – Danos na coluna 
 
Maior experiência do operador 
45 
Instrumentação em CG 
(Injetores) 
Injeção “on-column” 
Características Desejáveis de um Forno: 
 AMPLA FAIXA DE TEMPERATURA DE USO Pelo menos de Tambiente até 400 
o
C. 
Sistemas criogênicos (T < Tambiente) podem ser necessários em casos especiais. 
 TEMPERATURA INDEPENDENTE DOS DEMAIS MÓDULOS Não deve ser afetado pela 
temperatura do injetor e detector. 
 TEMPERATURA UNIFORME EM SEU INTERIOR Sistemas de ventilação interna muito 
eficientes para manter a temperatura homogênea em todo forno. 
 FÁCIL ACESSO À COLUNA A operação de troca de coluna pode ser frequente. 
 AQUECIMENTO E ESFRIAMENTO RÁPIDOImportante tanto em análises de rotina e 
durante o desenvolvimento de metodologias analíticas novas. 
 TEMPERATURA ESTÁVEL E REPRODUTÍVEL 
A temperatura deve ser mantida com exatidão e precisão de ± 0,1°C. 
Instrumentação em CG 
(Forno) 
46 
EMPACOTADA 
 = 3 a 6 mm 
L = 0,5 m a 5 m 
Recheada com sólido pulverizado (FE sólida 
ou FE líquida depositada sobre as partículas 
do recheio) 
CAPILAR 
 = 0,1 a 0,5 mm 
L = 5 m a 100 m 
Paredes internas recobertas com um filme fino 
(expessura de  m) de FE líquida ou sólida 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
47 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
Empacotada Capilares 
Tipos de colunas empregadas em CG 
 Componente onde ocorre a separação dos compostos presentes em 
uma mistura 
48 
Além da interação com a FE, o 
tempo que um analito demora 
para percorrer a coluna depende 
de sua PRESSÃO DE VAPOR 
(p0). 
p0 = f 
Estrutura química 
do analito 
Temperatura 
da coluna 
Temperatura 
da 
coluna 
Pressão 
de 
vapor 
Velocidade 
de 
migração 
ANALITO ELUI MAIS RAPIDAMENTE (MENOR 
RETENÇÃO) 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
49 
A eficiência na 
separação depende da 
temepratura ou 
“rampa”de temperatura 
utilizada 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
Temp. baixa 
Temp. ideal 
Temp. alta 
50 
Misturas complexas (constituintes com volatilidades muito diferentes) separadas 
ISOTERMICAMENTE: 
TCOL BAIXA: 
- Componentes mais voláteis são separados 
- Componentes menos voláteis demoram a 
eluir, saindo como picos mal definidos 
TCOL ALTA: 
- Componentes mais voláteis não são 
separados 
- Componentes menos voláteis eluem mais 
rapidamente 
Instrumentação em CG 
Efeito da temperatura nas separações 
51 
PROGRAMAÇÃO DE 
TEMPERATURA 
Consegue-se boa 
separação dos 
componentes da amostra 
em menor tempo 
Parâmetros de programação: 
TINI Temperatura Inicial 
TFIM Temperatura Final 
tINI Tempo Inicial 
tFIM Tempo Final do Programa 
R Taxa de Aquecimento 
TEMPO 
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
 
