Resumo Cromatografia (aulas manuscritas)

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Cromatografia
Ocupa lugar de destaque devido a facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas, por si mesma ou em conjunto com outras técnicas instrumentais como a espectrofotometria de massa ou UV.
Cromatografia Método físico – químico onde duas fases imiscíveis (móvel e estacionaria) em função de interações diferentes com o analito consegue separar os componentes.
Classificação da Cromatografia
São vários os critérios usados para a classificação das diferentes modalidades da cromatografia, sendo os mais comuns relacionados ás técnicas empregadas ao mecanismo de separação envolvido e aos tipos de fases utilizadas.
Fase estacionaria Tubos cilíndricos ou superfície planar (coluna ou planar)
Fase móvel Líquido C.L (Cromatografia Líquida)
 Gás ou fluido supercrítico C.G (Cromatografia Gasosa)
A grande variedade de combinações entre fases móveis e estacionarias a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.
Pode ser usado para:
Identificação de Compostos por comparação por padrões;
 Purificação de Compostos;
 Separação de uma Mistura.
	
	
	 
	 
	CROMATOGRAFIA
	 
	 
	
	
	
	
	Planar
	
	
	
	
	
	Coluna
	
	
	 
	
	 
	
	
	
	 
	
	 
	
	 
	
	 
	
	
	
	 
	
	 
	
	C.C.D.
	
	C.P.
	
	
	
	Líquida
	
	Gás
	
	
	
	
	
	
	 
	
	 
	
	 
	
	
	
	
	
	 
	
	 
	
	 
	
	
	
	
	
	Classica
	
	CLAE
	
	C.G
CLAE (Cromatografia Líquida
de Alta Eficiência)
Modo de Separação:
Adsorção;
Partição;
Troca Iônica;
 Exclusão;
Mistura desses mecanismos.
Fase Estacionaria:
Sólido;
Líquido;
Quimicamente legado.
Fase Móvel:
Cromatografia Líquida (C.L)
Clássica (C.L.C)
A fase móvel é arrastada através da fase estacionaria apenas por força da gravidade. Já na cromatografia de alta eficiência ( CLAE ou HPLC) se utilizam fases estacionarias com partículas menores sendo necessário o uso de bombas de alta pressão para eluição da fase móvel.
Cromatografia a gás (C.G)
C.G Simples;
C.G alta eficiência (AR)
A diferença é a coluna utilizada no C.G AR, usa-se colunas capilares.
Cromatografia Supercrítica:
Usa-se como fase móvel um vapor pressurizado acima da temperatura crítica.
	Classificação
	Método
	Fase Estacionária
	Tipo de Equilíbrio
	Líquida
	Líq/Líq ou partição
	Líquido adsorvido em um sólido
	Partição Líq/Líq
	
	
	
	
	
	Fase ligado ou Ligado
	Espécies químicas ligados a superfície sólida
	Partição Líq/ Superfície ligada
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Líquido/Sólido
	Sólido
	Adsorção
	
	
	
	
	
	Troca Iônica
	Resina de Troca Iônica
	Troca Iônica
	Gás
	Gás Líquido
	Líquido adsorvido em um sólido
	Partição Gás/Líquido
	
	
	
	
	
	Gás Ligado
	Espécie ligado a superfície sólida
	Partição Gás/Sup. Ligada
	
	
	
	
	
	Gás Sólido
	Sólido
	Adsorção
	Supercrítico
	Fase Móvel: Fluido Supercrítico
	Espécies orgânicas ligados a superfícies sólidas
	Partição entre fluido supercrítico/Superfície ligado
	
	
	
	
	
	
	
	
Cromatografia em Camada Delgada (C.C.D.)
Técnica de adsorção líquida – sólido. A separação dos componentes se dá em função da migração diferencial sobre uma camada delgada de adsorvente fixo numa superfície plana por meio de uma fase móvel (líquido ou mistura de líquidos). Fenômeno principal de adsorção. A separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes da mistura pela fase estacionaria.
Adsorventes + utilizados Sílica, alumina, celulose, terra – diatomacia, poliamina.
Vantagens pequenas quantidades de amostra (micro grama). As manchas podem ser reveladas por luz UV e vapores de I2.
O parâmetro mais importante a ser considerado em C.C.D. é o fator de retenção (RF) que é a razão entre a diferença percorrida pela substância e a distânica percorrida pela fase móvel. RF deve ficar entre 0,4 e 0,9.
C.C.D. e C.P. (Cromatografia de Papel)
Pode ser usada em escala analítica ou preparativa. Método simples, visual, rápido e econômico, usado para acompanhar reações orgânicas, purificar substânicas, identificar frações coletadas na C.L.C (Clássica).
Velocidade de Migração
A eficiência de uma coluna cromatográfica em separar dois solutos depende em parte das velocidades relativas segundo as quais as duas espécies são eluídas. Essas velocidades, por sua vez, são determinadas pela ração das concentrações de soluto em cada fase (móvel e estacionaria)
Constante de Distribuição
Todas as separações cromatográficas estão baseadas em diferenças de extensão no qual os solutos são distribuídos entre as fases móvel e estacionaria. Para a espécie A, o equilíbrio envolvido é descrito pela equação:
A(móvel) A(estacionário)
	Kc = 
	Ce
	 
