Regras práticas – FM Características físico-químicas:

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1 Regras práticas – FM Características físico-químicas:
Fases estacionárias quimicamente ligadas a base de sílica são solúveis em pH altos, e as ligações tipo siloxano são suscetíveis ao ataque ácido, com perda da FE quimicamente ligada – recomenda-se o uso de FM no intervalo de 2 < pH < 8, quando a FE é baseada na sílica; A baixa viscosidade da FM é muito importante na eficiência da separação, porque a viscosidade influi no efeito de transferência de massas do soluto entre a FE e a FM. Quanto maior a viscosidade da FM, menor é a velocidade de transferência de massas, menor a eficiência, menor a permeabilidade da coluna e maior a pressão. Normalmente escolhem-se solventes com viscosidades na faixa de 0,4 a 0,5 mPa.s, ou aumenta-se a temperatura da separação a fim de diminuir a viscosidade da FM;

2 Regras práticas – FM Características físico-químicas:
A viscosidade e o ponto de ebulição estão relacionados, assim, quanto menor a viscosidade, menor o ponto de ebulição. O ponto de ebulição do solvente deve estar entre 20 e 50 C acima da temperatura de separação, evitando a formação de bolhas na coluna ou no detector e a alteraçãoda composição da FM, mas facilitando a evaporação da FM, caso se necessite fazer análises posteriormente; Evitar a utilização de solventes clorados que podem liberar fosgeno (COCl2), um gás tóxico, quando submetidos ao descarte por incineração, ou HCl, que ataca o aço inoxidável, causando corrosão do sistema cromatográfico durante a sua utilização;

3 Efeito dos fatores de capacidade (k’) e de seletividade () na resolução
Quando dois compostos se movem através de uma coluna de forma muito semelhante, no cromatograma eles poderão ser representados por picos muito próximos, podendo inclusive se confundir, como já foi visto ; Uma coluna eficiente é aquela capaz de separar esses compostos, ou seja, aquela capaz de resolver esses picos. As equações que relacionam a resolução com as constantes de equilíbrio das reações que regem as distribuições das espécies entre a fase móvel e a fase estacionária, representadas pelos fatores de capacidade e seletividade são:

4 Efeito dos fatores de capacidade (k) e de seletividade () na resolução
Assumindo que estamos lidando com compostos 1 e 2 que apresentam tempos de retenção tão próximos que podemos assumir que w1 = w2 » w. É possível expressar a equação de resolução com termos relacionados à eficiência, representada pelo número de pratos, N, à distribuição dentro da coluna, representada pelo fator de capacidade ou retenção, k, e à seletividade, : Mudanças nesses três termos geram mudanças na resolução e, consequentemente, na separação.

5 Efeito dos fatores de capacidade (k) e de seletividade () na resolução
Também é interessante obter uma equação que relacione o número de pratos teóricos necessário para se conseguir uma determinada resolução (ou separação). Isso pode simplesmente ser feito através de um rearranjo da última equação, resultando : Esse número é útil na determinação do comprimento da coluna necessário para conseguir uma boa separação. 2

6 Efeito da resolução no tempo de retenção
Um dos objetivos de uma análise cromatográfica é conseguir uma separação clara dos compostos da mistura analisada (ou seja, uma boa resolução) no mínimo de tempo possível (ou seja, com tempos de retenção os menores possíveis). É interessante, portanto, chegar a uma equação que relacione o tempo de retenção e a resolução, de forma a podermos avaliar quais os efeitos das variações de condições de operação em ambos. O tempo de duração de uma análise é dado pela tempo de retenção do componente que se move mais lentamente ao longo da coluna. Chamando esse componente de 2, e a expressão que relaciona esses dois parâmetros é:

7 Otimização do desempenho
As equações a seguir podem servir de “guias” para a escolha das condições operacionais que devem ser empregadas para que os objetivos de uma boa análise sejam atingidos : uma separação nítida com o mínimo de tempo de análise. As duas equações são compostas por três termos:

8 Otimização do desempenho
(a) o primeiro termo é relacionado com efeitos cinéticos que podem levar ao alargamento dos picos no cromatograma ( N ou H/ ); (b) o segundo termo está relacionado com a termodinâmica dos constituintes a serem separados, e é um termo de seletividade que só depende das propriedades dos compostos analisados; (c) o terceiro termo também está relacionado com a termodinâmica dos constituintes, e é um termo de seletividade que depende das propriedades tanto dos compostos analisados quanto da coluna.