tINI tFIM 
TINI 
TFIM 
R 
Instrumentação em CG 
Efeito da temperatura nas separações 
52 
Possíveis problemas associados à programação 
de temperatura: 
VARIAÇÕES DE VAZÃO DO GÁS DE ARRASTE A viscosidade de um gás 
aumenta com a temperatura. 
Instrumentação em CG 
Temperatura muito alta: 
“Sangramento da coluna” – perda 
de fase estacionária 
DERIVA (“DRIFT”) NA LINHA DE BASE Devido ao aumento de 
volatilização de FE 
“sangramento” ou 
“bleeding” 
53 
Isoterma a 
105 °C 
Isoterma a 
50 °C 
Isoterma a 50 
°C (por 3min) 
após 10 ° 
C/min até 
140 °C 
Instrumentação em CG 
Exemplo: Separação de alcoóis utilizando isotermas e 
programação de temperatura 
54 
 Fases Estacionárias Líquidas 
Líquidos depositados sobre a superfície de: sólidos porosos inertes (colunas 
empacotadas) ou de tubos finos de materiais inertes (colunas capilares) 
 Fases Estacionárias Sólidas 
Colunas recheadas com material finamente granulado (empacotadas) ou depositado sobre 
a superfície interna do tubo (capilar) 
Entrecruzada: as cadeias 
poliméricas são quimicamente 
ligadas entre si 
Quimicamente ligadas: as cadeias 
poliméricas são “presas” ao suporte por 
ligações químicas 
SUPORTE 
Sólido inerte poroso 
Tubo capilar de material inerte 
FE 
líquida 
Instrumentação em CG 
Fases estacionárias em CG 
55 
 Seletiva - Deve interagir diferencialmente com os componentes da amostra. 
Regra geral: a FE deve ter características tanto quanto possível próximas das dos 
solutos a serem separados (polar, apolar, aromático ...) 
FE Seletiva: separação 
adequada dos 
constituintes da amostra 
FE pouco Seletiva: má 
resolução mesmo com 
coluna de boa eficiência 
Instrumentação em CG 
Características ideais de uma fase estacionária em CG 
56 
 AMPLA FAIXA DE TEMPERATURAS DE USO Facilita a separação de 
compostos com características físico-químicas distintas (ponto de ebulição) 
 BOA ESTABILIDADE QUÍMICA E TÉRMICA Maior durabilidade da 
coluna 
 POUCO VISCOSA Colunas mais eficientes (menor resistência à 
transferência do analito entre fases) 
 ELEVADO GRAU DE PUREZA Colunas 
reprodutíveis; ausência de picos “fantasma” nos 
cromatogramas. 
Instrumentação em CG 
Características ideais de uma fase estacionária em CG 
57 
O fenômemo físico-químico responsável pela interação analito + FE sólida é a ADSORÇÃO 
A adsorção ocorre na interface entre o gás 
de arraste e a FE sólida 
ADSORÇÃO 
Sólidos com grandes áreas superficiais (partículas finas, poros) 
Solutos polares 
Sólidos com muitos sítios ativos (hidroxilas, pares de eletrons...) 
Instrumentação em CG 
Tipos de Fases Estacionárias em CG 
 
 Fases Estacionárias Sólidas 
58 
Características Gerais: 
 - Sólidos finamente granulados (diâmetros 
de partículas típicos de 105 µm a 420 µm). 
- Grandes áreas superficiais (até 102 m2/g). 
Mais usados 
Polímeros Porosos Porapak (copolímero estireno-divinilbenzeno), Tenax 
(polióxido de difenileno) 
Sólidos Inorgânicos Carboplot, Carboxen (carvões ativos grafitizados), 
Alumina, Peneira Molecular (argila microporosa) 
Principais 
Aplicações: 
- Separação de gases 
- Compostos leves 
 
Coluna: Peneira molecular ID Plot 5A (30 m x 0,53 mm) 
TCOL: 5 min a 32
oC  20oC. min-1  1,6 min a 100oC 
Gás de Arraste: He @ 4 mL.min-1 
Detector: TCD 
1 – O2 
2 – N2 
3 – CH4 
4 – CO2 
Instrumentação em CG 
 
 Fases Estacionárias Sólidas 
59 
O fenômemo físico-químico responsável pela interação analito + FE líquida é a 
ABSORÇÃO (partição) 
A absorção ocorre no interior do filme de FE 
líquida (fenômeno INTRAfacial) 
ABSORÇÃO 
Filmes espessos de FE líquida 
Interação forte entre a FE líquida e o analito (grande solubilidade) 
Grande superfície líquida exposta ao gás de arraste 
 
 Fases Estacionárias Líquidas 
Instrumentação em CG 
60 
 PARAFINAS Apolares; alta inércia química; praticamente abandonadas em CG modernos. 
Principais: esqualano (C30H62). 
 POLIÉSTERES Ésteres de dialcoóis com diácidos. Polares; altamente sensíveis a 
umidade e oxidação; uso em declínio. Principais: DEGS, EGA, EGS. 
ÉSTERES METÍLICOS DE ÁCIDOS GRAXOS 
Coluna: 5%DEGS-PS s/ Supelcoport 100/120 mesh; 6’ x 
1/8” 
TCOL: 200
oC (isotérmico) 
Gás de Arraste: N2 @ 20 ml.min
-1 
Detector: FID 
Amostra: 0,5 L de solução (CHCl3) com 0,5 g de cada 
éster 
 
