Aula 3 1 Métodos Clássicos de Separação de Misturas Homogêneas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
LICENCIATURA EM QUÍMICA (EaD) 
 
Química IV 
Aula 3.1 – Métodos Clássicos de Separação de Misturas Homogêneas 
Profa Viviane Gomes Teixeira 
 
 Terminamos a aula Aula 3.0, tratando de uma das principais desvantagens da separação 
por extração por solvente, que é a necessidade de realizar diversos ciclos de extração por 
solvente. Para a realização de cada ciclo subsequente, há a necessidade de transferência de 
uma das fases envolvidas, o que gera perdas tanto da fase extraída como da fase extratora, 
assim como dificuldades operacionais do processo de transferência. Veremos agora, um terceiro 
método de separação que soluciona essas limitações oriundas das operações unitárias 
características da extração por solvente, o método cromatográfico. 
 
CROMATOGRAFIA 
 A cromatografia é um método de separação criado pelo botânico russo Mikhail Tswett no 
início do século XX, quando separou os pigmentos presentes em vegetais por meio da passagem 
de seus extratos em uma coluna de carbonato de cálcio finamente dividido. Com a separação 
dos pigmentos, suas cores individuais foram observadas em regiões diferentes da coluna. Por 
isso o método foi denominado “cromatografia”, cuja etimologia da palavra deriva dos fragmentos 
gregos chroma, que significa cor, e graphein, que significa escrita. 
 Desde sua invenção, o método cromatográfico passou por diversas variações, sendo, 
certamente, o método que mais se desenvolveu ao longo do tempo por ser capaz de resolver 
misturas de alta complexidade para as quais nenhum outro método se adequa. A cromatografia 
é, portanto, o método de separação de espécies químicas mais eficiente do qual dispomos 
atualmente. 
 O princípio geral do método cromatográfico baseia-se na diferença de velocidade 
com que os componentes presentes uma fase móvel percorrem uma fase estacionária. 
No que tange à forma de disposição da fase estacionária, as técnicas cromatográficas 
podem ser classificadas em dois tipos: cromatografia planar e cromatografia em coluna. 
Na cromatografia planar, a fase estacionária é suportada em uma placa de vidro ou 
metal, ou ainda em papel, e a fase líquida percorre a fase estacionária devido ao fenômeno de 
capilaridade, conforme mostrado na Figura 14. Pode-se observar a migração do solvente por 
meio da evolução da cor azul ao longo da placa com o passar do tempo. A cromatografia planar 
abrange a cromatografia em papel, a cromatografia por centrifugação e a cromatografia 
em camada delgada (CCD), muitas vezes tratada como cromatografia em camada fina (CCF). 
 
 
Figura 14 – Ilustração de um sistema de cromatografia planar (http://www.bio-
rad.com/webroot/web/images/lsr/solutions/technologies/lab_scale_chromatography/chromatogr
aphy/technology_detail/thin-layer-chromatography-liquid-chromatography.jpg). 
 
 Já na cromatografia em coluna, a fase estacionária é acondicionada (empacotada) 
em um tubo, normalmente de vidro ou metálico, e a fase móvel percorre o tubo contendo a fase 
estacionária por meio da ação da gravidade ou por imposição de pressão. Exemplos de colunas 
cromatográficas são mostrados na Figura 15. 
 
 
(a) (b) 
Figura 15 – Colunas (a) de vidro usadas em cromatografia laboratorial e (b) metálica usada em 
cromatógrafos instrumentais (https://www.news-
medical.net/image.axd?picture=2017%2F11%2Fshutterstock_470534546.jpge 
https://cmscientifica.com.br/wp-content/uploads/2017/12/Coluna-YMC-Pack-Diol-HPLC-
1100x550.jpg) 
As técnicas cromatográficas podem, ainda, ser classificadas, quanto ao estado 
físico da fase móvel, em líquida, gasosa ou de fluido supercrítico. As duas classificações 
podem ser combinadas, entretanto, na cromatografia planar, a fase móvel é sempre um 
líquido. A Tabela 1 demonstra as classificações da cromatografia em coluna. 
Tabela 1 – Classificação dos métodos de cromatografia em coluna de acordo com as 
características das fases móvel e estacionária (adaptado de Skoog, 2015). 
Classficação 
geral 
Fase móvel Método 
específico 
Fase estacionária Tipo de equilíbrio 
Cromatografia 
líquida 
Líquida 
Liquido-líquido ou 
partição 
Líquido adsorvido 
sobre um sólido 
Partição entre dois 
líquidos imiscíveis 
Líquido-fase 
ligada 
Espécies 
orgânicas ligadas 
quimicamente a 
uma fase sólida 
Partição entre o 
líquido e a fase ligada 
sólida 
Sólido-líquido ou 
adsorção 
Sólido Adsorção física 
Troca iônica 
Resinas de troca 
iônica 
Troca iônica 
Exclusão por 
tamanho 
Líquido presente 
nos poros de um 
sólido polimérico 
Partição/peneiração 
Cromatografia 
gasosa 
Gás 
Gás-líquido 
Líquido adsorvido 
em um sólido 
Partição entre um gás 
e um líquido 
Gás-fase ligada 
Espécies 
orgânicas ligadas 
quimicamente a 
uma fase sólida 
Partição entre um gás 
e a fase ligada 
Gás-sólido Sólido Adsorção 
Cromatografia com 
fluido supercrítico 
Fluido 
supercrítico 
- 
Espécies 
orgânicas ligadas 
quimicamente a 
uma fase sólida 
Partição entre o fluido 
supercrítico e a fase 
ligada sólida 
 
