rel (4) fn

Prévia do material em texto

CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA BAIANO 
CAMPUS CATU 
 CURSO: LICENCIATURA EM QUÍMICA 
 DOCENTE: DR. ANDRÉ FAZOLO CONSTANTINO 
 DISCENTE: JOABE SANTOS MEIRELES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório Experimental 
Cromatografia em Coluna - Prática (06) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
BAIANO CAMPUS CATU 
LICENCIATURA EM QUÍMICA 
JOABE SANTOS MEIRELES 
 
 
 
 
Relatório Experimental - Prática (06) 
Cromatografia em Coluna 
 
 
Relatório do procedimento experimental 
do componente de Química Orgânica I do 
 Instituto Federal Baiano, sob a orientação 
 do professor, como avaliação para obtenção 
de nota parcial no semestre 2019.1. 
 Orientador: Prof. Dr. André Constantino 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
1. Introdução 
 
A definição de cromatografia dada pela IUPAC em 1993 é: “cromatografia é o método 
físico de separação no qual os componentes a serem separados se distribuem entre 
duas fases, uma das quais é estacionária (fase estacionária, FE), enquanto a outra 
(fase móvel, FM) se movimenta numa direção definida”[1]. 
A descrição teórica da separação cromatográfica mudou pouco desde o trabalho 
original de Tswett (1906) [2]. Uma mistura contendo diversos componentes é 
carregada pela fase móvel, interagindo com a fase estacionária. Neste processo, a 
maioria das FE retém os componentes da mistura, fazendo com que alguns sejam 
transportados mais lentamente pela fase móvel, quando comparados com outros 
componentes que interagem mais fracamente com a fase estacionária. A diferença 
de mobilidade permite a separação dos componentes da mistura. A análise desta 
separação pode ser realizada de modo qualitativo (por exemplo, por inspeção visual) 
ou de modo quantitativo (por exemplo, por métodos espectrométricos)[3]. 
A fase estacionária pode ser um sólido ou um líquido disposto sobre um suporte sólido 
com grande área superficial. A fase móvel, que pode ser gasosa, líquida ou ainda um 
fluido supercrítico, passa sobre a fase estacionária, arrastando consigo os diversos 
componentes da mistura. É uma técnica de separação especialmente adequada para 
ilustrar os conceitos de interações intermoleculares, polaridade e propriedades de 
funções orgânicas, com uma abordagem ilustrativa e relevante [2]. 
A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos por comparação 
com padrões previamente existentes, para a purificação de compostos, separando-
se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura 
[3]. 
Existem diferentes formas de cromatografia: em coluna, planar (cromatografia em 
papel, a cromatografia por centrifugação e a cromatografia em camada delgada), 
gasosa, líquida (que pode ser cromatografia líquida clássica - CLC e cromatografia 
líquida de alta eficiência - CLAE) e a supercrítica (CSC). Neste trabalho, dar-se-á 
destaque à cromatografia em coluna e cromatografia em camada delgada (CCD) [1]. 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
Cromatografia em coluna é uma técnica é muito utilizada para isolamento de produtos 
naturais e purificação de produtos de reações químicas. As fases estacionárias mais 
utilizadas são sílica e alumina, entretanto estes adsorventes podem servir 
simplesmente como suporte para uma fase estacionária líquida. Fases estacionárias 
sólidas levam à separação por adsorção e fases estacionárias líquidas por partição. 
Suportes quimicamente modificados também têm sido usados, sendo o processo de 
separação misto neste caso. Esses suportes são acondicionados em tubos cilíndricos 
geralmente de vidro, de diâmetros variados, os quais possuem uma torneira em sua 
extremidade inferior [1]. 
 A Fig. 1 é uma ilustração de uma coluna cromatográfica empacotada com sílica, 
sendo mostrados seus demais constituintes. 
 
