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Química Analítica Instrumental
CROMATOGRAFIA
✓ Constitui-se atualmente em um conjunto de técnica de separação
com forte caráter interdisciplinar. 
✓ Em suas diferentes formas (gasosa, líquida e com fluído super 
crítico) tem aplicações em praticamente todas as áreas nas quais
a análise qualitativa e/ou quantitativa de espécies químicas deva 
ser realizada.
Química Analítica Instrumental
ALGUMAS APLICAÇÕES
Química - Analítica, Orgânica, Inorgânica, Físico-Química;
✓ Bioquímica: carboidratos, aminoácidos; 
✓ Geoquímica: carvão, petróleo;
✓ Meio ambiente: análise de poluentes em ar, água, solo. 
Química Analítica Instrumental
Dentre os métodos de análises químicas, a 
Cromatografia ocupa sem dúvida, um lugar de 
destaque no que concerne a 
separação,
identificação e 
quantificação de espécies químicas. 
Cromatografia a Gás
✓ A cromatografia pode ser conceituada como um método
físico-químico de separação, na qual os constituintes da
amostra a serem separados são particionados entre duas
fases:
✓ Uma estacionária e de grande área
✓ Um fluído insolúvel que percola através da primeira.
cromatografia
coluna planar
Fluido Super 
crítico
Gasosa Líquida
Camada 
Delgada
papel
voláteis Semi-voláteis Não voláteis / Baixa 
estabilidade térmica
✓ CG: é aplicável para separação e análise de misturas cujos constituintes
tenham ponto de ebulição até 300°C e termicamente estáveis.
✓ Fase móvel: gás (He, N2 ou H2), a “escolha” depende do detector e da
eficiência e velocidade da separação desejada
✓ Fase estacionária: geralmente um líquido não-volátil, em alguns casos é um
sólido.
Esquema de separação hipotética de dois 
solutos A e B 
A 
B
B
A
B
A
Fluxo
T1 T2 T3
✓ As moléculas da amostra irão distribuir-se ao equilibrar-se entre o gás de 
arraste e a fase estacionária. 
✓ As espécies mais solúveis na fase líquida permanecerão menos tempo 
no gás de arraste , deslocando-se mais lentamente.
A fase estacionária 
encontra-se 
acondicionada dentro 
da coluna através da 
qual o gás de arraste 
(eluente) flui 
continuamente. 
Tempo
A
B
Cromatograma
Instrumentação 
• Um sistema cromatográfico é constituído:
• Gás de arraste, injetor; coluna, forno com controle de temperatura 
(temperatura programável) , detector e sistema de aquisição de 
dados.......
Esquema de
um cromatógrafo
Cromatograma
✓ Tempo de retenção tr ;
✓ Tempo mínimo tm ;
✓ Tempo de retenção ajustado : ‘tr = tr - tm (é o tempo adicional
necessário para a substância percorrer o comprimento da coluna , além do
tempo utilizado pelo solvente não retido).
Química Analítica Instrumental
✓ Retenção relativa, α : é a razão dos tempos de retenção ajustados: 
em que ‘tr2 > ‘tr1 ; logo α > 1. (Quanto maior a retenção relativa, maior a 
separação entre os dois componentes).
✓ Fator capacidade /retenção ou Razão de retenção/partição k: é a 
razão entre ‘tr e tm. Tempo de permanência do analito na fase estacionária
dividido tempo de permanença do analito na fase móvel. (Quanto mais
retido for um componente na coluna, maior será o fator capacidade). 
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✓ Coeficiente de partição K: é a razão entre o fator capacidade pelos
volumes relativos das fases estacionária e móvel. (Quanto maior a razão
dos coeficientes de partição entre as fases estacionária e móvel, maior a
separação entre dois componetes de uma mistura).
✓ Resolução: é a razão entre Δtr pela wmedia (largura média dos dois
picos) (Boa resolução = 1,5).
Química Analítica Instrumental
✓ Altura do prato: é uma constante de proporcionalidade entre a 
variância (σ2 ) da banda, (σ é o desvio-padrão da banda gaussiana) e x é 
a distância que ela percorre, (H = σ2 / x) ou H = L/N. (L = comprimento da 
coluna e N = no de pratos.
✓ Número de pratos teóricos: é o comprimento (L) divido pela altura
(H);
N = 16tr
2/ w2 (tr = tempo de retenção do pico e w = largura da base).
N = 5,55tr
2/ w2 ( largura a meia-altura).
Colunas – Coração do Sistema
Capilares: Sílica Fundida (SiO2) e coberta com poliimida (um plástico capaz
de resistir até 350°C). Diâmetro interno = 0,10 a 0,53 mm; Comprimento = 
15 a 100 m, filme de 0,1 a 5 microns 
✓ Maior resolução, menores tempo 
de análise e maior sensibilidade.
✓ Colunas empacotadas: enchimento interno de 
grãos inertes altamente porosos, 
com uma fase estacionária líquida.
(aço inoxidável, níquel ou vidro). 
Química Analítica Instrumental
Química Analítica Instrumental
Química Analítica Instrumental
Química Analítica Instrumental
Química Analítica Instrumental
t’R = f
Interações analito / FE
Pressão de vapor do analito
Condições operacionais (TCOL, FC ...)
Fixas as condições operacionais, o tempo de retenção ajustado de um analito 
é uma constante
AMOSTRA
PADRÃO
Comparação de 
cromatogramas da amostra e 
de uma solução padrão do 
analito suspeito
Determinação
Determinação de PCBs
Além da interação com a FE, o tempo que um analito demora para percorrer a 
coluna depende de sua PRESSÃO DE VAPOR (p0).
p0 = fator
Estrutura química
do analito
Temperatura 
da coluna
Temperatura
da
coluna
Pressão
de
vapor
Velocidade
de
migração
ANALITO ELUI MAIS RAPIDA-MENTE 
(MENOR RETENÇÃO)
Temperatura da coluna
✓ Programa a temperatura 
do forno em função do tempo.