 A separação de duas espécies X e Y por cromatografia ocorre por meio da eluição 
diferencial das duas espécies por um fluido através de uma fase estacionária. A eluição 
se caracteriza pelo carreamento do soluto devido ao deslocamento da fase móvel. A 
diferença de velocidade de eluição dos solutos a serem separados entre si ocorre devido 
às diferentes forças de interação que cada soluto apresenta para com a fase móvel e a 
fase estacionária. Vamos compreender melhor essa afirmação tomando um exemplo genérico. 
 Vamos considerar um sistema cromatográfico em coluna composto por uma fase móvel 
líquida e uma fase estacionária sólida, ou seja, a cromatografia líquida (Tabela 1). Ao 
adicionarmos uma alíquota de solução contendo X e Y à coluna, podemos considerar que o 
solvente dessa solução funcionará como a fase móvel. Nesse momento em que a solução 
entra em contato com a fase estacionária, pode ser estabelecido um equilíbrio de distribuição 
ou partição dos solutos X e Y entre as fases móvel e estacionária. Digamos que o soluto X 
apresente uma maior força de interação com a fase estacionária do que o soluto Y e, ao 
mesmo tempo, X apresente uma menor força de interação com a fase móvel do que Y. 
Nessa situação, à medida que a fase móvel se desloca pela fase estacionária, Y se moverá com 
maior velocidade do que X, já que a razão de distribuição (D) (Equação 4 da Aula 3.0) de Y 
entre as fases privilegia mais sua permanência na fase móvel do que a de X. Sendo a 
interação de Y mais forte com a fase móvel e mais fraca com a fase estacionária, Y 
permanecerá mais tempo na fase móvel e, consequentemente, se deslocará mais 
rapidamente pela coluna. Por outro lado, o tempo em que X se mantém em interação com 
a fase estacionária será superior ao de Y e, assim, seu deslocamento pela coluna será mais 
lento. Se, após a adição da alíquota de solução de X e Y, continuarmos com a adição contínua 
do solvente à coluna, agora puro, e mantivermos a torneira da coluna aberta com um fluxo lento, 
X e Y se moverão pela coluna com velocidades diferentes. 
Com o passar do tempo para o processo de eluição, X estará em uma parte mais 
alta da coluna, devido à sua menor velocidade de migração e Y estará em uma parte mais 
avançada, devido à sua maior velocidade de migração. Podemos pensar que, quanto maior 
for o tamanho da coluna, maior será o percurso a ser percorrido por X e Y e maior será a 
sua separação (diferença entre as distâncias percorridas) em zonas distintas ou bandas. 
No caso da Figura 15a, observa-se a formação de duas bandasdiferentes, uma de cor azul e 
outra de cor laranja. Percebem-se, ainda, regiões azul clara e escura e o mesmo para a laranja. 
Pode-se observar também uma região onde há a mistura das duas cores, azul e laranja, o que 
se resolveria com a continuidade do processo de eluição ao longo da coluna. Ao final, seria 
possível recolher o componente laranja em um recipiente e o componente azul em outro, 
promovendo suas separações. 
Digamos que o solvente que percorre a coluna fosse recolhido pela válvula 
continuamente, de forma fracionada, em pequenas alíquotas subsequentes, ao longo do 
tempo de eluição, conforme Figura 16, e a intensidade de cor de cada alíquota fosse medida 
e registrada. Se registrássemos, em um diagrama, o sinal relativo à intensidade da cor de 
cada alíquota em função do tempo em que cada alíquota foi recolhida, teríamos um gráfico 
denominado cromatograma, cujo exemplo é mostrado na Figura 17. 
 
 
Figura 16 – Recolhimento de frações eluídas a partir de uma coluna cromatográfica em função 
do tempo (https://lh3.ggpht.com/-AkqN7pF0nuw/VSU6-
wJGfbI/AAAAAAAASrQ/qj6j848_klM/HPLC%25255B6%25255D.png?imgmax=800). 
 
O cromatograma é o registro gráfico do processo cromatográfico. O perfil do 
cromatograma e dos seus picos cromatográficos dão informações importantes a respeito 
da eficiência do processo de separação, além de permitir a determinação qualitativa e 
quantitativa dos componentes da amostra. Vamos compreender como podemos avaliar cada 
uma desses parâmetros. 
 
 
Figura 17 – Exemplo de cromatograma (https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcToksfIIyXF1Nvu0UfNhbpLmoN2YigOHIAAk0pLZXPOq
WTQms1X). 
 