	Cm
 (01) 
 Onde: Ce = Concentração de A na fase estacionaria;
 Cm = Concentração de A na fase móvel.
Idealmente a constante deve ser invariável em uma ampla faixa de concentração de soluto, isto é, Ce é diretamente proporcional a Cm.
Tempo de Retenção
A figura mostra um cromatograma simples constituído por dois picos. O pico pequeno é devido as espécies que não foram retirados pela fase estacionaria.
O TEMPO MORTO (TM) entre a injeção da amostra e o aparecimento desse pico é determinado de tempo morto ou tempo de retenção da fase móvel.
O tempo morto forma a medida de Velocidade de Migração da fase móvel. Todos os componentes permanecem na fase móvel pelo tempo morto. O pico maior é o analito. O tempo para esse atingir o detector é chamado de TEMPO DE RETENÇÃO (Tr)
Tr = Tm + Te Te = Tempo do analito na fase estacionaria
 (02)
Velocidade de Migração média (v)
	v =
	L
	
	Tr
 (03) L = Comprimento da Coluna
 Tr = Tempo de Retenção
A velocidade média linear , µ, das moléculas na fase móvel é:
	µ = 
	L
	
	Tm
 (04) L = Comprimento da Coluna
 Tm = Tempo morto
Relação entre Vazão Volumétrica e Velocidade Linear
Experimentalmente o fluxo da fase móvel é caracterizado pela sua vazão volumétrica. F (cm3 . m-1) na saída da coluna. Para coluna de tudo aberto F está relacionado a velocidade Linar na saída da coluna , µ0 
F = µ0 . π . r2
 (05)
Para coluna recheada o volume total não está disponível e a equação é modificada
F = µ0 . π . r2 . ε ε = Fração de Volume Porosidade da coluna
 (06)
Relação entre Velocidade de migração e 
Constante de Distribuição
v = µ . fração de tempo do soluto na fase móvel
Essa fração é o número de mols medido do soluto na fase móvel / número de mols Total do soluto
	v = µ.
	nº mol fase móvel
	
	nº mol Total
 (07)
	n = 
	Cm - Vm
	
	Cm . Vm + Ce . Ve
	v = µ.
	Cm - Vm
	
	Cm . Vm + Ce . Ve
	µ = 
	1
	
	1 + Ce . Ve
	
	Cm . Vm
	 
	(08)
Substituindo 01 em 08:
	v = µ.
	1
	
	1+ Kc . Ve/Vm
 (09)
Fator de Retenção (k)
Para Soluto A kA é :
	ka =kc.
	Ve
	
	Vm
 (10)
Onde kA = constante de distribuição para A
Substituindo 10 em 9 :
	v= µ .
	1
	
	1 + ka
 (11)
Para mostrar como kA pode ser derivado de um cromatograma substitui-se as equações 3 e 4:
	L
	=
	L
	=
	1
	Tr
	
	Tm
	
	1 + ka
 
 (12)
	ka = 
	Tr - Tm
	=
	Te
	
	Tm
	
	Tm
	Ka = 
	Te
	
	Tm
 (13)
Como mostrado o Tr, Tm, e Te são obtidos no cromatograma. Vm fator de retenção próximo a 1 significa que o soluto emerge da coluna num tempo próximo ao tempo morto. Quando o k é maior (20 – 30) o tempo de eluição são muito longos. Idealmente as separações são realizadassebre condições de k na faixa de 1 a 5.Os fatores de retenção no C.G podem ser variados alterando-se temperatura e recheio da coluna.
No C.L os fatores de retenção são manipulados pela variação da composição na fase móvel e estacionaria.
Fator Seletivo (α)
	α = 
	kb
	
	ka
 (14)
Kb é a constante de distribuição da espécie mais fortemente retirada e kA é a constante da espécie menos retirada (eluida primeira) α é sempre maior que 1
	α = 
	(Tr)B -Tm
	
	(Tr)A - Tm
Exemplo: As substâncias A e B apresentam o tempo de retenção de 16,4 e 17,6 minutos respectivamente em uma coluna de 30cm. Uma espécie não retirada passa através da coluna em 1,3 minutos.
Calcular os fatores de retenção (k) de A e B e o fator de seletividade (α)
	ka = 
	Tr - Tm
	
	Tm
 Então:
	ka = 
	16,4 - 1,3
	=
	11,61
	
	1,3
	
	
	kb = 
	17,6 - 1,3
	=
	12,53
	
	1,3
	
	
	α = 
	(Tr)B -Tm
	
	(Tr)A - Tm
Então:
	α = 
	17,6 - 1,3
	=
	1,08
	
	16,4 - 1,3