Figura 1: Ilustração de uma coluna cromatográfica. 
Fonte: http://www.quimicasuprema.com/2013/12/o-que-e-cromatografia.html 
Os adsorventes possuem partículas na faixa de 60-230 mesh, de modo a possibilitar 
um fluxo razoável do solvente através da coluna. O uso de sílica de partícula menor 
(230-400 mesh) como adsorvente para essas colunas requer a utilização de um 
sistema de bombeamento para o empacotamento e eluição, sendo conhecido como 
Cromatografia Flash. A principal etapa ao se utilizar essa técnica é o empacotamento, 
o qual, entre outros fatores, definirá a eficiência da separação. Enquanto a alumina é 
empacotada em sua forma original, a sílica deve sê-lo na forma de suspensão. À 
coluna adiciona-se uma pequena quantidade de solvente e deposita-se na sua 
extremidade inferior um chumaço de algodão com espessura de aproximadamente 
0,5 cm para impedir a passagem de partículas da fase estacionária [1]. 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
 A gel de sílica é a fase estacionária mais utilizada, sendo seguida pela alumina, tanto 
na cromatografia em camada delgada quanto na cromatografia em coluna. Por outro 
lado, diversos experimentos envolvendo ensaios cromatográficos são descritos na 
literatura usando como fase estacionária giz, mistura de areia e mármore, açúcar 
comercial, amido, carbonato de cálcio para analisar princípios ativos de 
medicamentos, extrato de folhas de espinafre, tinta de caneta, extrato de flores, 
pigmento de pimentões, entre outros [6] [7] [8] [9] [10]. 
A adição de sílica deve ser feita com a torneira semi-aberta. O adsorvente é 
adicionado lentamente à coluna fixada na posição vertical, batendo-se continuamente 
ao longo da mesma para que todo o ar seja expulso, de modo a se obter uma 
compactação uniforme. A existência de ar entre as partículas leva à formação de 
canais na coluna, os quais alargam as bandas efluídas [1]. 
Nunca se deve permitir que o nível do solvente desça abaixo do nível do adsorvente, 
o que poderia acarretar rachaduras, comprometendo a eficiência da coluna. Após o 
empacotamento, é conveniente que se passe uma certa quantidade do eluente (duas 
a três vezes o volume da coluna) a ser utilizado através da coluna antes da introdução 
da amostra. Esta é adicionada à coluna com o auxílio de uma pipeta no momento em 
que o nível do eluente esteja o mais próximo possível do adsorvente. Esse 
procedimento ameniza o alargamento das bandas a serem efluídas. Tendo a amostra 
penetrado no adsorvente, o eluente é então adicionado cuidadosa e continuamente 
[1]. 
Se, por exemplo, a amostra é constituída por duas substâncias, uma apolar e outra 
polar, utiliza-se primeiramente um eluente apolar e em seguida um eluente polar. O 
volume das frações a serem recolhidas é função da quantidade de amostra e do grau 
de dificuldade da separação. Para análise das mesmas, recorre-se a alguma técnica 
auxiliar, usualmente CCD. Em vista de que geralmente algumas partículas da amostra 
permanecem irreversivelmente adsorvidas à fase estacionária, a cada separação é 
necessário um tratamento para a recuperação do adsorvente [1]. 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
2. Objetivos 
 
Estudar e analisar a separação de compostos orgânicos coloridos através da técnica 
de cromatografia em coluna. 
 
3. Procedimento Experimental 
 
3.1 Materiais e Reagentes 
 
• Coluna Cromatográfica 
• Etanol 
• Béquer 
• Sílica 
• Bastão de Vidro• Solução Aquosa de Ácido Acético (50%) 
• Pipeta de Pasteur 
• Água Destilada 
• Solução Alcoólica de Alaranjado de Metila 
• Azul de Metileno 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
3.2 Procedimento Experimental 
 