Comecemos pela avaliação da eficiência do processo de separação. Para tal, vamos 
nos valer da Figura 15a. A imagem registra um momento em que ainda não havia uma separação 
total entre o pigmento laranja e o amarelo, já que existe uma região da coluna onde as duas 
substâncias estão presentes. Imagine que as regiões amarela e azul, assim como a região da 
mistura, sejam eluídas até a válvula da coluna com aquela mesma configuração. Como seria 
o aspecto do cromatograma para essa separação? 
Bom, podemos dizer que, no momento em que a primeira fração da região amarela 
(parte mais inferior da imagem) for recolhida pela válvula, teremos uma fração de baixa 
concentração da primeira substância, já que a cor amarela está bem clara. A próxima 
alíquota que for recolhida apresentará cor mais intensa e assim por diante. Portanto, o registro 
da intensidade da cor amarela revelará esse aumento de concentração nas alíquotas 
sucessivas que serão recolhidas. O registro se dará na forma de uma curva de inclinação 
positiva (crescente) que atingirá um máximo e, depois, começará a apresentar inclinação 
negativa à medida que a substância amarela apresentar concentração decrescente nas 
últimas alíquotas recolhidas. Assim, será registrado formado o pico cromatográfico. 
Pode-se ver na Figura 15a que nessa região onde haveria o declínio da coloração 
amarela, se apresenta, na verdade, a mistura do amarelo com azul. Dessa forma, o registro 
da intensidade da cor azul se inicia antes do término do registro da cor amarela. Em função 
disso, em um determinado tempo, o sinal registrado será dado pela soma das intensidades 
do amarelo e do azul. Entretanto, como o amarelo já está se esgotando na coluna e o azul 
está começando a ser eluído, se observa, simultaneamente, a redução do sinal relativo à 
cor amarela e o aumento do sinal de intensidade da cor azul. Neste momento em que a 
soma das intensidades das duas cores é registrada e o que se observa é a sobreposição do 
pico cromatográfico da cor amarela, em declive, com o pico da cor azul, em aclive. Essa 
sobreposição dos picos das substâncias amarela e azul é representada na Figura 18. 
Podemos comparar os cromatogramas das Figuras 17 e 18. Observe que o 
cromatograma da Figura 17 não apresenta sobreposições dos picos cromatográficos, com 
intervalos definidos entre a eluição de cada substância. Isso indica que a separação naquela 
situação foi atingida de forma satisfatória, já que a eluição de uma substância só ocorreu 
momentos depois de a eluição da anterior ter ocorrido por completo. A ocorrência de 
sobreposição de picos cromatográficos demonstra, portanto, a ineficiência do processo de 
separação, podendo ser utilizada como um indicativo da necessidade de mudanças do sistema 
para que se atinja maior eficiência. 
 
Figura 18 – Perfil cromatográfico esperado para a separação atingida na Figura 15a entre os 
pigmentos amarelo e azul (adaptado de 
https://www.researchgate.net/profile/Suzana_Nixdorf/publication/262524303/figure/fig1/AS:3408
58730762245@1458278462292/Figura-1-Cromatograma-tipico-de-amostra-de-cafe-soluvel-
utilizado-na-quantificacao-da.png). 
 
 Vamos, agora, compreender como uma análise qualitativa pode ser realizada por meio 
do cromatograma. Vimos que o tempo que uma determinada espécie levará para ser eluída 
pela fase móvel através da fase estacionária será função do equilíbrio de partição da 
espécie entre essas duas fases. Consequentemente, será função da competição entre as 
interações soluto-fase móvel e soluto-fase estacionária. Dessa forma, o tempo que uma 
espécie leva para ser eluída será uma característica qualitativa da espécie e pode ser usada 
para sua identificação. Essa característica da espécie, denominada tempo de retenção, varia 
em função das características químicas da fase móvel e da fase estacionária, assim como 
das características dimensionais do suporte da fase estacionária. Portanto, a fim de se 
conhecer o tempo de retenção de uma espécie química em um determinado sistema 
cromatográfico é necessário submeter um padrão da espécie ao sistema cromatográfico, 
sendo um padrão uma solução onde, reconhecidamente, haja a presença da espécie de 
interesse. 
 A análise quantitativa, por outro lado, pode ser realizada por meio da relação entre a 
área sob o pico cromatográfico gerado pela espécie e sua concentração. Quanto maior a 
área sob o pico, maior será a concentração da espécie que o originou. Para tal, é também 
necessário conhecer a relação matemática e entre área e concentração da espécie por meio 
do uso de um padrão de concentração conhecida. 
 Podemos perceber que a qualidade do cromatograma, ou resolução, fruto da 
eficiência do processo de separação, é fator decisivo na análise qualitativa e quantitativa por 
meio da cromatografia. Por isso, vamos estudar, agora, alguns conceitos e parâmetros que 
devem ser observados para se atingir uma boa separação. 
 Observando as Figuras 17 e 18 vemos que a sobreposição de picos, não desejada, 
será favorecida se os picos apresentados nos cromatogramas forem demasiadamente largos. 
Portanto, devemos compreender os fatores que levam ao alargamento dos picos 
cromatográficos para otimizar o sistema a fim de evitá-los. Vamos compreender o que leva à 
ocorrência desse fenômeno. 
 Como já vimos, o tempo em que uma espécie química permanece na fase móvel 
determinará o seu tempo de retenção. Esse tempo é função do equilíbrio de partição da 
espécie entre a fase móvel e estacionária. Entretanto, esse tempo não é igual para todas 
as moléculas ou íons de um mesmo soluto presentes no sistema, já que alguns podem estar 
mais distantes da interface entre a fase móvel e a fase estacionária, que é onde ocorre a 
partição. Lembre-se, das nossas discussões sobre extração por solvente, que a transferência 
ou partição de uma espécie entre duas fases imiscíveis só ocorre na interface entre as 
duas fases. Não sendo homogêneo o tempo de permanência de cada partícula do soluto na 
fase móvel, teremos espécies que migrarão pela fase estacionáriade forma mais rápida 
enquanto outras migrarão mais lentamente. Portanto, haverá uma distribuição da população 
de partículas que se move de acordo com a velocidade ou tempo de retenção. Essa 
distribuição, normalmente, se caracteriza como uma distribuição normal ou gaussiana. 
As populações que seguem a distribuição de Gauss apresentam curvas de distribuição 
em forma de sino, conforme representado na Figura 19. Comparando-se essa curva de 
distribuição com um pico cromatográfico, observamos o mesmo perfil. Analisando a Figura 
19, vemos que 68% da população (equivalente à área marrom sob a curva) apresenta valores 
para um determinado parâmetro que variam de µ - σ a µ + σ, sendo µ o valor que mais se 
repete (central), ou seja, a média populacional, e σ o desvio padrão. O desvio padrão é o 
desvio da maioria da população em relação ao valor central. Vemos que o número de espécies 
que apresentam desvios padrões superiores, como 2σ e 3σ é pequeno em relação à população 
total. 
 