9 Variação em N ou H Uma forma evidente de aumentar a resolução de uma coluna é aumentar o número de pratos teóricos. Se isso for feito simplesmente pelo aumento do comprimento da coluna, normalmente o tempo de ensaio aumenta muito. É, portanto, muito mais interessante tentar alterar condições de operação que levem a uma diminuição da altura equivalente a um prato.

10 Variação em N ou H H pode ser alterado através de mudanças na:
vazão da fase móvel; no tamanho de partículas da fase estacionária (que leva a mudanças nas características de escoamento da fase móvel); na viscosidade da fase móvel (e, portanto, por alterações na temperatura de operação, que afetam a viscosidade); e na espessura de filme de líquido recobrindo a superfície da fase estacionária (caso a fase estacionária seja constituída por esse conjunto fase sólida-líquido adsorvido). O efeito do aumento de N na melhoria da resolução, quando feito de forma adequada (que mantém ou altera muito pouco o tempo de retenção), pode ser visto na Figura.

11 EFEITO DE k, a e N NA SEPARAÇÃO
B inicial varia k aumenta a aumenta N

12 Variação no fator de capacidade (k)
Frequentemente a separação pode ser bastante melhorada através da manipulação do fator de capacidade. Um aumento no fator de capacidade geralmente melhora a resolução, porém com aumento do tempo de análise. A próxima Figura apresenta dois gráficos mostrando as variações da resolução e do tempo de análise com o fator de capacidade, utilizando as equações vistas, modificadas, apresentadas abaixo, com todos os termos que não contém kB englobados nos termos Q e Q’, assumidos como se mantendo aproximadamente constantes.

13 Variação no fator de capacidade (k)
Frequentemente a separação pode ser bastante melhorada através da manipulação do fator de capacidade. Um aumento no fator de capacidade geralmente melhora a resolução, porém com aumento do tempo de análise. A próxima Figura apresenta dois gráficos mostrando as variações da resolução e do tempo de análise com o fator de capacidade, utilizando as equações vistas, modificadas, apresentadas abaixo, com todos os termos que não contém kB englobados nos termos Q e Q’, assumidos como se mantendo aproximadamente constantes.

14 Variação no fator de capacidade (k)
Pela observação da Figura fica claro que valores de kB maiores de 10 devem ser evitados, uma vez que levam a ganhos muito pequenos em resolução com grandes aumentos de tempo de análise, o mesmo ocorrendo para valores de k muito pequenos, uma vez que a resolução nesses casos cai muito. O mínimo na curva do tempo ocorre para um valor de kB da ordem de 2. Dessa forma, valores adequados de k’B, que proporcionam boa resolução com tempos de análise curtos se situam na faixa de 1-5. De qualquer modo, melhorias na resolução com frequência acarretam um pouco de aumento no tempo de análise, como pode ser visto na Figura. Figura 7 – Efeito do fator de capacidade k’B na resolução e no tempo de retenção. É assumido que Q e Q’ permanecem aproximadamente constantes com as variações em k’B. As equações são dadas acima.

15 Variação no fator de capacidade (k)
Normalmente, a maneira mais fácil de melhorar a resolução é através da otimização do valor de k. Para fases móveis gasosas, k geralmente é alterado através do aumento da temperatura. Para fases móveis líquidas, a mudança na composição do solvente frequentemente permite manipular k de forma a conseguir melhores separações. Um exemplo desse procedimento pode ser visto na próxima Figura.

16 Variação no fator de capacidade (k)

17 Variação no fator de seletividade (  )
Quando o valor de  é próximo de um, a otimização dos valores de k e um aumento em N não é suficiente para se garantir uma separação satisfatória num tempo curto. Nessas circunstâncias, deve-se tentar conseguir aumentar  mantendo o valor de k dentro da faixa ótima de 1-10. Pode-se tentar conseguir isso : através de mudanças na composição da fase móvel; mudando o pH da fase móvel – muito interessante para separações envolvendo ácidos e/ou bases; mudando a composição da fase estacionária – opção normalmente menos conveniente que as anteriores, mas muito eficiente, podendo ser tentada caso o laboratório possua várias colunas diferentes à disposição para instalação no cromatógrafo;

18 Variação no fator de seletividade (  )
mudando a temperatura da coluna – isso funciona bem em cromatografia de troca iônica, mas tem pouco efeito no aumento do valor de a para cromatografia líquido-líquido e líquido-sólido; partindo para o uso da incorporação de compostos especiais à fase estacionária – um exemplo bem conhecido é o da separação de olefinas com o uso de uma fase estacionária sólida inorgânica impregnada com sais de prata, que leva à formação de complexos entre íons prata e compostos orgânicos insaturados.