 Tipos de Fases Estacionárias Líquidas 
Instrumentação em CG 
61 
 POLIGLICÓIS Muito polares; sensíveis a umidade e 
oxidação; ainda muito importantes. Principais: Polietilenoglicol 
(nomes comerciais: Carbowax, AT-Wax, Supelcowax, HP-Wax, 
etc.) CH2 CH2OH OH
n
Estrutura Química: 
ACETATOS 
Coluna: AT-Wax (30 m x 0,32 mm x 1,00 m) 
TCOL: 5 min a 40
oC  10oC. min-1  180oC 
Gás de Arraste: He @ 1,6 mL.min-1 
Detector: FID Amostra: 0,5 L sol. CS2 / SR = 1:50 
1 - C2 2 - t-C4 3 - C3 2 - s-C4 
5 - C2 acril. 6 - i-C4 5 - C4 8 - i-C5 
9 - C5 10 - 2-etoxietil 
PIRIDINAS E ANILINAS 
Coluna: AT-Wax (30 m x 0,53 mm x 1,20 m) 
TCOL: 40
oC  10oC. min-1  200oC 
Gás de Arraste: He @ 20 mL.min-1 
Detector: FID 
1 - Py 2 - 2-MePy 3 - 4-MePy 4 - DMBA 
5 - NNDMA 6 - anilina 7 - o-MeAn 8 - 2,6DMA 
9 - 2,4DMA 10 - 3,5DMA 
 
 Tipos de Fases Estacionárias Líquidas 
62 
 SILICONES (polisiloxanas) As FE mais empregadas em CG. Cobrem ampla faixa de 
polaridades e propriedades químicas diversas. 
Si
CH3
H3C
CH3
O Si
R1
R2O Si
CH3
CH3
CH3
n
R1, R2 = qualquer 
radical orgânico 
- Ligação Si-O extremamente estável = elevada estabilidade térmica e química das FE. 
- Praticamente qualquer radical orgânico ou inorgânico pode ser ligado à cadeia polimérica = FE 
“ajustáveis” a separações específicas 
- Facilidade de imobilização por entrecruzamento e ligação química a suportes 
 
 Tipos de Fases Estacionárias Líquidas 
63 
FE derivadas de polidimetilsiloxano (PDMS) por substituição de -CH3 por radicais 
orgânicos, em ordem crescente aproximada de polaridade: 
 
 Tipos de Fases Estacionárias Líquidas 
64 
Separações em colunas com 
FE = cianopropilsilicone (polares) 
ÉSTERES METÍLICOS DE ÁCIDOS GRAXOS 
Colunas: AT-Silar 90 (30 m x 0,25 mm x 0,20 m) [A] 
 AT-Silar 100 (30 m x 0,25 mm x 0,20 m) [B] 
TCOL: 185
oC Gás de Arraste: He @ 0,7 mL.min-1 
Detector: FID 
1 - Palmitato (C16:0) 
2 - Palmitelaidato (C16:1 trans) 
3 - Palmitoleato (C16:1 cis) 
4 - Estearato (C18:0) 
5 - Elaidato (C18:1 trans) 
6 - Oleato (C18:1 cis) 
7 - Linolelaidato (C18:2 trans, trans) 
8 - Linoleato (C18:2 cis, cis) 
9 - Araquidato (C20:0) 
10 - Linolenato (C18:3 cis, cis, cis) 
A 
B 
 
 Exemplos de separações: Fases Estacionárias Líquidas 
65 
Separação de isômeros ópticos: 
 FÁRMACOS Em muitos fármacos apenas um dos isômeros ópticos têm atividade 
farmacológica. 
 PRODUTOS BIOLÓGICOS Distinção entre produtos de origem sintética e natural (natural = 
normal-mente substâncias opticamente puras; sintético = muitas vezes são misturas racêmicas). 
Propriedades físico-químicas de isômeros ópticos são 
SIMILARES 
FE convencionais não interagem diferencialmente com 
isômeros óticos 
Separação de misturas de isômeros óticos só é possível com FE oticamente ativas 
= 
FE Quirais 
 
 Fases Estacionárias Quirais 
66 
FE opticamente ativas mais importantes 
O Si
CH3
CH2
CHCH3
C
O N
H
C*
C
O
H
CH CH3
CH3
NH C
CH3
CH3
CH3
Si
CH3
CH3
O
n
Chiralsil-Val 
Derivados de aminoácidos 
Misturas de compostos formadores 
de interações de hidrogênio 
Organometálicos 
Separação de enantiômeros 
formadores de complexos 
n
O Si
CH3
CH2
Si
CH3
CH3
O
CH2
O
O
Ni
C3F7
/ 2 
Chiralsil-Metal 
 