Figura 19 – Representação da curva de distribuição de Gauss ou normal 
(https://www.inf.ufsc.br/~andre.zibetti/probabilidade/figures/normal.PNG). 
 
 A distribuição de Gauss pode representar populações cujos elementos apresentam 
características mais parecidas entre si ou mais diferentes entre si, mas todas são 
representadas por meio de suas médias e desvios padrões. A Figura 20 apresenta exemplos 
de distribuição de Gauss de quatro populações diferentes. As curvas azul, vermelha e marrom 
apresentam a mesma média populacional, porém a população representada pela curva azul é 
mais homogênea entre si, o que leva a uma curva mais estreita, com menor desvio padrão. A 
curva marrom, demonstra uma população muito heterogênea, apesar de apresentar a mesma 
média populacional das curvas azul e vermelha. A curva verde demonstra uma população com 
média diferente das demais. 
Considerando esses conceitos na abordagem do cromatograma, podemos dizer que 
os fatores que levam ao alargamento de pico são aqueles que levam à heterogeneidade 
da velocidade de migração dentre os elementos da população do soluto, ou seja, da 
velocidade de transferência de massa do soluto ao longo do percurso cromatográfico. 
 Como o alargamento de picos deriva da menor eficiência do sistema cromatográfico, 
antes de tratar dos fatores que levam ao alargamento, vamos conceituar dois parâmetros que 
são utilizados para definir a eficiência de um sistema cromatográfico: prato teórico; altura 
equivalente a um prato teórico e número de pratos teóricos. 
 
Figura 20 – Exemplos de distribuição de Gauss de quatro populações diferentes 
(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Normal_Distribution_PDF.svg/290
px-Normal_Distribution_PDF.svg.png) 
 
 Prato teórico é definido como um estágio de equilíbrio do processo de partição do 
soluto entre duas fases. Por analogia com o método de separação por extração por solvente, 
podemos correlacionar um prato teórico com uma das etapas de extração sequenciais 
realizadas por aquele método. Na cromatografia, conforme a fase móvel se desloca pela 
fase estacionária, vários estágios subsequentes de equilíbrio de partição do soluto entre 
as duas fases podem se estabelecer. Daí deriva a grande eficiência do processo de 
separação por cromatografia, já que o número de estágios de equilíbrio atingidos é muito 
maior do que na extração por solvente. Devemos ainda destacar que esses estágios são 
atingidos de forma dinâmica, sem a necessidade de transferências das fases e em um 
espaço físico muitíssimo menor do que aquele que seria necessário para a extração por 
solvente. Essas são as principais vantagens que o método cromatográfico apresenta em 
relação à extração por solvente. Une-se a elas, ainda, a economia de insumos, como 
solventes e equipamentos laboratoriais. 
 Podemos pensar que esses estágios de equilíbrio ocorrem ao longo de toda a 
extensão da fase estacionária. Portanto, correlacionar, de forma dimensional, o conceito 
de prato teórico com a fase estacionária é de grande utilidade no dimensionamento do 
sistema cromatográfico. Para tal, estabelecemos o conceito de altura equivalente a um prato 
teórico (height equivalent to a theoretical plate – HETP ou H) que é definido como uma fração 
do comprimento da fase móvel (comprimento da coluna, por exemplo) onde uma dada 
concentração do soluto se estabelece. A altura equivalente a um prato teórico de uma coluna 
cromatográfica é calculada pela Equação 15. 
 𝐻 = 
σ2
𝐿
 Equação 15 
onde: 
H = altura de um prato teórico; 
σ2 = variância = quadrado do desvio padrão determinado para a o pico cromatográfico obtido por 
meio da eluição de um soluto a partir da coluna estudada; 
L = comprimento da coluna de fase estacionária 
 
 O número de pratos teóricos (N) de uma coluna pode ser determinado, 
experimentalmente, por meio da Equação 16. 
 𝑁 = 16 (
𝑡𝑟
𝑊𝑏
)
2
 Equação 16 
onde: 
N = número de pratos teóricos; 
tr = tempo de retenção determinado experimentalmente pelo cromatograma; 
Wb = largura da base do pico 
 
 A representação gráfica dos parâmetros tr e Wb é mostrada na Figura 21. 
 
