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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ LICENCIATURA EM QUÍMICA CAMPUS PARNAÍBA DISCIPLINA: ORGÂNICA EXPERIMENTAL PROFESSOR (A): Dra. BUANA CARVALHO DE ALMEIDA CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD) PARNAÍBA 2019 KAMILA LIMA DE MACEDO LUANA CRYS SILVA DE SOUZA CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD) Relatório apresentado como exigência parcial para a obtenção da aprovação na disciplina de Química Orgânica Experimental do curso de Licenciatura em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí - IFPI Campus Parnaíba. Orientador (a): Prof. Dra. Buana Carvalho de Almeida. PARNAÍBA 2019 1 INTRODUÇÃO A cromatografia foi idealizada por volta de 1900, a mesma consiste em um método físico-químico de separação de misturas, essa técnica faz o uso das diferenças no grau de adsorção e solubilidade das substâncias, no qual possibilita identificar e isolar os componentes de uma mistura. Para isso, a cromatografia se baseia na migração diferencial dos componentes de uma amostra entre duas fases imiscíveis, a fase móvel (eluente) e a fase estacionaria (adsorvente) (PERES, 2002). A fase estacionária é responsável por reter de acordo com a afinidade química os componentes da mistura. Já a fase móvel, por outro lado, é quem vai deslocar a mistura pela fase estacionária, inclusive, é a grande variedade de combinações entre estas que fazem a cromatografia ser uma técnica extremamente versátil. Existem várias técnicas cromatográficas, o nome dado a cada tipo particular de cromatografia depende da maneira como o experimento é conduzido. Assim existem diferentes possibilidades de realizar a cromatografia, uma destas é a cromatografia em camada delgada (LANÇAS, 2010). A cromatografia em camada delgada (CCD) é uma das técnicas cromatográficas mais utilizadas, tanto por ser um método simples como de baixo custo, esta consiste em uma fase estacionária que é uma camada fina formada por um sólido, geralmente sílica, e uma fase móvel que é um solvente ou misturas de solventes, a mesma coisa acontece na cromatografia em papel, no qual o solvente sobe através do adsorvente por ação capilar, arrastando os componentes no qual realizam mais interações consigo (FIGURA 1) (AZEREDO et al; 2004). Figura 1- Desenvolvimento da cromatografia em camada delgada (CCD) Fonte: Google imagens, (2019). Há também a cromatografia em coluna, onde o solvente (fase móvel) flui por uma ação de seu próprio peso, descendo através de um sólido adsorvente (fase estacionária), onde um pó finamente dividido está contido na coluna. Após o processo de cromatografia pode-se calcular o fator de retenção (Rf) que é um cálculo realizado a partir do princípio que um composto percorre sempre a mesma distância em relação a um solvente, o Rf pode ser calculado pela razão entre a distância percorrida pelo composto e a distância percorrida pelo eluente. Este cálculo é utilizado para identificação de substância comparando o Rf obtido com o Rf padrão (BORGES; BOTTOLI; COLLINS, 2010). Além disso, as substâncias movem-se em velocidades diferentes, na cromatografia os fatores como o grau de solubilidade no solvente e o grau de adsorção na superfície de adsorvente são determinantes para a velocidade no qual as substâncias se deslocam, mas o fator de maior importante é a polaridade. As fases estacionárias têm forte afinidade por substâncias polares, estas são fortemente retidas, enquanto as pouco polares são facilmente carregadas pelo solvente. No entanto, na cromatografia utiliza-se um solvente que dissolve todos os componentes da mistura, ou seja, a polaridade é mais importante para adsorção do que para dissolução, neste sentido, as substâncias mais polares movem-se mais lentamente (CONSTANTINO; DA SILVA; DONATE, 2011). 2 OBJETIVO 2.1 OBJETIVO GERAL Realizar a técnica de cromatografia em camada delgada (CCD), em placa de sílica. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Observar como a amostra da (Bixa orellana L.) se comporta a partir de diferentes frações do eluente (hexano/ acetato de etila); Analisar os valores do fator de retenção (Rf) dos compostos; Revelar as placas em reveladores físicos e químicos. 3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 3.1 REAGENTES QUÍMICOS E SOLUÇÕES Acetato de etila (Dinâmica) Hexano (Dinâmica) Iodo ressublimado (Vetec) Semente do urucum (Bixa orellana L.) Vanilina 3.2 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS Algodão Balança Analítica (Marte) Câmara de UV (SOLAB) Capela de exaustão Espátula Estufa (LUCADEMA) Papel de filtro (Vetec) Pinça Placa de Sílica (MACHEREY- NAGEL) Régua Tesoura 3.3 VIDRARIAS Béquer (10 mL/ 100 mL) Capilar Frasco de vidro com tampa Placa de Petri Proveta (10 mL) Vidro de relógio 3.4 METODOLOGIA Primeiramente, preparou-se uma mistura onde foram pesados 10 g da semente do urucum pulverizada e diluíram-se com 18 gotas do solvente hexano, com a mistura pronta, para realização da fase móvel foram adicionados em béquer de 100 mL com o auxílio de uma proveta 8 mL de hexano e 2 mL acetato de etila. Na sequência, foi realizada uma marcação a cerca de 1 cm da base inferior da placa (fase estacionária) e em seguida aplicou-se com o auxílio de um capilar a mistura do urucum com hexano na placa. Realizado esse procedimento, a placa foi mergulhada no béquer onde continha a fase móvel para que o solvente eluisse a amostra e posteriormente realizou-se o cálculo do Rf. Em seguida, fez-se o mesmo procedimento para a segunda placa, porém com proporções diferentes na fase móvel onde foram adicionados 6 mL de hexano e 4 mL de acetato de etila. Na sequência, também foi realizada uma marcação a cerca de 1 cm da base inferior da placa (fase estacionária) e logo aplicou-se com o auxílio de um capilar a mistura do urucum com hexano na placa. Realizado esse procedimento, a segunda placa foi mergulhada no béquer onde continha a fase móvel para que o solvente eluisse a amostra e posteriormente realizou-se o cálculo do Rf. Logo após esses dois procedimentos ambas as placas foram deixadas em repouso para que o solvente pudesse evaporar. Na sequência, fez-se dois processos de reveladores o químico e o físico. No qual foi realizado o processo do revelador físico, onde colocaram-se as duas placas dentro de uma câmara de luz ultravioleta, dessa forma, foram observados e anotados os resultados. Por fim, foram realizados os processos de revelação por meio químico, entretanto, a vanilina um dos reveladores químicos estava contaminada, logo utilizou-se o iodo ressublimado e este apresentou o resultado esperado. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO A cromatografia em camada delgada (CCD) tem como proposito separar os constituintes de uma mistura através da migração diferencial entre eles sobre uma camada delgada de adsorvente retida em uma superfície plana. Durante esse processo os componentes da amostra interagem com a fase estacionária e com o eluente, permitindo assim fazer o isolamento de compostos com valores de Rf (fator de retenção) muito próximos, portanto, a CCD é um método que possui diferentes vantagens, como por exemplo é uma técnica prática, rápida e de baixo custo (COLLINS; BRAGA; BONATO, 1997). Inicialmente, para o desenvolvimento da prática de CCD foi preparada uma solução, no qual a mesma é formada pela a semente do urucum (Bixa orellana L.) pulverizada com hexano. Foi adicionado hexano até que a semente do urucum estivesse completamente submersa, o hexano foi utilizado com o propósito de extrair as substânciasquímicas através de interações, formando os extratos (amostras) que serão utilizadas durante a prática. Logo em seguida, a amostra recém extraída foi aplicada nas placas de sílica (fase estacionária) com auxílio de um capilar, as mesmas foram aplicadas a uma distância de 1,0 cm da extremidade