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RITA CERDEIRA CROMATOGRAFIA GASOSA MÉTODOS EXPERIMENTAIS EM ENERGIA E AMBIENTE.

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Apresentação em tema: "RITA CERDEIRA CROMATOGRAFIA GASOSA MÉTODOS EXPERIMENTAIS EM ENERGIA E AMBIENTE."— Transcrição da apresentação:

1 RITA CERDEIRA CROMATOGRAFIA GASOSA MÉTODOS EXPERIMENTAIS EM ENERGIA E AMBIENTE

2 RITA CERDEIRA CROMATOGRAFIA GASOSA Princípio Básico Princípio Básico Instrumentação Instrumentação Parâmetros Fundamentais Parâmetros Fundamentais Aplicações Práticas Aplicações Práticas Conclusão Conclusão

3 RITA CERDEIRA PRINCÍPIO BÁSICO Técnica de separação e análise de misturas por interacção dos seus componentes entre uma Fase Estacionária e uma Fase Móvel. Técnica de separação e análise de misturas por interacção dos seus componentes entre uma Fase Estacionária e uma Fase Móvel. Classificação dos métodos cromatográficos: Classificação dos métodos cromatográficos: TIPO FASE MÓVEL FASE ESTACIONÁRIA MECANISMO DE SEPARAÇÃO GasosaGasosa LíquidaPartição SólidaAdsorção LíquidaLíquida LíquidaPartição Sólida Adsorção Troca Iónica Exclusão Molecular

4 RITA CERDEIRA A amostra é injectada (injector da amostra) e arrastada pela fase móvel (gás arrastador) através da coluna que contém a fase estacionária (coluna CG aquecida), onde ocorre a separação da mistura. As substâncias separadas saem da coluna dissolvidas na fase móvel e passam por um detector que gera um sinal eléctrico proporcional à quantidade de material separado. A amostra é injectada (injector da amostra) e arrastada pela fase móvel (gás arrastador) através da coluna que contém a fase estacionária (coluna CG aquecida), onde ocorre a separação da mistura. As substâncias separadas saem da coluna dissolvidas na fase móvel e passam por um detector que gera um sinal eléctrico proporcional à quantidade de material separado. INSTRUMENTAÇÃO – Mecanismo de Separação

5 RITA CERDEIRA Cilindro de gás Injector da amostra Coluna CG aquecida Detector Registrador Exemplo de um cromatograma INSTRUMENTAÇÃO Cromatograma

6 RITA CERDEIRA ISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel CARACTERÍSTICAS da FASE MÓVEL, OU GÁS DE ARRASTE: Inerte não interage nem com a amostra, nem com a fase estacionária, apenas transporta a amostra através da coluna. Inerte não interage nem com a amostra, nem com a fase estacionária, apenas transporta a amostra através da coluna. Puro isento de impurezas que possam contaminar a amostra, ou gerar ruído no sinal. Puro isento de impurezas que possam contaminar a amostra, ou gerar ruído no sinal. Compatível com o Detector Compatível com o Detector Exemplos – H 2, N 2, He Exemplos – H 2, N 2, He

7 RITA CERDEIRA ALIMENTAÇÃO DO GÁS DE ARRASTE ISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel Cilindro de gás Regulador de pressão primário Filtros Regulador de Caudal Medidor de Caudal Regulador de pressão secundário

8 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra Injecção instantânea - evita diminuir a eficiência da coluna Injecção instantânea - evita diminuir a eficiência da coluna Vaporização simultânea para todos os componentes da amostra - evita a decomposição da mesma Vaporização simultânea para todos os componentes da amostra - evita a decomposição da mesma –Regra Geral: temperatura do injector 50ºC acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil Injecção lenta Injecção instantânea CARACTERÍSTICAS da INJECÇÃO da AMOSTRA:

9 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra INJECTOR:

10 RITA CERDEIRA 1 - Ponta da agulha da microseringa é introduzida no início da coluna. INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra Volume injectado – depende da coluna, do detector e do estado físico da amostra 2 - Amostra injectada e vaporizada instantaneamente no início da coluna. 3 - Plug de vapor de amostra forçado pelo gás de arraste a fluir pela coluna.