 Empacotamento da coluna – Preparou-se uma coluna cromatográfica com uma 
bureta de 50 ml, um suporte universal e garra. Utilizando sílica gel neutra como fase 
fixa, da seguinte maneira: agitou-se com um bastão em um béquer, 15 a 20 g de sílica 
gel em etanol, até obter uma pasta fluida, homogênea e sem bolha de ar incluídas. 
Preencheu-se a terça parte da coluna cromatográfica com etanol e derramou-se, 
então, a pasta fluida de sílica gel, de modo que ela sedimente aos poucos e de forma 
homogênea. Caso haja bolhas de ar oclusas na coluna, golpeie-a suavemente, de 
modo a expulsá-las. Controlou-se o nível do solvente abrindo ocasionalmente a 
torneira da coluna. Terminou-se a preparação, o nível de etanol ficou 0,5 cm acima 
do topo da coluna de sílica. 
Separação dos componentes de uma mistura – Distribuiu-se homogeneamente sobre 
no topo da coluna de sílica, com auxílio de uma pipeta ou conta-gotas, 1 mL de uma 
solução etanólica de alaranjado de metila e azul de metileno. Após a adsorção pela 
coluna, procedeu-se a eluição com etanol, vertendo cuidadosamente o solvente pelas 
paredes internas da coluna, tomando cuidado para não causar distúrbios ou agitação 
na coluna. Ao mesmo tempo, abriu-se a torneira para escoar o solvente. Após eluir 
todo o alaranjado de metila com etanol, eluiu-se, com água, o azul de metileno retido 
na coluna e em seguida com uma solução aquosa de ácido acético (50%). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
5. Resultados e Discussões 
Após a montagem do sistema de cromatografia para separar os compostos orgânicos 
coloridos, neste caso, azul de metileno (Figura 2) e alaranjado de metila (Figura 3) , 
que possuem nomes associados a sua coloração. Foi seguido o roteiro para execução 
da prática e assim chegar aos resultados esperados. 
Estrutura dos compostos orgânicos: 
 
Figura 2: Estrutura molecular do Azul de metileno 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Azul_de_metileno 
 
