Instrumentação/Características Extração por Soxhlet Soxhlet extraction Extração com solvente resfriado Ausência de pressão Extração demorada (6 a 48h) Baixo poder de extração Grande volume extraído (diluição dos analitos) Secar e ressuspender antes da análise Problemas com analitos instáveis (demora) Massa de amostra >10g. Seu uso tem diminuído. Automatizado ou Soxtec Automatizado ou Soxtec Etapas 1) Ebulição (amostra direto no solvente) 2) Enxague (amostra é retirada do solvente) 3) Concentração (o solvente é evaporado e os analitos são concentrados. Mais rápido que o convencional Fluido supercrítico Um fluido supercrítico é formado acima do ponto crítico (temperatura crítica- c e pressão crítica-p c ) Supercritical fluid extraction (SFE) Sólido Região de fluido supercrítico Primeiro relato do fluido supercrítico 1822 pelo Barão de Cagniard de la our Pressão Ponto crítico Percebeu que a separação de fases entre um líquido e um gás desaparecia quando certas substancias eram aquecidas em recipientes fechados emperatura 1
ransição > > > P > P Fluido Supercrítico Propriedades Densidade (kg/m 3 ) Viscosidade(cP) Difusividade (mm 2 /s) 1 0.01 1-10 Fluido Superc. 100-800 0,05-0,1 0,01-0,1 1000 0,5-1,0 0,001 Características importantes do fluido supercrítico: Acima do ponto supercrítico as substâncias apresentam propriedades intermediarias entre gás e líquido. Densidade similar a um líquido Compressibilidade similar a um gás Grande poder de permeação do fluido na amostra Alto rendimento da extração Capacidade de dissolver moléculas não voláteis de alta MM Densidade ajustável A densidade ajustável permite controle da seltividade Mais seletividade que outras extrações com solvente convencionais. Propriedades Difusão maior que da água Aumento das interações moleculares Maior poder de solvatação que do gás (é mais solvente) Dependência das condições de P e Parâmetros físicos para gases, líquidos e fluidos supercríticos Estado Densidade/ g ml -1 Viscosidade dinâmica/ g cm -1 s -1 Coeficiente de difusão/ cm 2 / s -1 (ambiente) 0,0006 0,002 0,0001 0,003 0,1 0,4 Fluido supercrítico 0,2 0,5 0,0001 0,0003 0,0007 (ambiente) 0,6 1,6 0,002 0,03 0,000002 0,00002 2
emperatura, pressão e densidade críticas para alguns solventes Solvente crítica / o C P crítico / MPa d critica / g ml -1 Xenônio 16,6 5,76 1,10 rifluorometano 25,9 4,96 0,52 Clorotrifluorometano 29,0 3,87 0,58 Dióxido de carbono 31,0 7,29 0,47 Óxido nitroso 36,5 7,17 0,45 Hexafluorometano 45,5 3,71 0,74 Clorodifluorometano 96,4 4,85 --- Propano 96,8 4,24 0,22 Amônia 132,4 11,13 0,24 riclorofluorometano 198,0 4,35 --- Água 374,0 21,77 0,30 Fluido supercritico mais utilizado Não toxicidade Não inflamabilidade Não reatividade Obtenção em alto grau de pureza Grande acessibilidade Baixo custo Gasoso à temperatura ambiente Os demais podem substituir o mas com desvantagens devido à problemas ambientais como o clorofuorcarbono, perigo de explosão como óxido nitroso, dentre outros. Desvantagem do Baixa capacidade de dissolver moléculas polares O que fazer? Emprego de co-solventes ou modificadores (solventes orgânicos) Adicionados continuamente no fluxo de SF Alteram o poder de solvatação Favorecimento da dessorção do analito Aumentar a solubilidade do analito Mais utilizados: metanol e acetona Quantidade excessiva pode alterar o ponto crítico para condições drásticas. Concentração ideal 10 % (v/v) 3
: coleta Ext P l g Sep Solvente Parâmetros para otimização Pressão miscibilidade da mistura emperatura -- volatilidade do soluto -- densidade do fluido Adição de modificador - polaridade Condição estática ou dinâmica Vazão do fluido Forma de coleta hreshold pressure Pressão Pressão na qual o soluto começa a se solubilizar no fluido supercrítico Aumento brusco da solubilidade do soluto no SF devido ao aumento da densidade do mesmo até um valor máximo. Depois ocorre ligeira queda da densidade. Controle da pressão garante a seletividade emperatura Natureza da matriz Regra geral Aumento da temperatura a pressão constante Causa diminuição na densidade do SF e portanto do poder de solvatação. Conseqüência: Compostos não voláteis terão sua solubilidade diminuída. Rendimento da extração depende Natureza dos sítios ativos da matriz, superfície específica, porosidade, polaridade e umidade. Quanto menor a granulometria, melhor! Em matrizes naturais (analito fixo a sítios de ligação) o aumento da temperatura causa aumento no rendimento da extração. Levar em consideração a degradação de moléculas termolábeis com o aumento da temperatura Água deve ser menor que 5 % porque favorece o rendimento de extração devido ao inchaço da amostra Se o teor de água for alto baixa eficiência de extração Usar agentes secantes para eliminar o excesso de água. Ex: Hydromatrix, sulfato de magnésio, sulfato de sódio, celite,... Probelmas: Alguns agentes secantes podem causar problemas no restritor 4
Principais vantagens x desvantages da SFE Vantagens Rapidez; Consumo de baixo volume de solventes; Baixa manipulação; Facilidade de automação; Alta seletividade; Existência de equipamentos comerciais; Métodos oficiais (Agencia de proteção ambiental norte americana). Desvantagens Auto custo instrumental; Grande números de parâmetros para otimizar; Laborioso desenvolvimento do método; Condições de extração dependentes da matriz. able 2. Linear range, LOD and LOQ for antioxidants and preservatives in cream produced by SFE in situ derivatization and on-line HS SPME GC MS. Fig. 4. Mass ion chromatogram of S5 produced by SFE in situ derivatization on-line with HS SPME GC MS. 5