Figura 21 – Representação dos parâmetros tempo de retenção e largura da base do pico em 
um cromatograma hipotético (https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQDEOn-
0HW3Gx2EHHpUpTM0s4b2esp8geJ1h1z2ROZm5PUPqQFZ) 
Podemos verificar, por meia da Equação 16, que picos mais estreitos, com menores 
larguras de base (Wb), são obtidos em colunas com um maior número de pratos teóricos, 
já que N é inversamente proporcional a Wb. Portanto, quanto maior for o número de pratos 
teóricos de um sistema cromatográfico, maior será sua eficiência de separação. Essa 
afirmativa pode ser comprovada da mesma forma que comprovamos, matematicamente, o 
aumento da eficiência da extração por solventes com o aumento do número de ciclos de 
extração (estágios de equilíbrio) com pequenas quantidades de solvente. Devemos 
considerar, que a eficiência da coluna aumenta com a diminuição da altura equivalente a 
um prato teórico (H), dando lugar a um maior número de estágios de equilíbrio (N) ao longo 
da coluna. 
Vamos, agora, retomar a discussão sobre os principais fatores que definem a 
eficiência de uma coluna, ou seja, influenciam na altura e no número de pratos teóricos. 
 Velocidade da fase móvel – a cinética do processo de partição é influenciada pelo 
tempo de contato entre a fase móvel e a fase estacionária, que, por sua vez, é 
função do fluxo da fase móvel. Em função da maior completude da condição de 
equilíbrio que ocorre para maiores tempos de residência da fase móvel, número de 
pratos teóricos aumenta quando fluxos baixos da fase móvel são utilizados. 
 Múltiplos percursos do soluto – os diferentes percursos que as espécies do soluto 
podem encontrar durante sua passagem pela fase estacionária leva a diferentes 
velocidades de migração e tempos de permanência na coluna, aumentando a 
largura de banda. Esse fator pode ser minimizado com a utilização de fases 
estacionárias de pequenos tamanhos de partícula, o que torna a difusão mais 
homogênea. 
 Difusão longitudinal do soluto – a difusão do soluto em uma banda ocorre 
longitudinalmente, ou seja, na mesma direção do fluxo, ao longo da coluna, e nos 
dois sentidos, conforme mostrado na Figura 22. O soluto pode difundir do centro da 
banda, região de maior concentração, para as extremidades da banda, regiões mais 
diluídas. A difusão longitudinal aumenta a largura da banda e do picocromatográfico, prejudicando a eficiência da separação. A utilização de altas 
velocidades da fase móvel diminui a difusão longitudinal. 
 
 
Figura 22 – Difusão longitudinal do soluto na coluna cromatográfica (adaptado de 
http://www.ufjf.br/quimica/files/2016/08/Introdu%C3%A7%C3%A3o-a-cromatografia-Marcone-
2016.pdf). 
 
 Tempo de equilíbrio dos processos de transferência de massa – durante o 
movimento da fase móvel pela fase estacionária, as espécies (moléculas ou íons) do 
soluto apresentam diferentes velocidades de migração devido às diferenças que 
ocorrem nas velocidades dos processos de transferência de massa. Algumas 
espécies presentes na fase móvel não têm tempo de interagir com a fase 
estacionária e, por isso, se movem mais rapidamente. Outras, que estão presentes na 
fase estacionária, não conseguem interagir com a fase estacionária e, assim, se 
movem mais lentamente. Essas situações levam a condições de não equilíbrio, já que, 
devido à velocidade de migração da fase móvel, não há tempo suficiente para que 
a condição de equilíbrio da transferência de massa seja atingida. Portanto, quanto 
maior for a velocidade da fase móvel, maior serão esses efeitos gerados pelo não 
equilíbrio dos processos de transferência de massa entre as fases móvel e 
estacionária, que levam a aumentos da largura da banda. 
 A influência de todos esses fatores na altura equivalente de um prato teórico (H) de 
colunas cromatográficas é quantificada por meio da equação de van Deemter, apresentada na 
Equação 17. 
 𝐻 = 𝐴 + 𝐵 𝑢⁄ + 𝐶𝑢 Equação 17 
onde: 
H = altura equivalente a um prato teórico; 
A = coeficiente de difusão turbulenta, relacionada aos múltiplos caminhos; 
B = coeficiente de difusão longitudinal; 
u = velocidade da fase móvel; 
C = coeficiente de transferência de massa. 
 