Figura 3: Estrutura molecular do alaranjado de metila 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Alaranjado_de_metila 
Os resultados obtidos pela técnica empregada que foram alcançados foram 
satisfatórios para observação da separação química dos compostos, porém não tão 
efetiva, em razão da Sílica em gel utilizada estava fora da validade o que compromete 
a eficácia da separação. Sendo assim, a coluna demorou dias para separar 
completamente os compostos. No entanto, em alguns minutos após adição dos 
eluentes foi possível analisar a separação dos compostos, na coluna de sílica, embora 
a data de validade estivesse fora do prazo, a coloração da mistura dos componentes 
inicial, verde, foi visível o aparecimento de um espectro de cores para o azul e amarelo 
correspondentes a separação das soluções dos compostos orgânicos utilizados, ou 
seja, isolamento dos compostos. 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
O alaranjado é menos polar, portanto, ele será efluído primeiro porque interage menos 
com a sílica, logo o solvente menos apolar, Etanol, separa o composto com baixa 
polaridade, que não se retém tanto na fase fixa de sílica. Já o azul de metileno por ter 
um caráter mais polar, portanto interage mais firmemente há fase estacionária, o que 
deixa o composto retido através da adsorção na fase, e consequentemente realiza a 
separação do outro composto que não interage com a sílica inicialmente, e depois 
com agua o segundo composto é coletado, e para melhor eficiência de eluição 
colocou-se um solvente mais apolar o ácido acético, como foi observado 
experimentalmente. O solvente mais polar elui melhor substâncias polares por melhor 
dissolve-los e deslocar o equilíbrio de eluição. Além disso, o solvente mais polar 
adsorve melhor à superfície da fase estacionária, deslocando desta maneira todas as 
substâncias para a fase líquida. 
A fase móvel utilizada foi água, etanol e ácido acético. Os três solventes utilizados 
apresentam diferentes polaridades. A fase móvel na cromatografia por adsorção tem 
sentido amplo, dentre as quais realizar a função de solvente, propriamente dito, no 
que deve ser levada em consideração a relação de solubilidade dos componentes da 
mistura a ser cromatografia. Outra função é de realizar, primordialmente, o 
desenvolvimento dos componentes da mistura na coluna e remover ou dessorver 
estes componentes do adsorvente. Neste caso, são ditos eluentes 9. Após ter sido 
escolhido a fase estacionária, os eluentes são selecionados de acordo com a força 
eluotrópica7, isto é, um aumento da habilidade de interagir com as substâncias retidas 
na fase estacionária. 
Na cromatografia de adsorção, a dessorção é facilitada quando se usa um eluente 
polar e dificultada pelo uso daquele de polaridade menor; isto é, um adsorvato estará 
mais fixado no adsorvente quando o eluente em uso é pouco polar. Porém, o 
deslocamento do adsorvato é lento. Para o desenvolvimento do mesmo tornar-se 
mais rápido deve-se usar um outro eluente mais polar. Desta maneira é conveniente 
desenvolver uma coluna cromatográfica na forma de um gradiente de polaridade 
crescente 1 . Esta série é mostrada abaixo em ordem crescente de polaridade 7. 
 • Hexano, Éter de petróleo, Benzeno, Tolueno, Diclorometano, Clorofórmio, Éter 
etílico, Acetato de etila, Acetona, Etanol, Metanol, Ácido acético 7. 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
Desta série de eluentes deve-se escolher aquele(s) que consegue(m) dessorver o 
adsorvato. A polaridade desta série gradual de eluentes está relacionada com as 
experiências práticas de cromatografia em coluna. A velocidade de eluição deve ser 
equalizada levando em conta dois processos físicos que ocorrem durante uma 
cromatografia, à transferência de massa e a difusão molecular. Portanto, a eluição 
tem que ser suficientemente lenta para que se possa manter os equilíbrios de 
transferência de massas e suficientemente rápida para que se evite a difusão 
molecular 9. 
Para se conhecer a natureza do processo de adsorção deve-se considerar a atividade 
do adsorvente que, de uma maneira geral, traduz a força de adsorção. Assim os 
componentes fortemente retidos pela fase estacionária movem-se lentamente na fase 
móvel (fluído que perco-a através da fase estacionária) 1. A separação dos 
componentes da amostra depende da polaridade de cada componente e da fase 
estacionária. O processo de interação dos componentes da amostra com a fase 
estacionária está associado a interações intermoleculares, dentre as quais se 
destacam as ligações de hidrogênio, interações dipolo-dipolo, interação dipolo-dipolo 
induzido e dipolo induzido-dipolo induzido instantâneo11. A reprodutibilidade de uma 
coluna cromatográfica pode ser modificada utilizando um tamanho de partícula 
adequada (granulometria do adsorvente), sendo que não se usaria um tamanho tão 
pequeno que impediria o fluxo da fase móvel 11. 
Estruturas da fase móvel do experimento etanol, ácido etanoico e água: 
 
 
Figura 4: Estrutura do Etanol 
Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/biologia/alcool.html 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
 
Figura 5: Estrutura do ácido etanoico 
Fonte: https://www.acidoacetico.com/formula/ 
 
