QUI346 MÉTODOS DE SEPARAÇÃO CROMATOGRAFIA. Conceitos Prévios. Extração L-L. 10/05/2015 Mauricio X. Coutrim

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Rafael Caminha Delgado
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1 QUI346 MÉTODOS DE SEPARAÇÃO CROMATOGRAFIA Conceitos Prévios Extração L-L 10/05/2015 Mauricio X. Coutrim

2 CROMATOGRAFIA Princípio CROMATOGRAFIA É UMA TÉCNICA DE SEPARAÇÃO (com diversos mecanismos) Definição: Separação dos componentes de uma mistura através da distribuição destes entre duas fases uma estacionária e uma móvel.

Separação dos componentes de uma mistura através da

3 CROMATOGRAFIA Princípio A fase móvel passa pela fase estacionária que pode estar dentro de uma coluna (cromatografia em coluna) ou sobre uma placa (cromatografia planar) e os componentes da mistura são separados pela diferença de afinidade pelas duas fases. (cromatografia em coluna) 10/05/2015 Mauricio X. Coutrim

(cromatografia planar) e os componentes da mistura são separados pela

4 CROMATOGRAFIA Método de Separação HISTÓRICO Tswett (1906) extrato de folhas em coluna de alumina, sucrose e carbonato de cálcio. éter de petróleo mistura de pigmentos CaCO 3 pigmentos separados Cromato = cor / grafia = escrita

5 CROMATOGRAFIA Complexidade Instrumental INSTRUMENTAÇÃO MAIS SIMPLES Cromatografia em papel com desenvolvimento radial Cromatografia em papel com desenvolvimento longitudinal Cromatografia em camada delgada com detecção por densitometria ótica

Cromatografia em papel com desenvolvimento longitudinal

6 CROMATOGRAFIA Complexidade Instrumental INSTRUMENTAÇÃO MAIS SOFISTICADA GCMS Shimadzu QP2010 Plus HPLC-IT-TOF Shimadzu

7 EQUILÍBRIO QUÍMICO EQUILÍBRIO QUÍMICO HOMOGÊNIO E HETEROGÊNIO Equilíbrio Homogêneo: quando os constituintes do sistema se encontram na mesma fase, exemplo: 2CrO 4 2- (aq) + 2H + (aq) Cr 2 O 7 2- (aq) + H 2 O (l) ou 3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g) Equilíbrio Heterogêneo: quando os constituem do sistema se encontram em fases diferentes, exemplo: CuSO 4.5H 2 O (s) + água Cu 2 + (aq) + SO 4 2- (aq) + 5H 2 O (l) ou CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) Equilíbrio entre fases: quando um mesmo constituinte se encontra em duas diferentes fases do mesmo sistema, exemplo: C 6 H 5 COOH (aquoso) C 6 H 5 COOH (CCl4) ou Fe(Ditizona) (aq) Fe(Ditiz) (C2H5OC2H5)

8 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL) O termo extração (arrancar) utilizado nos processos de separação geralmente está ligado à extração de um analito presente em uma matriz líquida pela sua afinidade por determinado solvente. Extração de um analito da água para o clorofórmio ou vice-versa

analito presente em uma matriz líquida pela sua afinidade por

9 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (ELL) Simples Rápida Princípio: um soluto distribuído entre dois líquidos imiscíveis vantagens S aq S org K d = [S] org / [S] aq Técnica Limpa ELL = Extração Líquido-Líquido K d = Coeficiente (constante) de Distribuição (partição)

aq S org K d = [S] org / [S] aq Técnica Limpa ELL = Extração

10 SISTEMA DE ELL EM ETAPAS Processo descontínuo. Indicado quando existe uma grande diferença de solubilidade do soluto nos dois solventes (valor de K d é grande). Fonte: consultado em 26/03/08

do soluto nos dois solventes (valor de K d é grande).

11 SISTEMA DE ELL CONTÍNUO Processo contínuo É útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em ambos os solventes não é muito grande (valor de K d é pequeno). Fonte: Linninger, A. Liquid-Liquid Extraction, Senio DesignCHE 396, Akhil Jain, 2000

é muito grande (valor de K d é pequeno). Fonte: Linninger, A.

12 A RAZÃO DE DISTRIBUIÇÃO EXPRESSA MELHOR A PRESENÇA DE UMA ESPÉCIE NO MEIO HBz (aq) HBz (org) HBz (aq) H + (aq) + Bz (aq) Ka = ([H + ] (aq) [Bz ] (aq) ) / [HBz] (aq) D = [HBz] (org) / ([HBz] (aq) + [Bz ] (aq) ) D = K D / {1+( Ka / [H + ] (aq) )} D = Razão de Distribuição * D é a razão das concentrações de todas as espécies de soluto em cada fase

[HBz] (org) / ([HBz] (aq) + [Bz ] (aq) ) D = K D / {1+( Ka / [H + ] (aq) )} D = Razão

13 EFICIÊNCIA: PERCENTUAL DE ANALITO EXTRAÍDO A fração de soluto extraída é igual à quantidade de soluto (n) na fase orgânica dividida pela quantidade total de soluto. %E = {([S] org. Vol org ) / (([S] org. Vol org ) + ([S] aq. Vol aq ))} x 100% %E = 100 D / {D + (V aq /V org )} Para V aq = V org %E = 100D / (D + 1) Vinte ml de uma solução aquosa de ácido butírico 0,10 mol.l -1 foi agitada com 10 ml de éter etílico. Após a separação das camadas foi determinado por titulação que 0,5 mmol de ácido butírico permanecia na fase aquosa. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico? Para extrair os 20 ml de ácido butírico (2,0 mmol) com éter etílico, em qual condição a eficiência da extração é maior: 1) Com uma porção de 30 ml éter? 2) Com duas porções de 15 ml? 3) Com três porções de 10 ml? O número de estágios interfere na eficiência da extração?

l -1 foi agitada com 10 ml de éter etílico. Após a separação das camadas foi determinado por titulação que 0,5 mmol de ácido butírico permanecia na fase aquosa.

14 APLICAÇÃO: EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO Ácido benzóico (C 6 H 5 COOH) pode ser separado de uma solução aquosa com um solvente orgânico. Cem ml de uma solução aquosa de ácido benzóico 200,0 mg.l -1 foi agitada com 30 ml de clorofórmio. Após a separação das camadas 20 ml do extrato foi titulado com NaOH 1, mol.l -1, gastando 15,50 ml de titulante. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico (eficiência da extração)? E qual o valor do coeficiente de distribuição? (adotar p Ka = 4,21)

Após a separação das camadas 20 ml do extrato foi titulado com NaOH 1,000.10-3 mol.l -1, gastando 15,50 ml de titulante.

15 APLICAÇÃO: EXTRAÇÃO DE ÁCIDO BENZÓICO E o ácido benzóico (C 6 H 5 COOH) também pode ser separado de uma solução orgânica utilizando água como solvente extrator (Por qual solvente haverá mais afinidade?) O ácido benzóico contido em uma solução com 20,0 mg em 10 ml clorofórmio foi extraído com 90,00 ml de água. Após a extração, 20,00 ml da solução aquosa resultante foi titulada com NaOH 1, mol.l -1, gastando 10,50 ml de titulante. Qual a razão de distribuição e qual a porcentagem extraída do ácido orgânico (eficiência da extração)? E qual o valor do coeficiente de distribuição? (adotar p Ka = 4,21)

) O ácido benzóico contido em uma solução com 20,0 mg em 10 ml clorofórmio foi extraído com 90,00 ml de água.

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