 Considerando-se todos esses fatores, pode-se controlar a eficiência de uma coluna ou 
o alargamento de bandas por meio da observância de três parâmetros principais: o fluxo 
da fase móvel, o diâmetro das partículas empacotadas na coluna que atuam como fase 
estacionária e o diâmetro da coluna. 
 Tendo tratado dos parâmetros que definem a qualidade das bandas cromatográficas, 
vamos agora considerar os fatores que definem a resolução de uma coluna cromatográfica, 
ou seja, a sua capacidade de separação de duas espécies. 
 Número de pratos teóricos – o aumento do número de pratos teóricos aumenta a 
resolução da coluna. O número de pratos teóricos aumenta com o tamanho da 
coluna. Em colunas maiores, a diferença entre os tempos de retenção de dois 
solutos se torna maior, aumentando a resolução. 
 Fator de seletividade - a resolução de uma coluna é diretamente proporcional à 
diferença entre os tempos de retenção das duas espécies a serem separadas, que, 
por sua vez, é proporcional ao fator de seletividade entre essas espécies. O fator de 
seletividade (𝛼) entre duas espécies A e B pode ser calculado por meio da razão 
entre as razões de distribuição entre as fases móvel e estacionária (D) das duas 
espécies, conforme Equação 18. 
 
 𝛼 = 
𝐷𝐵
𝐷𝐴
 Equação 18 
Onde: 
𝛼 = fator de separação entre A e B; 
DA = razão de distribuição de A entre as fases móvel e estacionária; 
DB = razão de distribuição de B entre as fases móvel e estacionária. 
 
 A razão de distribuição de uma espécie entre duas fases já foi definida matematicamente 
pela Equação 4 da Aula 3.0. Da mesma forma, 𝛼 já foi definido na Equação 14, porém foi 
denominado como β. É comum acontecer de o mesmo parâmetro ser apresentado com 
simbologias diferentes em função da situação, porém seu conceito de mantém. 
Quanto maior for a diferença entre as razões de distribuição, maior será a diferença 
entre os tempos de retenção de duas espécies e, assim, melhor será a resolução da coluna 
para essas duas espécies. Quando tratamos da extração por solventes, vimos que a razão de 
distribuição depende da composição química do sistema de extração. Assim também será 
na cromatografia, já que a razão de distribuição e o tempo de retenção dependerão das 
interações soluto-fase móvel e soluto-fase estacionária. 
 Escolha da composição do sistema cromatográfico – a resolução de um sistema 
cromatográfico é fundamentalmente dependente de sua composição, ou seja, da 
escolha da fase móvel e da fase estacionária em acordo com as características 
químicas das espécies que se deseja separar. Vamos tratar agora dos tipos de fase 
estacionária e móvel utilizadas na cromatografia em coluna. 
 
a) Fases estacionárias – as fases estacionárias mais utilizadas na cromatografia em 
coluna, e também na cromatografia em camada delgada (planar) são a sílica gel e a 
alumina. A sílica gel constitui-se como uma rede polimérica de óxido de silício (SiO2), 
apresentada na Figura 23a, enquanto a alumina é o óxido de alumínio anidro (Al2O3). A 
sílica gel é ainda mais utilizada do que a alumina devido à facilidade de obtenção a partir 
da areia. Caracteriza-se como um sólido polar devido aos grupos silanol, silanol vicinal 
e siloxano, onde há formação de dipolos permanentes nas ligações O-H e Si-O. Portanto, 
quando sílica e alumina são utilizadas como fases estacionárias na cromatografia em 
coluna, essa fase caracteriza-se como uma fase polar. Dessa forma, a sua interação 
será mais pronunciada com substâncias de alta polaridade do que com substâncias 
de baixa polaridade ou apolares. Em função disso, o tempo de retenção das espécies 
nas colunas de sílica ou alumina irá aumentar de acordo com o aumento de sua 
polaridade. Porém, o tempo de retenção será função também das características de 
polaridade do solvente utilizado, o que irá definir a eficiência de separação de espécies 
nestas colunas. A sílica pode ser modificada por meio de reações químicas em seus 
grupos funcionais, aumentando a sua gama de aplicações em separações 
cromatográficas. 
 
 
 
 
(a) (b) 
Figura 23 – Estrutura química da sílica gel: (a) rede polimérica de óxido de silício (oxigênio em 
vermelho e silício em azul); (b) representação dos grupos passíveis de interações dipolares em 
unidades tetraédricas SiO4: 1 – silanol; 2 – silanol vicinal; 3 – siloxano 
(https://st2.depositphotos.com/3413075/6795/i/950/depositphotos_67959533-stock-photo-
quartz-glass-structure.jpg e http://www.scielo.br/img/revistas/qn/v28n3/24149f1.gif) 
 
b) Fases móveis – na cromatografia líquida em coluna ou planar, a fase móvel é escolhida 
em acordo com as características de polaridade das espécies a serem separadas. 
Conforme discutimos, o movimento diferencial das espécies a serem separadas será 
função dos diferentes tempos de residência na fase móvel. Portanto, a escolha da 
fase móvel será função da força das interações que esta terá com os solutos. Para 
que o soluto migre mais rapidamente pela fase estacionária, é necessário que as 
interações intermoleculares estabelecidas com a fase móvel sejam mais fortes do 
que aquelas estabelecidas com a fase estacionária. A fim de compreender essa 
competição, vamos pensar em algumas situações hipotéticas de separação utilizando 
uma coluna de sílica gel. 
 
