Relatório: Cromatografia

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Universidade Federal de Pernambuco
Centro das Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química Fundamental
Experimento Nº 3
Cromatografia
Aluna: Larissa Cavalcante Ribeiro
Turma Q0, turno manhã.
Professora: Mariana Cabrera.
Recife, 19 de setembro de 2016.
INTRODUÇÃO
A cromatografia é uma técnica de separação baseada na distribuição dos componentes de uma mistura entre um fluido (fase móvel ou eluente) e um adsorvente (fase estacionária). A fase estacionária pode ser um sólido ou um líquido depositado num sólido inerte, empacotado numa coluna ou espalhado por uma superfície formando uma camada fina. Ela é originada do termo grego “chroma+graphein” e ganhou importância como método de separação por volta de 1903, com o botânico Mikhail Semenovich Tswett, nascido em Asti (Itália), sendo a sua família de origem russa. Este investigador desenvolveu vários trabalhos experimentais no domínio da separação de extratos de plantas por adsorção diferencial em colunas, usando carbonato de cálcio como fase estacionária e di-sulfureto de carbono como eluente. Nestas experiências, verificou-se a formação de bandas de cores diferentes nas colunas utilizadas devido à adsorção diferencial dos pigmentos corados, que percolavam com velocidades diferentes e emergiam separadamente da coluna. Com isso, esse botânico fora, mais tarde, considerado o pai da cromatografia devido à sua valiosa contribuição no desenvolvimento desta técnica. 
A cromatografia tem inúmeras aplicações como método de separação. Por exemplo, a cromatografia gasosa é utilizada para separar componentes relativamente voláteis como alcoóis, cetonas, aldeídos e outros, enquanto que a cromatografia líquida é empregada, normalmente, para purificar produtos farmacêuticos, proteínas, aminoácidos, ácidos nucléicos, vitaminas e esteróides. Nesse contexto, tem-se como objetivo deste experimento identificar os íons presentes em três soluções conhecidas através dessa técnica, além disso, verificar qual (ais) íon(s) está presentes em uma solução aquosa desconhecida. 1-4
EXPERIMENTAL
 MATÉRIAIS
Utilizaram-se as seguintes vidrarias: três béqueres de 50 ml, quatro vidros de relógio grande, três vidro de relógio pequeno, quatro capilares. As soluções aquosas utilizadas foram de sais de CuSO4, FeCl3, NiCl2, além disso, outra denominada desconhecida “F”, a qual poderia conter qualquer um dos sais. Também se fez uma mistura de HCl (3M) e acetona pura. Fora usado uma solução de amônia.
Alguns outros equipamentos que foram utilizados: uma tesoura comum, papel de filtro, fita crepe, hastes flexíveis com algodões, capela, lápis grafite e uma régua comum.
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.2.1 Corte do Papel de Filtro
	O papel de filtro foi cortado nas dimensões retangulares, em três pedaços, para serem colocados envolvendo os béqueres. Outro papel filtro foi cortado e fez-se uma linha reta horizontal a uma distancia de 1,5 cm de uma das bases do retângulo, paralela a uma das dimensões de largura. Nessa linha foram marcados, com lápis grafite, círculos os quais delimitam a posição que cada uma das soluções, CuSO4, FeCl3, NiCl2 e desconhecido “F”, devem ficar, nessa ordem. Esse processo foi repetido três vezes.
2.2.2 Preparação do papel filtro
	Em cada vidro de relógio grande colocou-se algumas gotas das soluções CuSO4, FeCl3, NiCl2 e desconhecido “F”, em seguida, com um capilar para cada, introduziu-se nas soluções, retirou-se o excesso e colocaram-se nos locais previamente demarcados na etapa anterior, 2.2.1. Isso pode ser observado nas Figuras 1 e 2.
Figura 1. Colocação das soluções nos capilares
Figura 2. Papéis filtro com as soluções nos locais demarcados
2.2.3 Preparação das soluções de Acetona/HCl
	Com a ajuda da pipeta graduada, para a solução de ácido clorídrico, e da proveta, para a solução de acetona, foram preparadas três soluções acetona/HCl, de 20 ml cada, nos três béqueres com proporções de 8:2, 95:5 e 6:4, que em volume (ml) correspondem a (16:4, 19:1 e 12:8). Depois de feita a solução, coloco-se um papel de filtro foi colocado dentro do béquer de modo a cobrir toda a parede interna do recipiente. E após tampar com o vidro de relógio, mexeu-se a solução a fim de que o papel ficasse saturado com a solução de acetona/HCl presente na vidraria.
2.2.4 Identificação do primeiro íon
	Após isso, com os papéis preparados na etapa 2.2.2, são colados com o auxílio da fita crepe no vidro de relógio e, em seguida, colocados dentro dos béqueres que foram preparados na etapa 2.2.3 de modo que a solução entre em contato com o papel, porém sem ultrapassar a linha demarcada. Assim, esperaram-se alguns minutos, o desenvolvimento do experimento, isto é, a solução acetona/HCl se difundir pelo papel filtro. Após esse tempo, os papéis de filtro foram retirados de dentro dos béqueres e mediu-se distância percorrida pelo solvente, “y” e a distância “x” percorrida pelo único íon visível a olho nu, em cada um dos béqueres, foram marcadas para o cálculo posterior de RF.
Observação:
Cálculo do RF: Fator de retenção, desse fator ser característico de cada composto. Este é medido pela divisão da distância, “x”, percorrida pelos íons no papel de filtro, pela distância, y, percorrida pelo solvente, que neste caso é a solução acetona/HCl, no mesmo papel. Isso pode ser observado na Figura 3.
Figura 3. Medição do papel filtro para o cálculo do RF
2.2.5 Identificação do segundo íon
Os papéis secos foram levados para a capela do laboratório. Na capela, abriu-se o frasco contendo a solução de hidróxido de amônio que por ser bastante volátil, foi possível ver o vapor saindo pelo frasco. Então um a um os papéis filtro foram colocados em contato com esse vapor, passando-o na posição horizontal pela superfície do frasco, isso pode ser visto na Figura 4. Por fim, observou-se a reação ocorreu e mediu-se o “x”, para posterior cálculo do RF. 
Figura 4. Revelação do íon através de uma solução de hidróxido de amônio
2.2.6 Identificação do terceiro íon
	Usando uma haste flexível com algodão nas pontas, pintou-se um pouco da solução de dimetilglioxima, um revelador, na faixa cromatográfica e observou-se o que ocorreu e mediu-se o “x” para posterior o cálculo do RF.
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
TRATAMENTO DE DADOS
Primeiramente, percebeu-se que o íon ferro (Fe) pode ser observado a olho nu, além de uma pequena coloração amarelada na faixa do desconhecido “F”. Assim, com o experimento 2.2.5 se pode observar a reação entre a solução de hidróxido de amônio e a faixa cromatográfica, a qual destacou a cor da faixa do íon cobre (Cu) e, novamente, um pouco da faixa do desconhecido “F”. Através da etapa 2.2.6 podemos observar que a dimetilglioxima identifica o íon níquel (Ni) com uma coloração rosada. E quando a solução foi posta em contato com a faixa cromatográfica do composto “F” fora visto, também, a cor rosada. Isso pode ser visualizado na Figura 5.
Figura 5. Papéis filtro após a identificação dos íons, da esquerda para direita, concentrações de 8:2, 95:5, 6:4
A partir disso, devem-se analisar os resultados das medições de “x” e “y” feitas no item 2.2.4 e as medidas de “x” obtidas nas etapas 2.2.5 e 2.2.6. Estão apresentadas na Tabela 1. 
	Íon
	X1(8:2)
	X2(95:5)
	X3(6:4)
	