inferior da placa, com o intuito da amostra não ter contato direto com o eluente e ser arrastada para a fase móvel. Ainda, as placas foram postas em diferentes frações do eluente (hexano/acetato de etila) para que fosse possível calcular o fator de retenção (Rf) das mesmas nas diferentes proporções. A primeira placa preparada foi posta para eluir na mistura de solventes hexano/ acetato (8:2) com a cuba (recipiente com tampa) previamente saturada pelos vapores dos solventes, essa saturação é necessária para que se possa obter uma boa migração da amostra além de fazer com que a corrida cromatográfica se torna mais rápida. Nessa etapa foi possível evidenciar que a amostra apresentava coloração amarelada característica dos carotenoides presentes no pericarpo da semente do urucum. Ainda, foi possível observar que a amostra eluiu à uma distância de 2 cm da extremidade inferior (FIGURA 2) em quanto que o solvente subiu a uma distância de 6 cm, com esses dados foi possível calcular o Rf dessa amostra no referido eluente, conforme expresso nos cálculos abaixo: Figura 2- Placa após eluição kkkem hexano/ acetato (8:2) Fonte: Acervo pessoal (2019). Posteriormente, a segunda placa foi posta para eluir na mistura de solventes hexano/ acetato (6:4) também com a cuba previamente saturada, nessa etapa foi observado que na segunda placa a amostra percorreu uma distância de 3,5 cm da extremidade inferior (FIGURA 3) em quanto que o solvente subiu a uma distância de 6 cm, com esses dados foi possível calcular o Rf dessa amostra no referido eluente, conforme expresso nos cálculos abaixo: Figura 3- Placa após eluição kkkem hexano/ acetato (6:4) Fonte: Acervo pessoal (2019). Com isso, pode-se evidenciar que na segunda placa, que a amostra subiu mais do que a primeira, esse fato ocorreu devido ao aumento do caráter polar no eluente utilizado. Pois na primeira placa a proporção utilizada foi de hexano/acetato de etila (8:2), enquanto que na segunda a proporção foi (6:4), dessa forma, observou-se que a quantidade de acetato de etila é maior na segunda proporção do que na primeira, fazendo com que o caráter polar do eluente seja maior na segunda placa. Assim, evidenciando que a amostra tem um maior caráter polar, pois a medida que foi aumentada a polaridade do eluente a distância percorrida pela substância foi maior. Neste sentido, isso acontece porque o eluente irá competir de certa forma com a sílica fazendo com que a amostra seja arrastada pelo mesmo, provavelmente por ter um caráter mais polar que a sílica. Posteriormente, foi utilizado para revelar as placas os métodos físicos e químicos; no método físico foi utilizada a câmara de UV, esse aparelho é utilizado para observar compostos normalmente não identificados durante ou após a eluição da placa, por meio da fluorescência das substâncias. A fluorescência pode ser facilmente identificada em compostos que possuem grupos aromático, carbonilas alicíclicas ou ainda em substâncias que contém estruturas alifáticas e ligações duplas conjugadas, no entanto, os mesmos podem apresentar fluorescência menor do que as substâncias de sistemas aromático (HOLLER; SKOOG; CROUCH, 2009’). Durante essa etapa pode-se evidenciar alguns pontos de fluorescência nas placas indicando que as amostras provavelmente continham alguma das características supracitadas; esse fato pode estar relacionado com a estrutura da bixina (FIGURA 4) já que a mesma é a substância em maior quantidade no pericarpo da semente do urucum (Bixa orellana L.). Pois a bixina apresenta tanto duplas alternadas como um grupo carbonila, podendo assim explicar a fluorescência da amostra no UV. Figura 4- Composição estrutural da bixina C C O O OH H3CO Fonte: DA COSTA; CHAVES (2005), com modificações (2019). Por fim, as placas foram reveladas em reveladores químicos; para revelar a primeira placa foi utilizado vanilina, um revelador químico universal, nessa etapa a placa foi submersa