✓ Isotérmicas.
✓ Rampa de temperatura.
✓ Tempo de eluição: 10 a 90 
minutos
Forno do Cromatografo de gás
A temperatura do forno pode ser variada linearmente durante a 
separação:
Consegue-se boa separação 
dos componentes da amostra 
em menor tempo
TEMPO
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
tINI tFIN
TINI
TFIN
Parâmetros de uma programação de temperatura:
TINI Temperatura Inicial
TFINTemperatura Final
tINI Tempo Isotérmico Inicial
tFINTempo Final do Programa
R Velocidade de Aquecimento
Química Analítica Instrumental
✓ O desempenho da coluna e do detector depende do tipo de gás de 
arraste, ele interfere profundamente na separação e no tempo de análise.
Não interagir com a amostra – apenas a carrega através da coluna.
✓ Requisitos: Inerte - não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou
superfícies do instrumento. Puro - deve se isento de impurezas que possam
degradar a fase estacionária.
✓ Impurezas típicas em gases e seus efeitos: 
— H2O e O2 — oxida / hidroliza algumas FE, incompatéveis com DCT.
— hidrocarbonetos geram ruídos no DIC.
Gás de arraste ou Fase móvel
Requisitos
CUSTO dos Gases de altíssima pureza podem ser muito caros.
COMPATÍVEL COM DETECTOR: Cada detector demanda um 
gás de arraste específico para melhor funcionamento.
Seleção de Gases de Arraste em Função do Detector:
He , H2DCT
DIC N2 , H2
DCE N2 , Ar + 5% CH4
C
U
S
T
O
PUREZA
A
B
C
A = 99,995 % (4.5)
B = 99,999 % (5.0)
C = 99,9999 % (6.0)
Componentes necessários à linha de gás
✓ controladores de vazão / pressão de gás
✓ dispositivos para purificação de gás (“traps”)
1
2
3
4
5
6
1 - Cilindro de Gás
2 - Regulador de Pressão Primário
3 - “Traps” para eliminar impurezas do gás
4 - Regulador de Pressão Secundário
5 - Regulador de Vazão (Controlador Diferencial de Fluxo)
6 - Medidor de Vazão (Rotâmetro)
Nota: Tubos e Conexões: Aço Inox ou Cobre
✓ Responsável pela entrada da amostra no cromatógrafo,
normalmente por meio de uma micro seringa.
✓ Amostras gasosas e líquidas.
✓ As amostras líquidas devem transformadas em vapor, para que
possam estar no mesmo estado da fase móvel. (nesse caso
gasosa).
✓ De acordo com cada método, o injetor deve estar de 20 a 50ºC
acima do ponto de ebulição máximo dos componentes da amostra.
INJETOR 
Tipos de Injetor
Detectores: Mais Importantes
DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS (DCE OU ECD)
Supressão de corrente causada pela absorção de elétrons por eluatos 
altamente eletrofílicos.
DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA (DCT OU TCD)
Variação da condutividade térmica do gás de arraste.
DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA (DIC OU FID) Íons gerados 
durantea queima dos eluatos em uma chama de H2 + ar.
REGISTRO
DE
SINAL
ANALÓGICO
Registradores XY
DIGITAL
Integradores
Computadores
DETECTOR DE IONIZAÇÃO DE CHAMA
DETECTOR DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA
DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS
✓ O gás que entra no detector é ionizado por elétrons de alta energia “raios betas”
emitidos de uma lâmina contendo 63Ni radioativo, que são atraídos pelo anodo, produzindo
uma pequena corrente estável.
✓ Moléculas do constituinte com alta afinidade por elétrons quando entram no detector
captura alguns elétrons. O detector responde variando a frequência da corrente elétrica.
Desempenho dos detectores
QUANTIDADE MÍNIMA DETECTÁVEL: Massa de um analito que gera 
um pico com altura igual a três vezes o nível de ruído
RUÍDO: Qualquer componente do sinal gerado pelo detector que não se 
origina da amostra
Fontes
de
Ruído
Contaminantes nos gases
Impurezas acumuladas no detector
Aterramento elétrico deficiente
S
IN
A
L
 (
S
)
RUÍDO (N)
= 3
S
N
LIMITE DE DETEÇÃO: Quantidade de analito que gera um pico com S/N = 3 e wb = 1 unidade de 
tempo
Mesmo detector, nível de ruído e massa de analito. PORÉM diferentes larguras de base:
wb
QMD = f
Detector (sinal gerado, ruído)
Largura do pico cromatográfico
Definindo limite de detecção como:
[QMD] =
massa
(ng, pg ...)
[LD] = 
massa / tempo
(ng.s-1, pg.s-1 ...)
SENSIBILIDADE: Relação entre o incremento de área do pico e o incremento de massa do analito
MASSA
Á
R
E
A
Fator de Resposta, S:
inclinação da reta Área do 
pico x Massa do analito
o mesmo incremento de massa 
causa um maior incremento de 
área
SensibilidadeS
A = área do pico cromatográfico
m = massa do analito
FAIXA LINEAR DINÂMICA: Intervalo de massas dentro do qual a resposta do detector é linear
MASSA
Á
R
E
A A partir de certo ponto 
o sinal não aumenta 
mais linearmente
O fim da zona de linearidade pode ser detectado quando a razão (Área / Massa) diverge 
em mais de 5 % da inclinação da reta na região linear:
MASSA
Á
R
E
A
 /
 
M
A
S
S
A
0,95 S
1,05 S