Métodos Cromatográficos

Cromatografia A cromatografia é um método de separação em que os compostos da amostra são separados de acordo com as suas diferentes interações com a fase móvel e a fase estacionária.

coluna cromatográfica Fase estacionária: Fase que se mantém fixa na coluna coluna cromatográfica Fase móvel: Transporta a amostra através da fase estacionária conforme flui pela coluna líquido e gás

Objetivos da cromatografia: Separar, identificar e quantificar analitos em amostras

Cromatografia Liquida Coluna Cromatografia Liquida Cromatografia a gás LC, CLAE, HPLC CG, GC

História da Cromatografia Mikhael S. Tswett: Criador da técnica cromatográfica (1906) Estudos de pigmentos vegetais

Processo cromatográfico

Cromatografia em fase gasosa 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. Cromatograma Cilindro de gás Injector da amostra Detector Registrador Coluna CG aquecida

Que tipo de amostra pode ser analisada por GC? Compostos orgânicos: - Volátil (20 – 300 ºC) Termicamente estável

Componentes do cromatógrafo gasoso

Cromatograma - Gráfico obtido pela análise cromatográfica - Tempo de retenção: tempo em que o pico alcança sua intensidade máxima

Separação em cromatografia em fase gasosa Separação ocorre na coluna: Os compostos são separados por se deslocarem de modo diferente na coluna Duas fases são envolvidas: Fase estacionária Fase móvel (gás de arraste)

Fatores que afetam a separação Estrutura química dos analitos Fase estacionária Temperatura da coluna

Instrumentação do CG (GC) Fase móvel Injetor Coluna Detector

Fase móvel: Gás 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. Puro isento de impurezas que possam contaminar a amostra, ou gerar ruído no sinal. Compatível com o Detector Exemplos – H2, N2, He,Ar e Ar sintetico H2: inflamável

Injetor Parte do cromatógrafo onde a amostra é introduzida - Vaporiza a amostra (solvente e analitos) - Mistura do vapor da amostra com a fase móvel (gás de arraste) - Transfere vapor para dentro da coluna

Injetor - Câmara de aquecimento - Injetor liner/glass liner - Fluxo de gás

Tipos de Injetores - Injetor por vaporização: Amostra é injetada e vaporizada numa câmara constantemente aquecida Injetor split/splitless Injetor com temperatura programada de vaporização Amostra é injetada numa câmara onde a temperatura é programada - Injetor on-column Amostra introduzida diretamente na coluna

Tipos de injetores

Coluna capilar e coluna empacotada Tipos de colunas: Coluna capilar e coluna empacotada

Coluna capilar Coluna empacotada 23

Tipos de colunas capilares

CARACTERÍSTICAS DAS COLUNAS: CAPILARES EMPACOTAMENTO Diâmetro Comprimento Fase estacionária 0,10 a 0,50 mm 5 a 100 m É depositada como filme, aplicado directamente às paredes do tubo 3 a 6 mm 0,5 a 5 m É depositada como filme, sobre partículas de um suporte adequado

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

Seleção da fase estacionária Escolha a fase estacionária que mais se assemelha em polaridade aos analitos - Análise de compostos apolares – coluna apolar (ex. Rtx -1) - Análise de compostos polares – coluna polar (ex. StabilWAX)

Polaridade dos solutos

Fase estacionária

Fase estacionária - Metil

Fase estacionária – Fenilmetil

Fase estacionária – Cianopropilfenil

Fase estacionária – trifluoropropil

Fase estacionária – polietilenoglicol

MECANISMO DE SEPARAÇÃO: 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.

Programação de temperatura em CG A forma mais simples (e mais utilizada) de afetar a separação Isoterma: temperatura constante Gradiente: Temperatura varia durante a análise

Detectores Dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela coluna Examinam continuamente o material, gerando um sinal na passagem de substâncias que não o gás de arraste Quantidade do elemento é medida no sinal detectado em função do tempo

Características dos Detectores Resposta rápida e linear Ser altamente sensível Boa estabilidade durante grandes intervalos de tempo Responder a uma grande variedade de compostos

Tipos de Detectores para CG

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

Detectores

Detector de Condutividade Térmica (TCD) Detecção de todos os compostos exceto o gás de arraste Principais exemplos de aplicação: Análise de gás Análise de água, formaldeído e ácido fórmico

Detector de Condutividade Térmica (TCD)

Detector por Ionização por Chama (FID) Detecção de QUASE todos compostos orgânicos Exceto: CO, CO2, HCHO (formaldeído) Principais aplicações: Análise de composição de gasolina, gorduras saturadas, gorduras insaturadas e trans

Detector por Ionização por Chama (FID)

Comparação entre TCD e FID

Detector Termiônico de Chama (FTD) Detector Nitrogênio Fósforo (NPD) Alta seletividade e alta sensibilidade para compostos orgânicos nitrogenados e fosforados Principais aplicações: Análise farmacêutica, pesticidas organo-nitrogenados e pesticidas organo-fosforados

Detector Nitrogênio Fósforo (NPD)

Detector por Captura de Elétron (ECD) Alta seletividade e alta sensibilidade aos compostos eletrofílicos (compostos orgânicos halogenados, organo metálicos e dicetonas) - Equipado com radioisótopo, é necessário obter documentação de aprovação de uso/ instalação Principais aplicações: Análise ambiental Resíduos de PCB, pesticidas clorados VOC clorado em águas residuais Mercúrio orgânico no ambiente

Detector por Captura de Elétron (ECD)

Cromatograma – Parâmetros Fundamentais Tempo de retenção (tR): Tempo que o analito permanece dentro da coluna, sendo medido desde o momento da introdução da amostra no sistema até o momento do ponto máximo do sinal do pico. Tempo morto (to): Tempo necessário para a eluição de analitos não retidos na coluna. A: Area

Cromatograma – Parâmetros Fundamentais EFICIÊNCIA – Capacidade de separação com o mínimo de dispersão do composto Separação ineficiente dos compostos e menor detectabilidade Separação eficiente dos compostos e maior detectabilidade Tempo

Aplicações

Análise dos Dados em cromatrografia

Análise qualitativa

Análise quantitativa

O que é quantificação?

Método do padrão externo

Método do padrão externo

Método do padrão interno

Método do padrão interno

Método do padrão interno