 
Figura 6: Estrutura da água 
Fonte: https://www.gratispng.com/png-1d3wmk/ 
 
Quanto mais uniforme for o enchimento da coluna, maior será a suaeficiência. 
Durante o enchimento o ar pode ficar retido entre as partículas, o que não é 
conveniente, pois formaria canais na coluna que prejudicariam as bandas em eluição. 
Para se evitar a retenção de ar o adsorvente deve ser agitado num frasco, com a fase 
móvel, até a constituição de uma pasta, a qual será então colocada dentro da coluna, 
já contendo 1/3 da fase móvel. Nesta operação acompanhada por vibração da coluna 
e, deixando o material assentar gradualmente, obtém-se uma razoável 
homogeneidade. Se existir uma uniformidade no tamanho das partículas, melhor será 
a homogeneidade do sistema da fase estacionária 11. 
Deve-se evitar deixar a coluna secar durante o enchimento ou durante a eluição, 
porque aparecem rachaduras na coluna, com o que a separação cromatográfica 
ficaria altamente prejudicada11. 
Uma vez montada a coluna cromatográfica, a amostra deve ser aplicada ao topo da 
mesma. As amostras, tanto sólida ou líquida podem ser misturadas com o adsorvente 
e, após evaporar o solvente, a mistura é colocada no topo da coluna. Após toda 
amostra ter sido colocada é adicionada a fase móvel, cuidadosamente, até que se 
forme uma coluna líquida incolor e límpida acima do nível superior da amostra 4. 
Para eluição a coluna cromatográfica pode ser fixada em qualquer posição, porém a 
mais conveniente é fixa-la em posição vertical. Assim a eluição se processará por 
ação da gravidade. A fase móvel, quando está passando através do adsorvente na 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
coluna, arrasta consigo os componentes da amostra que está sendo cromatografada. 
A velocidade de eluição de um componente depende de sua adsorção pela fase 
estacionária, isto é, quanto mais fracamente o componente for adsorvido, mais rápido 
é a sua passagem pela coluna, e vice-versa. Conclui-se, portanto, que quanto maior 
a diferença entre os coeficientes de adsorção, mais completa será a separação do 
composto. Esta separação dos componentes de uma mistura ocorre devido às 
diferenças nas forças de interação entre eles e o adsorvente 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
7. Conclusão 
Este trabalho abordou os resultados do experimento de cromatografia em coluna, 
realizados em uma aula de química orgânica experimental no laboratório de orgânica. 
Embora não foi possível visualizar totalmente a separação em razão da efetividade 
da sílica, que estava comprometida devido estar fora dos padrões de validade. Porém 
o objetivo da prática foi alcançado com êxito. A separação ocorreu ao longo de vários 
dias, sendo comprovada a técnica cromatográfica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CATU-BA 
2019 
 
 
 
8. Referências Bibliográficas aa 
 
[1] COLLINS, C.H.; BRAGA, G.L. e BONATO, P.S. Introdução a métodos 
cromatográficos. 5ª ed. Campinas: Editora da Unicamp, 1993. 
[2] Silva, L. B.; Alles, I. M.; Morel, A. F.; Dalcol, I. I.; Química Nova na Escola 2006, n. 23, 52. 
[3] L.S. Ettre, IUPAC Nomenclature for chromatography, Pure Appl. Chem. 65, 1993, 
819- 872. 
[4] Degani, A. L. G.; Cass, Q. B.; Vieira, P. C.; Química Nova na Escola. 1998, n. 7, 
21. 
[5] Soares, B. G.; Sousa, N. A.; Pires, D. X.; Química Orgânica: teoria e técnicas de 
preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos, Guanabara: Rio de 
Janeiro, 1988. 
[6] Oliveira, A. R. M.; Simonelli, F.; Marques, F. A.; Química Nova na Escola 1998, no 
. 7, 37. 13. 
[7] Celeghini, R. M. S.; Ferreira, L. H.; Química Nova na Escola 1998, n. 7, 39. 14. 
Fonseca, S. F.; Gonçalves, C. C. S.; Química Nova na Escola 2004, n. 20, 55. 
[8]Okumura, F.; Soares, M. H. F. B.; Cavalheiro, E. T. G.; Quim. Nova 2002, 25, 680. 
16. 
[9] Ribeiro, N. M.; Nunes, C. R.; Química Nova na Escola 2008, n. 23, 34. 17. 
[10] Della, V. P.; Hotza, D.; Junkes, J. A.; Oliveira, A. P. N.; Quim. Nova 2006, 29, 
1175. 
[11] Skoog, D.A., Principles of Instrumental Analysis, 4 th ed., 1992. 
[12] Simões, C.M.O., Schekel, E.P., Gosman, G., Mello, J.C.P., Mentz, L.A., 
Farmacognosia: da planta ao medicamento, 2 a edição, Porto Alegre/ Florianópolis, 
Ed. da UFRGS/ Ed. da UFSC, 2000. 
[13] Costa, A.F., Farmacognosia, 3 a ed., Ed. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 
2000