Cromatografia Gasosa

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1 INTRODUÇÃO
A cromatografia gasosa é uma técnica utilizada para a separação e análise de misturas de substâncias voláteis. 
	A amostra é injetada através de um septo e rapidamente vaporizada. O vapor é arrastado através da coluna cromatográfica por meio de um gás de arraste. O fluxo de gás com a amostra vaporizada passa por uma coluna cromatográfica contendo a fase estacionária, onde ocorre a separação da mistura. A fase estacionária pode ser um sólido adsorvente ou, mais comum, um filme de um líquido pouco volátil, suportado sobre um sólido inerte ou sobre a própria parede do tubo. A coluna deve estar suficientemente aquecida para proporcionar uma pressão de vapor que possibilite a eluição dos analitos em um tempo razoável. As substâncias separadas saem da coluna e passam por um detector; dispositivo que gera um sinal elétrico proporcional à quantidade de material eluido. O registro deste sinal em função do tempo é o cromatograma, sendo que as substâncias aparecem nele como picos com área proporcional à sua massa, o que possibilita a análise  O detector deve ser mantido a uma temperatura maior do que a da coluna, para os analitos permanecerem na forma gasosa. [1] 
Devido a sua simplicidade, sensibilidade e efetividade para separar os componentes de misturas, a cromatografia agás é uma das técnicas mais importantes em química. É amplamente usada para análises quantitativas e qualitativas de espécies químicas e para a determinação de constantes termoquímicas tais como calores de solução e vaporização, pressão de vapor e coeficientes de atividade. [2]
 Neste experimento será realizado a separação e identificação de uma mistura de álcoois. A separação dos componentes, 3-metil-1-butanol, 1-propanol, 2-propanol e 1-butanol de uma mistura desconhecida e as porcentagens relativas de cada uma deles na mistura.
2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.1 Definição das condições de análise: separação e identificação de uma mistura de alcoóis
	A tabela 1 apresenta algumas informações sobre os componentes que podem ou não estar presentes nas misturas a serem analisadas.
Tabela 1: Informações sobre os componentes das misturas a serem analisadas.
	Álcool
	Massa Molar (g mol-1)
	Ponto de Ebulição (ºC)
	3-metal-1-butanol
	88,1
	131,1
	1-butanol
	74,1
	117,7
	1-propanol
	60,1
	97,0
	2-propanol
	60,1
	82,4
	
