SEPARAÇÃO DOS PIGMENTOS POR CROMATOGRAFIA EM COLUNA

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SEPARAÇÃO DOS PIGMENTOS POR CROMATOGRAFIA EM COLUNA
Alberto Félix de Miranda Filho (UNIFACS, albertof.miranda@gmail.com), Artur Barboza Gomes (UNIFACS, artuzinho@gmail.com), Filipe Anderson D’Abreu Dias (UNIFACS, filipeaadias@gmail.com), Helen Cristina de Aragão Bomfim (UNIFACS, bomfimhelen@gmail.com), Ruth Araujo Umpierre Barreto (UNIFACS, ruthumpierre@gmail.com)
Orientador: Luciana de Menezes Moreira (UNIFACS, luciana.moreira@pro.unifacs.br)
Palavras Chave: Cromatografia, Seletividade 
Resumo
Este artigo apresenta estudos relacionadas ao processo de separação de pigmentos através da técnica de cromatografia em coluna baseada no fenômeno de adsorção. O experimento foi realizado visando identificar as características físico-químicas dos pigmentos de azul de bromotimol e alaranjado de metila, da sílica em gel e dos eluentes (hexano, éter de petróleo), além de identificar como as iterações por polaridade entre a mistura (azul de bromotimol e alaranjado de metila) e a fase móvel (eluente) e estacionária (sílica em gel) do sistema podem interferir na separação dos componentes de uma mistura. 
Introdução
Cromatografia é uma técnica de separação de misturas, onde ocorre interação dos seus componentes entre uma fase estacionária e uma fase móvel. [1]
A classificação cromatográfica depende do tipo de sistema utilizado (coluna ou planar); da fase móvel (gás, líquido ou gás pressurizado); da fase estacionária (líquida, sólida ou quimicamente ligada) e do fenômeno (adsorção, partição, troca iônica e exclusão) envolvido no processo de separação. [2]
A cromatografia líquida é uma técnica adequada para a separação dos componentes (espécies iónicas, macromoléculas, constituintes termolábeis, …) de soluções líquidas e utiliza-se quer para fins analíticos quer para fins preparativos e em escala comercial. O enchimento da coluna cromatográfica (fase estacionária) é constituída por partículas porosas esféricas e pode suportar pressões que em HPLC podem ser superiores a 350 bar. [3]
 
 
 
 
 FIGURA 1: Cromatografia Liquida em Coluna Fonte: Livro Química Orgânica
Quando a fase estacionária é mais polar que a fase móvel, a cromatografia líquida é denominada de cromatografia de fase normal. Na situação inversa, ou seja, quando a fase estacionária apresenta menor polaridade que o solvente, a cromatografia recebe a denominação de cromatografia de fase reversa. Os adsorventes mais utilizados na cromatografia de fase normal são a sílica e a alumina, enquanto que para a fase reversa são empregues substâncias polares quimicamente ligadas, tendo como grupos funcionais cadeias com terminações do tipo ciano, diol, fenil , amino ou apolares. Os eluentes mais utilizados são: água, metanol e acetonitrilo. [3]
FIGURA 2: Perfil de concentração do soluto na análise por eluição. Fonte: Livro Principles and Practice of Chromatography
 
Será alvo deste estudo a cromatografia liquida, cujo mecanismo envolvido no processo cromatográfico é a troca iônica onde, segundo Antônio Coelho, a fase estacionária é constituída de grupos funcionais ionizáveis podendo ser aniônicos ou catiônicos, onde a fase móvel consiste em uma solução com propriedades tamponantes de forma que esta solução esteja disponível com o tipo de fluido a ser usado em cromatografia. [4]
FIGURA 3: Representação de mecanismo de troca iônica. Fonte: EPUSP
Experimental 
Materiais e Reagentes:
1. Bureta
2. Sílica
3. Hexano
4. Éter de petróleo
5. Erlenmeyer
6. Suporte universal
7. Algodão 
8. Bastão de vidro
9. Béquer
10. Azul de Bromotimol 
11. Alaranjado de metila 
Resultados e Discussão
O início do experimento teve como a introdução de um algodão na bureta, com finalidade de impedir vazamento da sílica gel. Adicionando o Hexano, éter de petróleo e acetona à sílica, foi possível notar a formação de uma pasta de sílica, na bureta, que foi utilizada como a fase estacionária do procedimento da cromatografia, visto que ele age como um adsorvente.
FIGURA 4: Estrutura molecular da Sílica Gel
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FIGURA 5: Empacotamento da bureta com sílica 
Como fase móvel, foram utilizados dois indicadores orgânicos: Azul de bromotimol e Alaranjado de metila.
 