 Fases Estacionárias Quirais 
67 
 - Introduzidas em 1983 
 - Ligadas a cadeias de polisiloxano: uso favorável como FE líquida (viscosidade baixa, estabilidade ...) 
 - Podem ser quimicamente imobilizadas nas colunas 
 - Colunas disponíveis comercialmente 
b-ciclodextrina: 
Chiralsil-Dex 
 
 Fases Estacionárias Quirais 
68 
Aroma de bergamota: distinção entre aroma natural e artificial 
Óleo essencial natural Essência artificial 
Coluna: Rt-ßDEXsm 
 (30 m x 0.32 mm x 0.25 µm) 
TCOL: 1 min a 40°C / 4°C.min
-1 / 200°C 
Gás de Arraste: H2 @ 80 cm.min
-1 
Detector: MS 
 
 Exemplo de separação utilizando FE quiral 
69 
Anfetaminas: resolução dos isômeros 
Coluna: Rt-ßDEXcst 
 (30 m x 0.32 mm x 0.25 µm) 
TCOL: 1 min a 120°C / 1,5°C.min
-1 / 3 min a 175°C 
Gás de Arraste: H2 @ 25 cm.min
-1 
Detector: MS 
 
 Exemplo de separação utilizando FE quiral 
70 
Tubo de material inerte recheado com FE sólida granulada ou FE líquida depositada 
sobre suporte sólido. 
M
A
T
E
R
IA
L
 
D
O
 
T
U
B
O
 
ø = 3 mm a 6 mm 
L = 0,5 m a 5 m 
aço inox 
vidro pirex 
níquel 
TEFLON 
G
ra
n
u
lo
m
e
tr
ia
 
d
o
 
re
c
h
e
io
 
80 - 100 mesh 
100 - 120 mesh 
60 - 80 mesh 
149 - 177 m 
125 - 149 m 
177 - 250 m 
MESH dp 
Eficiência maximizada 
com: 
- Diminuição de dC 
- Diminuição de dp 
- Recheio regular 
Limitados pela resistência à 
passagem de gás de arraste !!! 
Colunas Empacotadas 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
71 
A FE líquida deve ser disposta 
sobre um SUPORTE sólido 
área superficial entre 0,5 e 10 m2.g-1 
microporos regulares (~ 1 m) 
NÃO interagir com a amostra 
boa resistência mecânica 
TERRA DIATOMÁCEA 
Esqueletos fósseis (SiO2 + 
óxidos metálicos) de algas 
microscópicas Chromosorb, Anachrom, 
Supelcoport, ... 
secagem 
calcinação 
fusão com soda 
lavagem com ácido 
silanização 
Colunas Empacotadas 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
72 
Tubo fino de material inerte com FE líquida ou sólida depositada sobre as paredes internas 
MATERIAL 
DO 
TUBO 
ø = 0,1 mm 
a 0,5 mm 
L = 5 m 
a 100 m 
sílica fundida 
vidro pirex 
aço inox 
Nylon 
Silcosteel 
Colunas de sílica são revestidas externamente com camada de poliimida para aumentar resistência mecânica e química 
Capilares 
x 
Empacotadas: 
CAPILARES 
 L =  N Colunas mais eficientes 
FC = 1 ... 10 mL.min
-1 Controle de vazão mais difícil 
 Vi Dispositivos especiais de injeção 
Famílias de Colunas Capilares 
PLOT (Porous layer open tube) Camada de FE sólida presa às paredes internas 
SCOT (Support coated open tube) Predes internas revestidas com material de recheio similar ao das empacotadas 
WCOT (Wall coated open tube) FE liquida depositada (ligada // entrecruzada) sobre as paredes internas. 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
73 
 dC =  Eficiência 
0,10 mm 
0,25 mm 
0,32 mm 
0,53 mm 
1 2 3 
Valores comuns: 
1 
Colunas de altíssima eficiência (amostras complexas, “Fast GC”); capacidade volumétrica 
limitada de processamento de amostra 
2 
Diâmetros mais comuns; capacidade volumétrica limitada de amostra requer dispositivos 
especiais de injeção 
3 
Colunas “megabore”: menor eficiência, mas maior capacidade de processamento permite 
uso de injetores convencionais 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
74 
dC = 0,10 mm 
dC = 0,25 mm 
Aumento no diâmetro da 
coluna causa alargamento 
de pico e diminuição da 
retenção 
= MENOR EFICIÊNCIA 
= MENOR RESOLUÇÃO 
© SGE Australia 
Instrumentação em CG 
(Colunas) 
Diâmetro da coluna: dc 
75 
 df =  Eficiência 
mas também 
 df =  Retenção 
df = 0,25 m 
df = 0,50 m 
df = 1,00 m 
© SGE Australia 
Espessura de Filme: df 
76 
© SGE Australia 
L = 15 m 
L = 30 m 
L = 60 m 
 L =  Tempo de Análise 
porém 
 L =  Seletividade 
 L =  Resolução 
 L =  Número de pratos 
Comprimento da coluna: L 
77 
 Dispositivos que examinam continuamente o material eluido, 
gerando sinal quando da passagem de substâncias que não o gás de 
arraste 
Gráfico Sinal x Tempo = 
CROMATOGRAMA 
Idealmente: cada substância 
separada aparece 
como um PICO no cromatograma. 
78 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
79 
 Sensibilidade adequada. Em geral, as sensibilidades nos detectores atuais 
situam-se na faixa de 10–8 a10–15 g do soluto. 
 