	Inicialmente, os vários controles do equipamento foram apresentados aos alunos. Logo após, foram definidos a temperatura do detector, a temperatura do injetor e a temperatura do forno de coluna. Para definir se a melhor alternativa seria a programação de temperatura ou a isoterma para separar as substâncias, foram injetados 1,0 µL da mistura conhecida do sistema cromatográfico por meio da seringa de injeção. Ao ajustar o volume na seringa, introduziu-se cerca de 1 µL de ar na seringa, procedendo-se a injeção.
	Como a separação não foi adequada, propuseram-se mudanças nas condições e realizaram-se novas injeções de amostra. Esta etapa de separação foi otimizada a partir de tentativa e erro, levando em consideração às características dos compostos e das fases estacionárias.
	Após definido o método de análise dos alcoóis, identificou-se cada um dos alcoóis no cromatograma a partir da comparação dos tempos de retenção com padrões de cada álcool.
2.2 Identificação dos alcoóis em uma mistura desconhecida
	Foi analisada uma mistura desconhecida (MD-1) no cromatógrafo a gás, empregando as condições definidas na seção 2.1, ou seja, temperatura inicial de 35º C com velocidade de aquecimento igual a 1,5 ºC min-1, com temperatura final igual a 140º C. 
	Para a limpeza da seringa de injeção, colocou-se a agulha no frasco contendo o solvente puro, puxou-se o êmbolo até cerca de 5 µL a 8 µL do solvente, expulsando o líquido da seringa empurrando-se o êmbolo sobre um papel toalha. Repetiu-se esse procedimento de limpeza por cerca de 20 vezes.
	Para coletar a amostra, repetiu-se o procedimento anterior, colocando a agulha no frasco da amostra e puxando lentamente o embolo até cerca de 5 µL e expulsando o excesso até a obtenção de cerca de 1 µL de amostra. Com a amostra na seringa, 
puxou-se o êmbolo de volta para a marca de 2 µL para introduzir ar em seu interior. 
	No software de controle do equipamento, ajustou-se o método de análise e realizou-se a identificação da amostra (MD-1). Injetou-se a amostra no cromatógrafo a gás de forma rápida e instantânea. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Definição das condições de análise: separação e identificação de uma mistura de alcoóis
	Primeiramente, foi analisada em um cromatógrafo a gás uma mistura de conhecida de alcoóis (3-metil-1-butanol; 1-propanol; 2-propanol e 1-butanol). As condições de análise utilizadas foram as seguintes: A coluna cromatográfica utilizada foi uma capilar revestida de poliimida, com comprimento igual a 30m. A fase estacionária continha composição de 5% de polifenilmetilsiloxano e 95% polidimetilsiloxinano, com espessura de filme igual a 1 µm e diâmetro interno de 0,25 mm. A fase móvel utilizada (gás de arraste) foi o nitrogênio com vazão de 1,5 mL min-1.
O sistema de detecção utilizado foi ionização em chama (FID) com temperatura de operação de 200ºC. O sistema de injeção foi o de injetor split, com razão de 1:33 e com temperatura de operação igual a 160 ºC.
	Inicialmente, para descobrir a temperatura de forno de coluna adequada, testaram-se algumas temperaturas para verificar a eficiência de separação. A figura 1 apresenta o cromatograma obtido quando foi utilizada uma temperatura isoterma de 100°C por 4 minutos. 
Figura 1: Cromatograma obtido da análise da mistura conhecida de alcoóis em um cromatógrafo a gás a uma temperatura isoterma de 100° C de forno da coluna.
	Na Figura 1, é possível observar apenas um pico. Sendo assim, a análise nessa temperatura não foi satisfatória, pois a temperatura estava muito alta e os reagentes estavam eluindo em conjunto com o pico do solvente, ou seja, todos os alcoóis estavam saindo ao mesmo tempo, sendo assim não houve a separação dos picos.
	A Figura 2 apresenta o cromatograma obtido quando foi utilizada uma programação de temperatura de 40°C a 140 °C por 4 minutos. 
Figura 2: Cromatograma obtido da análise da mistura conhecida de alcoóis em um cromatógrafo a gás a uma temperatura programada do forno da coluna de 40° a 140 C.
Ao analisar a Figura 2, é possível observar que mais picos apareceram no gráfico nesta temperatura, ou seja, ocorreu a separação de três solventes, porém um dos alcoóis ainda não estava sendo separado nesta condição.
	Portanto, realizou-se mais um teste utilizando uma programação de temperatura de 35°C a 140°C. O cromatograma obtido para esta condição de análise está apresentado na Figura 3. 
Figura 3: Cromatograma obtido da análise da mistura conhecida de alcoóis em um cromatógrafo a gás a uma temperatura programada do forno de coluna de 35° a 140 C.
Ao analisar a Figura 3, é possível ver a separação dos picos, porém estes não estão bem definidos no cromatograma. Por este motivo, realizou-se outra análise nesta mesma programação de temperatura do forno de coluna (35°C a 140°C). A Figura 4 apresenta o cromatograma desta análise.
Figura 4: Cromatograma obtido da segunda análise da mistura conhecida de alcoóis em um cromatógrafo a gás a uma temperatura programada do forno de coluna de 35° a 140 C.
	Como é possível observar na Figura 4, esta condição foi a melhor se comparada com as outras testadas. Utilizando esta programação de temperatura, foi possível separar todos os alcoóis que continha na amostra conhecida e observar a separação total de todos os picos e o intervalo de tempo entre um pico e outro foi adequado, ou seja, estiveram entre 0,1 e 0,5 unidades de tempo no cromatograma. Portanto, utilizou-se esta condição para analisar a mistura desconhecida 
(MD-1).
3.2 Identificação dos alcoóis em uma mistura desconhecida
	Utilizando as condições de análise discutidas na parte 3.1, foi realizada a análisede uma amostra desconhecida de alcoóis (MD-1).
	Na Figura 5 é mostrada a análise da amostra desconhecida realizada pelo grupo, utilizando como condição de análise a programação de temperatura do forno de coluna de 35° C a 140° C. 
Figura 5: Gráfico obtido ao analisar a amostra desconhecida (MD-1) no cromatógrafo a gás utilizando uma temperatura programada de 35° C a 140° C do forno de coluna.
	
Ao observar a Figura 5, é possível observar cinco picos. Portanto, todos os componentes da mistura de alcoóis estão presentes nesta amostra com a inclusão de uma substância a mais que não estava contido na mistura de alcoóis. Sendo assim, os componentes da mistura desconhecida analisada (MD-1) são o 3-metil-1-butanol; 1-butanol; 1-propanol; 2-propanol e uma substância desconhecida.
4 CONCLUSÃO
	A partir do experimento, foi possível realizar de forma eficaz a separação e identificação de uma mistura desconhecida de alcoóis utilizando a cromatografia gasosa, além disso, os conceitos envolvendo a técnica foram introduzidos satisfatoriamente. 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Harris, Daniel C., 1948- Análise química quantitativa/ Daniel C. Harris; 8ªEdição, , LTC-Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio deJaneiro-RJ, 2013. 
[2] <http://hiq.lindegas.com.br/international/web/lg/br/like35lgspgbr.nsf/docbyalias/anal_gaschrom> Último acesso em 15 de dezembro