em vanilina e depois aquecida (FIGURA 5) para que ocorresse reação e revelasse a placa, no entanto, a revelação não foi eficiente, pois evidenciou-se que a vanilina poderia estar contaminada, devido a mesma apresentar uma coloração diferente mais amarelada que o normal. Figura 5- Placa cromatográfica sendo revelada em vanilina Fonte: Acervo pessoal (2019). Como a vanilina estava contaminada, para revelar a segunda placa foi necessário um outro revelador, por conta disso, foi utilizado o iodo ressublimado que assim como a vanilina também é um revelador universal, pois reage com quase todas as classes de substâncias orgânicas formando complexos, exceto alcanos e halétos alinfáticos. Mas diferentemente da vanilina o iodo ressublimado não precisa de aquecimento, pois o processo de revelação do mesmo consiste em apenas em colocar uma pequena quantidade de iodo em um frasco com tampa juntamente com a placa que irá ser revelada (FIGURA 6) e depois de alguns minutos será perceptível pequenas manchas marrons referente aos constituintes das amostras (FIGURA 7). Figura 6- Placa cromatográfica sendo Figura 7- Placa cromatográfica após revelada pelos vapores de iodo. método revelador químico. Fonte: Acervo pessoal (2019). Fonte: Acervo pessoal (2019). Com isso, pode-se observar melhor a amostra revelada no iodo, de modo que foi possível identificar pequenas marcas não vistas anteriormente. 5 CONCLUSÃO Neste sentido, com esse experimento pôde-se realizar a técnica de cromatografia em camada delgada (CCD), em placa de sílica. Ademais, observou-se como a amostra da (Bixa orellana L.) se comporta a partir de diferentes frações do eluente (hexano/ acetato de etila). Ainda, foi possível analisar os valores do fator de retenção (Rf) da amostra a partir das frações do eluente utilizado e ao final da prática pôde-se revelar as placas em reveladores físicos e químicos. Além disso, foi evidenciado nos resultados que na segunda placa, a amostra subiu mais do que na primeira placa, esse fato ocorreu devido ao aumento do caráter polar no eluente utilizado. Neste sentido, pôde-se observar que a amostra tem um certo caráter polar, pois a medida que foi aumentado a polaridade do eluente a distância percorrida pela substância foi maior. Ademais, pode-se realizar o procedimento de reveladores físico e químico, onde no físico é evidenciado alguns pontos de fluorescência nas placas, confirmando que a amostra continha, carbonilas alicíclicas e ligações duplas conjugadas. Já no método de revelação químico, através do iodo ressublimado foi perceptível pequenas manchas marrons referente aos constituintes das amostras. Dessa forma, com essa prática pôde-se aprofundar na técnica de cromatografia em camada delgada, onde foi possível adquirir conhecimentos a respeito da separação de misturas para assim poder aplicá-los em prática posteriores. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AZEREDO et al. Validação de técnica analítica em cromatografia em camada delgada comparativa para identificação de fármacos anorexígenos sintéticos em produtos fitoterápicos. p.17-25. Goiânia: Revista eletrônica de farmácia, 2004. BORGES, E. M; BOTTOLI, C. B. G; COLLINS, C. H. Possibilidades e limitaçõesno uso da temperatura em cromatografia líquida de fase reversa. v. 33, n. 4, p. 945-953. São Paulo: Química nova, 2010. COLLINS, C. H.; BRAGA, G. L.; BONATO, S. P. Introdução a Métodos Cromatográficos. 7ª ed. Campinas: Ed. UNICAMP, 1997. CONSTANTINO, M. G; DA SILVA, G. V. J; DONATE, P. M. Fundamentos de química experimental. 2. Ed. São Paulo: Edusp, 2011. DA COSTA, C. L. S; CHAVES, M.H. Extração de pigmentos das sementes de Bixa Orellana L.: Uma alternativa para disciplinas experimentais de química orgânica. São Paulo: Química Nova, 2005. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422005000100026. Acesso em: 23 set.2019. HOLLER, F. J.; SKOOG, D. A.; CROUCH, S. R.; Principios de análise instrumental. 