FIGURA 6: Estrutura molecular do Azul de Bromotimol
FIGURA 7: Estrutura molecular do Alaranjado
Os dois indicadores foram adicionados pelas paredes da bureta, escorrendo até entrar em contato com a fase estacionária, interagindo com a pasta de sílica. A fase móvel era recolhida no tubo e inserida novamente nas paredes da bureta. Após certo tempo, observou-se que a fase móvel foi diminuindo, ou seja, os indicadores agiram solubilizando a pasta.
Pôde-se notar que houve a formação de outras três fases quando os indicadores foram adicionados: uma fase inferior com coloração verde escura, uma intermediária com coloração amarelada e a superior, azulada. A fase inferior ficou mais próxima da sílica por ser a que melhor apresenta afinidade com a mesma. 
FIGURA 8: Formação das fases diferentes 
A velocidade de eluição dos componentes vai depender da natureza da cada um deles. Compostos polares ou polarizáveis, tais com álcoois, ácidos carboxílicos, aminas e amidas, são adsorvidos mais fortemente e eluídos menos prontamente do que compostos pouco polares, tais como compostos halogenados, aldeídos, cetonas, ésteres e hidrocarbonetos.
A mistura desconhecida possui a cor verde, logo, quando a mesma é separada, há a formação de tons de amarelo, verde e azul.
Essa solubilização só foi possível uma vez que tanto a pasta quanto os indicadores são compostos orgânicos. Visto que ambos se solubilizam apenas em outros compostos orgânicos, pode-se inferir que ocorreu uma interação entre a pasta de sílica e os indicadores. As ligações pi do C=C dos indicadores interagem com o grupo OH da sílica gel, sendo que esta última sofre uma quebra heterolítica, formando íons que se ligam às ligações pi quebradas dos indicadores. Houve formação de carbocátion e de hidroxilas, que foram as responsáveis pelo caráter básico da fase móvel, que pôde ser notado pelo aumento da sua coloração verde escura a medida que a fase móvel foi removida da bureta, sendo reutilizada para a remoção da fase estacionária. 
FIGURA 9: Formação das fases diferentes contendo azul de bromotimol e alaranjado de metila
Isso ocorre devido a polaridade das substancias e o tamanho de suas moléculas. Então, o mais polar, fica retido por mais tempo, e o menos polar, por menos tempo. Após abrir a torneira, a substancia azul ficou retida por mais tempo, logo, concluiu-se que ela era mais polar. 
A substancia amarela, era na realidade o alaranjado de metila, onde não apresenta uma larga faixa no espectro de cores onde em uma solução começando a se tornar menos ácida, o alaranjado de metila tornar-se-á de vermelho para laranja, e caso o processo continue, para amarelo.  A substância de cor azul era o azul de bromotimol, que é um indicador de pH que em solução ácida fica amarelo, em solução básica fica azul e em solução neutra fica verde, é levemente solúvel em água, solúvel em álcool e em soluções aquosas de álcalis. Também é solúvel em éter etílico. Menos solúvel em benzeno, tolueno e xileno. Praticamente insolúvel em éter de petróleo.
Conclusão
 A partir da prática executada, foi possível compreender como remover substâncias de uma mistura a partir da técnica de cromatografia. Pôde-se observar que a quantidade do material estacionário presente na coluna influi para uma melhor separação das substâncias. A separação pôde ser monitorada a partir da diferença de cores. Tendo como a cromatografia de coluna a opção mais viável para fazer separação de componentes de uma mistura a partir das diferentes níveis de polaridade. Em relação a fase estacionaria foi possível averiguar que um maior cuidado em relação a compactação do material estacionário na coluna de separação evita a formação de caminhos preferenciais ou tuneis de escape onde a fase móvel passariatendo pouca interação com a estacionaria. 
 
Referência Bibliográfica
[1] COELHO, A. C. V. Introdução aos métodos Cromatográficos. São Paulo, SP USP. Disponível em <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAAwEAE/cromatografia#>. Acesso: 12/05/2015
 
[2]PICOLO, K. C. S. A Química Orgânica. São Paulo, SP Pearson Education do Brasil, 2014.
 
[3] Raymond P. W. Scott, “Principles and Practice of Chromatography”, Chrom-Ed Book Series (2003),http://www.library4science.com/
 
[4] HAGE, D. S.; JAMES D. C. Química Analítica e Analise Quantitativa. 1. ed. São Paulo, SP Pearson Pertince Hall 2012.