	
	
	
	Ni
	0,5
	0,35
	1,0
	Cu
	0,3
	0,5
	1,3
	Fe
	1,5
	1,0
	2,2
	“F”
	0,5
	0,5
	1,1
	
	
	
	
	Solvente
	Y(8:2) = 3
	 Y(95:5) = 3,5
	Y(6:4) = 2,5
Tabela 1. Resultados das distâncias percorridas pelos íons e pelo solvente, com todas as medidas em centímetros (cm). 
 
Com base nos dados acima, podemos calcular o fator de retenção os quais podem ser observados na Tabela 2.
	Íon
	RF1(8:2)
	RF2(95:5)
	RF3(6:4)
	
	
	
	
	Ni
	0,167
	0,1
	0,4
	Cu
	0,1
	0,143
	0,52
	Fe
	0,5
	0,288
	0,88
	“F”
	0,167
	0,143
	0,44
Tabela 2. Fator de retenção de cada íon nas diferentes soluções
CONCLUSÕES
Fica claro, portanto, a amostra desconhecida contém os três íons, Cu2+, Fe3+ e Ni2+, isso fora comprovadopelo aparecimento das três cores, amarelo, rosa e azul, na faixa onde continha o desconhecido “F”. Além disso, pode-se inferir que na solução acetona/HCl o responsável pelo transporte do íon pelo papel é o ácido clorídrico. Isso se dá, pois ao se observar os dados das tabelas acima, foi percebido que ao diminuir a quantidade de ácido clorídrico na solução, como é o caso da proporção 95:5, tanto os valores de “x” quanto os fatores de retenção diminuíram, em geral.
QUESTÕES
O íon visível a olho nu, de cor amarelada, é o Fe+3.
A reação entre a solução de hidróxido de amônio e a faixa cromatográfica destacou a cor da faixa do íon cobre e a faixa da amostra. O composto formado pela reação do sulfato de cobre com o hidróxido de amônio que dá a coloração azul clara para a solução é o hidróxido de cobre (ii). Dado pela reação a seguir: 
[Cu(H
2
O)
6
]
2+
 + ½ OH
-
 
→ [Cu(H
2
O)
4
(OH)
2
] + ½ OH
-
 (excesso) → [Cu(NH
3
)
4
(H
2
O)
2
]
2+
(Azul claro) (Azul escuro)
Podemos observar que a dimetilglioxima identifica o íon níquel(Ni) com uma coloração rosada.
O processo de separação se dá justamente por causa das diferentes interações que os íons possuem ou com a fase móvel ou com a fase estacionária. Os íons que apresentam maior interação com a fase móvel e menor interação com a fase estacionária, vão se arrastar mais ao longo da fase estacionária. Os íons que apresentam menor interação com a fase móvel e maior interação com a fase estacionária, vão se arrastar menos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. F. A. P. Garcia and E. M. V. Pires, “Chromatography”, Recovery Processes for Biological Materials, edited by J.F. Kennedy and J. M. S. Cabral (1993) 415-451
2. Garret, J.S., “Introduction to Chromatographic Separations”, On-line Course (CEM333) in Michigan State University (2000)
3. L. S. Ettre, “M.S. Tswett and the invention of chromatography”, LCGC North America, 21 (2003) 458-467.
4. Raymond P. W. Scott, “Principles and Practice of Chromatography”, Chrom-Ed Book Series (2003), http://www.library4science.com/