11 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária FASE ESTACIONÁRIA: Líquido depositado sobre superfícies de: Líquido depositado sobre superfícies de: Tubos finos – colunas capilares Sólidos – colunas empacotadas

12 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária CARACTERÍSTICAS da FASE ESTACIONÁRIA: Características próximas das dos solutos a serem separados Características próximas das dos solutos a serem separados Selectividade, deve ser um bom solvente diferencial dos componentes da amostra Selectividade, deve ser um bom solvente diferencial dos componentes da amostra Quimicamente inerte relativamente à amostra Quimicamente inerte relativamente à amostra Pouco viscosa Pouco viscosa Pura Pura Parafinas – apolares Parafinas – apolares Fases estacionárias utlizadas: Poliglicóis – polares Poliglicóis – polares Poliésteres – polares Poliésteres – polares Volatilidade baixa (ponto de ebulição 200ºC acima da temperatura máxima a utilizar) Volatilidade baixa (ponto de ebulição 200ºC acima da temperatura máxima a utilizar) Estabilidade térmica Estabilidade térmica Silicones – cobrem ampla faixa de polaridade Silicones – cobrem ampla faixa de polaridade

13 RITA CERDEIRA CARACTERÍSTICAS DAS COLUNAS: CAPILARESEMPACOTAMENTO DiâmetroComprimentoMaterial Fase estacionária 0.10 a 0.50 mm 5 a 100 m Vidro, aço É depositada como filme, aplicado directamente às paredes do tubo 3 a 6 mm 0.5 a 5 m Vidro ou metal É depositada como filme, sobre partículas de um suporte adequado INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária

14 RITA CERDEIRA MECANISMO DE SEPARAÇÃO: INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária A amostra atinge a fase estacionária sendo parte absorvida e estabelece-se um equilíbrio entre esta parte e uma outra que permanece na fase gasosa, que por sua vez continua no gás A amostra atinge a fase estacionária sendo parte absorvida e estabelece-se um equilíbrio entre esta parte e uma outra que permanece na fase gasosa, que por sua vez continua no gás de arraste até estabelecer o equilíbrio. O gás de arraste atinge a fase estacionária, o que leva a amostra a entrar novamente neste para restabelecer o equilíbrio. de arraste até estabelecer o equilíbrio. O gás de arraste atinge a fase estacionária, o que leva a amostra a entrar novamente neste para restabelecer o equilíbrio.

15 RITA CERDEIRA VANTAGENSDESVANTAGENS Empacotamento Mais económica Mais económica Maior capacidade de carga Maior capacidade de carga Maior quantidade de amostra Maior quantidade de amostra Se o material de enchimento não for colocado na coluna de forma compacta e uniforme, os espaços vazios resultantes funcionarão como câmaras de diluição da amostra. Se o material de enchimento não for colocado na coluna de forma compacta e uniforme, os espaços vazios resultantes funcionarão como câmaras de diluição da amostra. Menor eficiência Menor eficiência Análise mais lenta Análise mais lenta Capilares Maior comprimento => maior eficiência Maior comprimento => maior eficiência Separação de misturas complexas Separação de misturas complexas Análise mais rápida Análise mais rápida Maior separação Maior separação Capacidade de processamento da amostra inferior. Satura rapidamente. Capacidade de processamento da amostra inferior. Satura rapidamente. Menor quantidade de amostra Menor quantidade de amostra INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária

16 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Examinam continuamente o material, gerando um sinal na passagem de substâncias que não o gás de arraste Examinam continuamente o material, gerando um sinal na passagem de substâncias que não o gás de arraste Dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela coluna. Dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela coluna.

17 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Resposta rápida e linear Resposta rápida e linear CARACTERÍSTICAS dos DETECTORES: Ser altamente sensível Ser altamente sensível Boa estabilidade durante grandes intervalos de tempo Boa estabilidade durante grandes intervalos de tempo Responder a uma grande variedade de compostos Responder a uma grande variedade de compostos

18 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Quantidade mínima detectável – Massa de um composto que gera um pico 3 X > ruído Quantidade mínima detectável – Massa de um composto que gera um pico 3 X > ruído PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO:

19 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO: Sensibilidade – Relação entre a área do pico e a massa de composto Sensibilidade – Relação entre a área do pico e a massa de composto Velocidade de resposta – Tempo decorrido entre a entrada do composto no detector e a geração do sinal eléctrico Velocidade de resposta – Tempo decorrido entre a entrada do composto no detector e a geração do sinal eléctrico