 Boa estabilidade e reprodutibilidade. 
 
 Resposta linear aos solutos que se estenda a várias ordens de grandeza. 
 
 Faixa de temperatura desde a ambiente até pelo menos 400 oC. 
 
 Tempo de resposta curto e independente da vazão. 
 
 Uma alta confiabilidade e facilidade de uso. O detector deve, na medida do 
possível, tolerar a ação de operadores inexperientes. 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
Mais comuns em CG 
 DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS (ECD) Supressão de corrente causada 
pela absorção de elétrons por eluatos altamente eletrofílicos. 
 DETECTOR POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS (MS): Infomação estrutural dos 
analitos inicialmente separados 
 DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA (TCD) Variação da condutividadetérmica 
do gás de arraste. 
 DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA (FID) Íons gerados durante a queima dos 
eluatos em uma chama. 
REGISTRO 
DE 
SINAL 
ANALÓGICO 
Registradores XY 
DIGITAL 
Integradores 
Computadores 
80 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
UNIVERSAIS: Geram sinal para qualquer 
substância eluida – Espectrômetro de massas, TCD 
SELETIVOS: Detectam apenas substâncias com 
determinada propriedade físico-química – ECD 
(compostos eletrofílicos) 
ESPECÍFICOS: Detectam substâncias que 
possuam determinado elemento ou grupo estrutural 
– Detector NPD (responde a somente moléculas 
contendo N e P) 81 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
Classificação 
Variação na condutividade térmica do gás quando da eluição de um analito. 
A taxa de transferência de calor entre um corpo quente 
e um corpo frio depende da condutividade térmica do 
gás no espaço que separa os corpos 
Se a condutividade térmica do gás diminui, a 
quantidade de calor transferido também diminui - o 
corpo quente se aquece. 
82 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
 Detector por Condutividade térmica (TCD) 
Os filamentos do 
TCD são montados 
numa ponte de 
Wheatstone que 
transforma a 
diferença de 
resistência quando da 
eluição de amostra 
numa diferença de 
voltagem: 
V Fonte de CC / Bateria (18 V a 36 V, típico) 
F Ajuste da corrente nos filamentos 
I Medida da corrente nos filamentos (100 mA - 200 mA, típico) 
B1 B2 Balanceamento / ajuste de zero 
R1 R2 Filamentos das celas de referência 
A1 A2 Filamentos das celas de amostra 
83 
Instrumentação em CG 
(Detectores) 
 Detector por Condutividade térmica (TCD) 
 SELETIVIDADE Observa-se sinal para qualquer substância eluida diferente 
do gás de arraste = UNIVERSAL 
 DETECTABILIDADE/LINEARIDADE Dependendo da configuração particular 
e do analito: QMD = 0,4 ng a 1 ng com linearidade de 104 (ng - dezenas de g) 
 VAZÃO DE GÁS DE ARRASTE O sinal é proporcional à concentração do 
analito no gás de arraste que passa pela cela de amostra. 
VAZÃO DE GÁS DE ARRASTE CONSTANTE 
DURANTE A ELUIÇÃO 
VARIAÇÃO DA VAZÃO DE GÁS DE ARRASTE 
DURANTE A ELUIÇÃO 
Fc = 0 
Com o TCD, a área dos picos cromatográficos é MUITO dependente da vazão do gás de arraste !!! 
