Cromatografia Gasosa 30/05/2012. No início da cromatografia. Princípio da cromatografia CROMATOGRAFIA GASOSA (CG) Início da CG: 1952

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1 Analítica V: Aula No início da cromatografia Mistura de substâncias coloridas (caroteno, clorofila e xantofila) foi separada : Cromatografia Gasosa Éter de petróleo (solvente) CaCO 3 (s) (adsorvente) Mistura de substâncias (amostra) Tempo Diferentes interações Adsorvente / solvente Prof. Rafael Sousa Departamento de Química - ICE rafael.arromba@ufjf.edu.br Notas de aula: CROMATOGRAFIA GASOSA (CG) em Inglês Princípio da cromatografia Interação diferenciada de substâncias diferentes com uma FASE ESTACIONÁRIA e uma FASE MÓVEL Kroma = cor Graphia = escrever (Grego) sólido ou líquido Início da CG: 1952 líquido ou gás Crom. líquida Crom. gasosa : M Tsweet coloriu uma coluna de CaCO 3 com uma mistura de pigmentos vegetais Analisar gases e substâncias voláteis (termicamente estáveis e com PE de até 300 o C) Gás de arraste Amostra (g) FE Componentes separados 1

2 O sinal analítico em CG Resposta do detector Diferentes espécies SAEM DA COLUNA em tempos diferentes: tr (tr= tempo de retenção) Medida em função do tempo CROMATOGRAMA acetaldeído propanal propileter metanol propanol butanol Informações quali e quantitativas: Calibração! Gás de arraste (alta pureza, 99,995%) não interage com a amostra argônio, hélio, hidrogênio e nitrogênio gases inertes compatíveis com os detectores hélio e nitrogênio são os mais usados FILTRO sílica gel ou peneira molecular Garantir a pureza CONTROLADOR DE VAZÃO Manutenção de vazão constante Tempo de retenção Configuração instrumental Controlador de vazão Injetor de amostra Registrador Amostra Injetor - vaporizador C acima do PE do analito menos volátil Coluna Detector Descarte Líquida Introdução direta (ul, ml ou ug *) * Vaporização em injetores próprios Reservatório de gás Forno da coluna Gás Solução Microextração em fase sólida Componentes básicos de um Cromatógrafo gasoso: Cada componente: Função no processo analítico Sólido Extração Extração por Headspace Extração por purga ou aprisionamento (purga recipiente fibra) 2

3 Microextração em fase sólida Headspace Extração por purga ou aprisionamento Separa os constituintes da amostra Aquecimento (Fibra de sílica com revestimento líquido) (enrolada: posicionada dentro do forno) dessorção I N J E T O R Empacotada Aço inox ou Cobre Ф = 3 6 mm L = 0,5 5,0 m FE: sólido ou líq. sobre sól. Material metálico Ф = 0,1 0,5 mm L = m FE: líq. sobre sól. (de alto PE) Capilar DIFERENTES INJETORES (tipo de amostra e concentração): Injetor direto (splitless), Splitter e on column (injeção em coluna fria) FE Polar: polifenóis Apolar: hidrocarbonetos saturados Intermediária : cetonas e ác. carb. MAIS USADA - menor capacidade de amostra - melhor resolução ENTENDENDO O INJETOR split-splitless EFICIÊNCIA DA COLUNA Etapas de equilíbrio entre o soluto na FE e o soluto na FM Número de pratos teóricos: N 2 tr N = 16 W Sinal do detector Tempo de retenção ALGUMAS CARACTERÍSTICAS - Muito utilizado (colunas capilares) - Repetibilidade no modo spliter é menor Quanto maior o número de etapas, mais eficiente é a separação Não implica em rapidez! (Altura do prato (H): H= L / N) L= comprimento da coluna 3

4 Detecção dos componentes conforme saem da coluna UM PICO no cromatograma para CADA SUBSTÂNCIA Posicionado após a coluna 2- Detector por ionização em chama (FID): seletivo - universal - Medida baseada na variação de uma corrente devido à influência de íons e elétrons formados numa chama de H 2 /ar Também fica aquecido (evitar condensação) Universais Respondem para qualquer substância bubina de ignição Eletrodos Diferentes tipos de detectores podem ser usados Seletivos Respondem para substâncias com determinadas propriedades Específicos Respondem para substâncias com determinado elemento ou grupo funcional Ar H 2 (g) Coluna - Destrutivo - Resposta apenas a compostos orgânicos que se ionizam na chama - Não detecta água aplicação importante: poluentes em água 1- Detector de condutividade térmica (TCD): universal - Medida baseada na condutividade térmica de um filamento de W 3- Detector de captura eletrônica (ECD): seletivo - Não destrutivo - Medida baseada na variação de uma corrente de elétrons lentos devido à afinidade dos organohalogenados por elétrons Provenientes da interação de uma fonte radioativa com o gás carregador ( 3 H ou 63 Ni) - Não é destrutivo - Não compatível com gases oxidantes - Menos sensível - Importante para substâncias que não geram sinal em outros detectores, como CO 2 Elétrons são capturados pelos sítios eletronegativos (halogenetos) - APLICAÇÃO IMPORTANTE: determinação de resíduos de pesticidas em amostras ambientais 4

5 Análise quantitativa Necessidade de calibração Quantidades iguais de substâncias diferentes geram picos cromatográficos com áreas diferentes Referências consultadas Skoog, D. A., Holler, F. J.; Nieman, T. A. Principles of Instrumental Analysis 5 th ed., Saunders College Publishing: Philadelphia, 1998 Harris, D. C. Análise Química Quantitativa 7 a ed., LTC Livros Técnicos e Científicos Editora, 2008 Lansas, F. M. Cromatografia em Fase Gasosa 1 a ed., Acta Eventos: São Carlos, 1993 McNair, H. M., Miller, J. M. Basic Gas Chromatography John Wiley & Sons: New York, 1998 Relaciona-se as áreas dos picos com as concentrações correspondentes Análise de PADRÕES e AMOSTRAS nas MESMAS CONDIÇÕES Na internet: Considerações CG: TÉCNICA RELATIVAMENTE SIMPLES MAS exige escolha cuidadosa da configuração instrumental (injetor, coluna, detector) condições instrumentais devem ser otimizadas (vazão do gás, temperatura, necessidade de PI,...) USANDO DETECTORES NÃO DESTRUTIVOS o eluato ainda pode ser reanalisado: acopla-se à saída do detector um outro instrumento (hifenação) Questões para estudo 1- De que forma uma análise cromatográfica permite identificar substâncias orgânicas em uma amostra? 2- Descreva os componentes básicos de um equipamento para cromatografia gasosa e explique, brevemente, a função de cada um deles. 3- Explique como funcionam as análises quantitativas por CG? Ex: GC-MS (Espectrômetro de massas como detector ) Medida baseada na razão massa-carga das substâncias que saem da coluna confirmação de resultados e aumento da sensibilidade 5