20 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Universais – Geram um sinal para qualquer composto Universais – Geram um sinal para qualquer composto Classificação Selectivos – Geram um sinal apenas compostos com determinadas características Selectivos – Geram um sinal apenas compostos com determinadas características Específicos – Geram um sinal para compostos que tenham um determinado elemento na sua estrutura Específicos – Geram um sinal para compostos que tenham um determinado elemento na sua estrutura

21 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores TIPOS de DETECTORES: FID - Detector de Ionização de Chama FID - Detector de Ionização de Chama TCD - Detector de Condutividade Térmica TCD - Detector de Condutividade Térmica ECD - Detector de Captura de Electrões ECD - Detector de Captura de Electrões FDP - Detector Fotométrico de Chama FDP - Detector Fotométrico de Chama GAMA E SENSIBILIDADE DOS DETECTORES EM CG

22 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Condutividade Térmica - Universal, não destrói a amostra Aplica-se para a separação de compostos (ex. Gases nobres) Aplica-se para a separação de compostos (ex. Gases nobres) Filamento Entrada de Gás Célula de referência

23 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Captura de Electrões - Selectivo Aplica-se na separação de compostos halogenados Aplica-se na separação de compostos halogenados Ânodo Coluna cromatográfica Cátodo Cavidade Saída de gases

24 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Ionização de Chama – Universal Utilizado para compostos com ligações C-H (orgânicos) Utilizado para compostos com ligações C-H (orgânicos) Ar H2H2 Coluna

25 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector Fotométrico de Chama - Específico Utilizado para compostos com enxofre ou fósforo Utilizado para compostos com enxofre ou fósforo

26 RITA CERDEIRA INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Comparação entre TCD e FID

27 RITA CERDEIRA PARÂMETROS FUNDAMETAIS TEMPO DE RETENÇÃO AJUSTADO, t R e SELECTIVIDADE, α : t R – Tempo de retenção t M – Tempo mínimo de retenção de um composto que não interaja com a fase estacionária t R – Tempo de retenção ajustado

28 RITA CERDEIRA PARÂMETROS FUNDAMETAIS EFICIÊNCIA – Capacidade de separação com o mínimo de dispersão do composto Separação ineficiente dos compostos e menor detectabilidade Tempo Dispersão do composto

29 RITA CERDEIRA PARÂMETROS FUNDAMETAIS EFICIÊNCIA – Pode ser quantificada pelo NÚMERO DE PRATOS TEÓRICOS (comprimento de coluna necessário para se estabelecer o equilíbrio): Quanto maior o n, mais eficiente é a coluna Quanto maior o n, mais eficiente é a coluna

30 RITA CERDEIRA APLICAÇÕES PRÁTICAS QUIMICA: QUIMICA: –Determinação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantes em alimentos INDÚSTRIA: INDÚSTRIA: –Monitorização de processos industriais SAÚDE: SAÚDE: –Análises dos constituintes do sangue –Análise forense AMBIENTE: AMBIENTE: –Determinação de resíduos de pesticidas em produtos alimentares, águas ou esgotos –Determinação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, solos ou rios –...

31 RITA CERDEIRA CONCLUSÃO A importância principal deste método é a de conseguir obter separação de misturas complexas A importância principal deste método é a de conseguir obter separação de misturas complexas Para uma análise quantitativa ou qualitativa deve-se associar a este método outro método analítico como por exemplo: Para uma análise quantitativa ou qualitativa deve-se associar a este método outro método analítico como por exemplo: Espectrometria de massa Espectrometria de massa Espectrometria por absorção de infravermelhos Espectrometria por absorção de infravermelhos Espectrometria de emissão atómica Espectrometria de emissão atómica

32 RITA CERDEIRA REFERÊNCIAS McNair, H.M.; Miller, J.M., "Basic Gas Chromatography". John Wiley & Sons, Nova Iorque, McNair, H.M.; Miller, J.M., "Basic Gas Chromatography". John Wiley & Sons, Nova Iorque, Bonato, P.S., C.H.; Bonato, P.S.; Braga, G.L., "Introdução a Métodos Cromatográficos". 6a edição, Editora da Unicamp, Campinas, Bonato, P.S., C.H.; Bonato, P.S.; Braga, G.L., "Introdução a Métodos Cromatográficos". 6a edição, Editora da Unicamp, Campinas, Gonçalves, M.L., Métodos Instrumentais para a Análise de Soluções. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1983 Gonçalves, M.L., Métodos Instrumentais para a Análise de Soluções. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, Alias/Homepage Alias/Homepage Alias/Homepage Alias/Homepage


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