1 – Mistura de um soluto de baixa polaridade ou apolar e um de alta polaridade – o 
soluto de alta polaridade terá interações mais fortes com a fase estacionária de 
sílica do que o soluto de baixa polaridade, devido às interações do tipo dipolo-dipolo 
ou ligação de hidrogênio que são mais fortes do que as do tipo dipolo-dipolo induzido 
ocorridas com as substâncias de baixa polaridade ou apolares.Portanto, o tempo de 
retenção do soluto polar será superior ao do soluto de baixa polaridade ou apolar. 
Essa é uma situação onde a escolha do solvente é fácil devido à grande diferença 
de polaridade entre os dois componentes da mistura. Nessa situação, um solvente 
de baixa polaridade, como fase móvel, interagiria facilmente com o soluto de baixa 
polaridade ou apolar, fazendo com que seu tempo de retenção fosse curto. Por outro 
lado, a interação do soluto polar com a fase estacionária polar seria mais forte do 
que com o solvente e o seu tempo de retenção seria alto. Dessa forma, uma resolução 
alta da mistura seria alcançada, pois o soluto apolar seria eluído primeiro e, 
posteriormente, o soluto polar. Poderíamos, ainda, pensar em outra estratégia de 
separação: a escolha de dois solventes que seriam adicionados à coluna em 
sequência. Poderíamos adicionar, primeiramente, um solvente apolar ou de baixa 
polaridade, que eluiria o componente de menor polaridade. Depois de recolher todo o 
primeiro componente, adicionaríamos o segundo solvente de alta polaridade, que 
eluiria o componente polar. A utilização de mais de um eluente é muito comum na 
cromatografia líquida em coluna, porém deve-se iniciar sempre com o solvente menos 
polar e terminar com o mais polar. Caso contrário, os componentes polares serão 
eluídos juntamente aos apolares e a mistura não será separada satisfatoriamente. 
A fim de facilitar a escolha de solventes para a cromatografia, as séries eluotrópicas 
são bastante úteis, pois apresentam uma ordem da habilidade de eluição de vários 
solventes em diversas fases estacionárias. A série eluotrópica para alguns solventes 
utilizados na cromatografia de adsorção em sílica gel é apresentada na Tabela 2. A força 
eluente é uma medida relativa da energia de adsorção do solvente e toma como base 
a interação pentano-sílica, à qual é atribuído o valor zero. De acordo com a tabela, 
observa-se que tolueno e diclorometano são solventes de médias polaridade e força 
eluente, por isso, são adequados a muitas situações. Dentre os hidrocarbonetos, 
compostos de mais baixa polaridade, hexano é um dos solventes mais utilizados. 
Considerando-se os solventes polares, acetato de etila, acetona e metanol são os 
mais comuns. 
 
2 – Mistura de solutos com polaridades similares – a dificuldade em se escolher uma 
fase móvel adequada aumenta à medida que as características de polaridade dos 
solutos se tornam próximas. Nesse caso, além de se trabalhar com colunas em 
condições que aumente o número de pratos teóricos, precisamos também pensar em 
uma fase móvel que privilegie tipos de interações intermoleculares diferentes com 
cada soluto. Nessas situações, as misturas de solventes são muito utilizadas. As 
misturas de hexano com quantidades crescentes de tolueno são boas opções quando se 
deseja aumentar lentamente a polaridade da fase móvel. Dentre os solventes polares, 
recorrem-se a misturas de acetato de etila, acetona e metanol. O ácido acético é incluído 
quando é necessário um grande incremento de polaridade. 
 
 
Tabela 2 – Série eluotrópica para alguns solventes usados em cromatografia de 
adsorção em sílica gel (adaptado de 
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2343/Coloquio_CCD_2013.pdf) 
Solvente Força eluente Aumento da polaridade 
Pentano 0,00 
 
Hexano 0,01 
Heptano 0,01 
Triclorotrifluoroetano 0,02 
Tolueno 0,22 
Clorofórmio 0,26 
Diclorometano 0,30 
Éter dietílico 0,43 
Acetato de etila 0,48 
Éter metil t-butílico 0,48 
Dioxano 0,51 
Acetonitrila 0,52 
Acetona 0,53 
Tetraidrofurano 0,53 
2-propanol 0,60 
Metanol 0,70 
 
 
A escolha final da fase móvel é, na maioria das vezes, definida por meio da 
avaliação experimental de alguns solventes que são selecionados de acordo os 
conceitos que acabamos de discutir. Para tal, a cromatografia em camada delgada 
(CCD) ou cromatografia em camada fina (CCF) é largamente utilizada. Vamos agora falar 
um pouco dessa técnica. 
 