84 
 Detector por Condutividade térmica (TCD) 
Altamente útil para detecção de gases 
Por ser não-destrutivo, pode ser usado em GC preparativa ou detecção sequencial (dois 
detectores em “tandem”) 
Coluna: CP Sil 5CB 
(50 m x 0.32 mm x 5 µm) 
Gás de Arraste: He @ 3 ml.min-1 
TCOL: 40°C Detector: TCD 
1 N2 2 CH4 
3 CO2 4 n-C2 
5 NH3 6 n-C3 
7 i-C4 8 n-C4 
Separação de Gases Fixos e Hidrocarbonetos: 
85 
 Detector por Condutividade térmica (TCD) 
Formação de íons quando um analito é queimado em uma chama de 
hidrogênio e oxigênio 
O efluente da coluna é misturado com H2 e 
O2 e queimado. Como numa chama de H2 + 
O2 não existem íons, ela não conduz 
corrente elétrica. 
Quando um composto orgânico elui, ele 
também é queimado. Como na sua queima 
são formados íons, a chama passa a 
conduzir corrente elétrica 
86 
 Detector por Ionização em Chama (FID) 
Supressão de um fluxo de eletrons lentos causada pela sua absorção por 
espécies eletrofílicas 
Um fluxo contínuo de eletrons lentos é 
estabelecido entre um anôdo (fonte 
radioativa b -emissora) e um catodo. 
Na passagem de uma substância 
eletrofílica alguns eletrons são 
absorvidos, resultando uma supressão de 
corrente elétrica. 
87 
 Detector por Captura de Elétrons (ECD) 
SENSIBILIDADE / LINEARIDADE QMD = 0,01 pg a 1 pg (organoclorados), linearidade ~ 104 (pg a ng) 
10 fg Lindano (C6H6) 
-ECD HP-6890 
PESTICIDAS 
 1 tetracloro-m-xileno 
 2 a - BHC 
 3 Lindano 
 4 Heptachlor 
 5 Endosulfan 
 6 Dieldrin 
 7 Endrin 
 8 DDD 
 9 DDT 
10 Metoxychlor 
11 decaclorobifenila 
~250 fg cada analito 
O ECD É O DETECTOR PREFERENCIAL PARA ANÁLISES DE TRAÇOS DE ORGANOALOGENADOS E SIMILARES 
88 
 Detector por Captura de Elétrons (ECD) 
Contaminantes em ar atmosférico 
detecção paralela FID + ECD 
FID 
ECD 
1, 2, 3 - Hidrocarbonetos aromáticos 4, 5, 6 - Hidrocarbonetos clorados 
89 
A amostra é fragmentada e ionizada em um padrão característico da espécie química. 
1 Moléculas da amostra são bombardeadas por elétrons (electron impact = EI) ou íons (chemical 
ionization = CI): 
ABCDE + e-  ABCDE.+ + 2 e- 
2 O íon formado se fragmenta: 
ABCDE.+  AB. + CDE+ 
ABCDE.+  AB+ + CDE. 
ABCDE.+  A+ + BCDE. 
3 Os fragmentos iônicos formados são separados magneticamente de acordo com suas massas 
moleculares e contados: 
A
B
U
N
D
Â
N
C
IA
 
MASSA / CARGA 
O gráfico do número de íons 
formados em função da razão 
Massa / Carga dos íons é o 
ESPECTRO DE MASSAS do 
analito 
90 
 Espectrometria de Massas (MS) 
91 
Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de 
massas 
92 
CG MS 
m/z 
A
b
u
n
d
â
n
c
ia
 r
e
la
ti
v
a
 
Mistura 
dos 
compostos 
A,B,C e D 
93 
A
b
u
n
d
â
n
c
ia
 r
e
la
ti
v
a
 
- Pico base 
- Pico do íon molecular 
- Informações sobre fragmentos 
94 
Material para consulta 
SKOOG, D.W. et al., Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-
americana, Editora Cengage Learning, São Paulo-SP, 2008 
COLLINS, Carol H.; BRAGA, Gilberto L.; BONATO, Pierina S. (Org.). Fundamentos de 
cromatografia. Campinas: Unicamp, 2006-2010