6 3d. Porto Alegre: Bookman, 2009. LANÇAS, F. M. Cromatografia líquida com interação hidrofílica. v. 2, n. 1, p. 45- 57. São Carlos: Scientia Cromatographia, 2010. PERES, T. B. Noções básicas de cromatografia. v. 64, n. 2, p. 227-229. São Paulo: Biológico, 2002. ANEXO – Questionário 1. Cite os principais tipos de forças que fazem com que os componentes de uma mistura sejam adsorvidos pelas partículas de um sólido: O que vai fazer com que um composto de uma amostra tenha maior ou menor adsorção vai ser a força das interações que ele estabelece, as mesmas variam da seguinte forma: formação de sais >coordenação > pontes de hidrogênio > dipolo-dipolo > London, onde normalmente as substâncias mais polares ficam mais retidas, pois interagem mais com a fase estacionaria e as substâncias apolares se deslocam mais, pois estabelecem melhor interação com a fase móvel. 2. Cite as características do solvente para lavar ou arrastar os compostos adsorvidos na coluna cromatográfica: O solvente só pode arrastar ou lavar algum composto se o mesmo estabelecer interações intermoleculares mais fortes com a amostra do que as interações que a mesma faz com a fase estacionária. 3. Fale sobre o princípio básico que envolve a técnica de cromatografia: Cromatografia é um método que permite a separação, identificação e determinação de componentes de uma determinada amostra. Essa técnica se baseia na distribuição dos componentes da mistura entre a fase móvel (eluente) e a fase estacionaria (adsorvente). 4. Por quê se deve colocar papel filtro na parede da cuba cromatográfica? Para facilitar a saturação da cuba, onde ao colocar o papel de filtro o mesmo ficará umedecido evidenciando que a câmara está saturada pelo solvente. Esse processo é necessário para que se possa ter uma boa migração da amostra além de fazer com que a corrida cromatográfica se torna mais rápida. 4. Se os componentes da mistura, após a corrida cromatográfica, apresentam manchas incolores, qual o processo empregado para visualizar estas manchas na placa cromatográfica? Nesses casos a placa deve ser revelada ou por método físico, como através da luz ultravioleta, ou por métodos químicos onde são empregados os reveladores químicos, como vanilina, sulfato cérico, vapores de iodo assim como outros, vale ressaltar embora sejam muito eficientes muitos dos reveladores químicos são destrutivos as amostras. 6. O que é e como é calculado o Rf? O fator de retenção (Rf), pode ser calculado pela razão entre a distância percorrida pelo composto e a distância percorrida pelo eluente. 𝑅𝑓 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 7. Quais os usos mais importantes da cromatografia de camada delgada? Os usos mais importantes para a cromatografia em camada delgada são análises quantitativas a partir de pequenas amostras, a mesma ainda pode ser empregada na identificação de componentes de uma mistura e na determinação da pureza de um composto, essa técnica além de ser um teste em que se pode obter resultados quantitativos confiáveis a mesma ainda consiste em um processo rápido e de baixo custo. 8. A alumina, ou oxido de alumínio, tem ação básica e interage fortemente com espécies ácidas; por sua vez, a sílica gel interage com espécies básicas devido a natureza ácida do oxido sílico. Baseado nessas informações, explique o comportamento distinto dos dois corantes empregados quando se usa alumina ou sílica com fase fixa. A estrutura dos dois produtos está apresentada abaixo: N SN N Cl CH3 CH3 CH3 CH3 N N SO3H CH3 CH3 N Azul de Metileno Alaranjado de metila O azul de metileno como representado pela questão é um sal, logo o mesmo possui um caráter polar e devido a isso terá mais interações com a sílica e ficará mais retido na mesma do que o alaranjado de metila. E quando se usa a alumina ocorrerá o contrário será o alaranjado de metila que ficará mais retido na fase estacionária.
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