A CCD é uma técnica bastante prática, econômica e de rápida resposta que se 
baseia nos mesmos fundamentos da cromatografia em coluna, porém, como já dissemos, a 
migração do solvente se dá por capilaridade em uma placa contendo a fase móvel. Placas 
contendo sílica como fase estacionária são muito utilizadas e podem ser compradas prontas 
comercialmente ou preparadas em laboratório. 
 Na CCD, o soluto migra de forma ascendente pela placa, devido ao movimento do 
solvente, e a eficiência de separação dos solutos presentes na mistura é avaliada por meio 
de um parâmetro quantitativo denominado fator de retenção (Rf). O Rf é calculado por meio 
da relação entre a distância percorrida pelo soluto e a distância percorrida pelo solvente. 
O desenho da Figura 24 demonstra as principais referências de uma corrida de CCD, a saber: 
 
 
Figura 24 – Representação esquemática de uma corrida cromatográfica em camada delgada 
(https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcROd0tB1BgIUW4tvM64Btk10axzIfSLu5eKIs6l77W-
MFqorBkv) 
 
 Linha de partida – define a altura, em relação ao leito de solvente, em que a amostra é 
aplicada. Essa linha marca o ponto de partida da migração do soluto e deve estar acima do nível 
de solvente utilizado na câmara de eluição, recipiente onde ocorrerá a corrida cromatográfica 
(veja Figura 14 deste texto). 
 Pontos de partida – ponto em que uma pequena quantidade de amostra ou padrão é 
aplicada utilizando-se um tubo capilar. 
 Mancha de substância – ponto em que a substância para quando o processo de eluição 
com o solvente é interrompido devido à retirada da placa do interior da câmara de eluição. 
 Frente da fase móvel – altura que determina o percurso final do solvente. Quando o 
solvente atinge essa altura, a placa é retirada da câmara. 
 Distância A – distância, em cm ou mm, percorrida pelo soluto, exemplificado pela 
mancha preta neste caso, ao final da corrida cromatográfica. 
 Distância B - distância, em cm ou mm, percorrida pelo solvente ao final da corrida 
cromatográfica. 
 No caso do soluto exemplificado pela mancha preta, seu Rf será calculado por meio da 
Equação 19: 
 𝑅𝑓 = 
𝐴
𝐵
 Equação 19 
 Percebe-se que quanto maior o valor de Rf, maior será o deslocamento da 
substância pela placa cromatográfica e, consequentemente mais forte será sua interação 
com o solvente utilizado como fase móvel. Portanto, dentre os solutos representados na 
Figura 24 pelas manchas preta, rosa e azul, teríamos a seguinte ordem de Rf: 
Rf azul < Rf preto < Rf rosa 
 Devido à grande diferença entre os valores de Rf para os solutos azul e rosa, 
podemos concluir que a separação de uma mistura que contivesse esses componentes poderia 
ser bem resolvida por meio da utilização deste solvente em uma coluna cromatográfica. 
Por outro lado, uma mistura que contivesse os solutos azul e preto não seria bem resolvida 
com esta fase móvel, já que os valores de Rf para esses dois solutos são bastante próximos. 
 Vimos aqui um exemplo de utilização da CCD, ou seja, a definição de um solvente 
adequado para a separação cromatográfica em coluna. Porém esta técnica também é bastante 
utilizada nas seguintes situações: 
a) Análise qualitativa de uma substância; 
b) Determinação do número de componentes de uma mistura; 
c) Acompanhamento da separação dos componentes de uma amostra nas frações 
obtidas na cromatografia em coluna; 
d) Para verificar a pureza de um produto obtido após um método de separação 
e) Para acompanhar o curso de uma reação por meio do consumo dos reagentes ou 
formação dos produtos. 
 
Encerraremos aqui a nossa discussãosobre a cromatografia que teve como objetivo 
abordar, de forma geral, o princípio básico que rege o método cromatográfico. Não 
trataremos individualmente das diversas técnicas cromatográficas que se desenvolveram a partir 
do princípio básico, e tampouco da sua instrumentação, como a cromatografia líquida de alta 
eficiência (CLAE) e a cromatografia gasosa (CG), por estarem fora do escopo de nosso 
curso. 
 Entretanto, alguns conteúdos ainda precisam ser abordados e, para isso, você deverá 
fazer a leitura do artigo intitulado “Cromatografia. Um breve ensaio”, disponível na Aula 3 da 
nossa sala de aula virtual, para terminarmos a abordagem deste método. 
O artigo intitulado “Glossário de termos cromatográficos” também está disponível na 
Aula 3 e pode ser lido para ajudar na compreensão de alguns parâmetros da cromotagrafia. 
Agora, resolva os exercícios a seguir. 
Após leitura atenta desta aula, desenvolva um texto próprio no qual você conceitue e 
correlacione os seguintes conceitos: 
Eluição 
Fase móvel 
Fase estacionária 
Razão de distribuição 
Tempo de retenção 
Razão de seletividade 
Prato teórico 
Altura equivalente a um prato teórico 
 
 
Um estudante aplicou uma amostra desconhecida em uma placa de CCF e, após desenvolvê-la 
(realizar a corrida cromatográfica) utilizando diclorometano, observou somente uma única 
mancha cujo valor de Rf foi igual a 0,95. 
a) Seria possível afirmar que a substância que compõe a amostra está pura? Justifique. 
b) Caso você considere que não é possível afirmar sobre a pureza desta amostra, o que você 
modificaria na corrida cromatográfica a fim de verificar sobre sua composição? Justifique.