Cromatografia a Gás-Princípios-Instrumentação e Aplicações

CROMATOGRAFIA A GÁS 2º Semestre 2025 Quais misturas podem ser separadas por CG Misturas cujos constituintes sejam VOLÁTEIS OU VOLATILIZÁVEIS para uma substância qualquer poder ser arrastada por um fluxo de um gás ela deve ser dissolvida pelo menos parcialmente nesse gás DE FORMA GERAL CG é aplicável para separação e análise de misturas cujos constituintes tenham PONTOS DE EBULIÇÃO de até 300oC e que termicamente estáveis forno Detector injeção Cilindro de nitrogênio Coluna Registrador Cromatografia a gás Cromatografia a gás Temperatura da coluna constante isotérmica Temperatura variável programada melhora a separação e reduz o tempo de análise TEMPO TEMPERATURA tINI tFIM TINI TFIM R Parâmetros de uma programação de temperatura TINI Temperatura Inicial TFIM Temperatura Final tINI Tempo Isotérmico Inicial tFIM Tempo Final do Programa R Velocidade de Aquecimento O Cromatógrafo a Gás 1 2 3 4 6 5 1 Reservatório de Gás e Controles de Vazão Pressão 2 Injetor Vaporizador de Amostra 3 Coluna Cromatográfica e Forno da Coluna 4 Detector 5 Eletrônica de Tratamento Amplificação de Sinal 6 Registro de Sinal Registrador ou Computador Observação destacados temperatura controlada Cromatografia a gás Vantagens Alta sensibilidade até pg 1012 g Análise rápida Desvantagens As amostras devem ser estáveis termicamente ou voláteis Se não forem devese formar um derivado Não pode ser utilizada em escala preparativa INSTRUMENTAÇÃO Parâmetros de Injeção TEMPERATURA DO INJETOR Deve ser suficientemente elevada para que a amostra vaporizese imediatamente mas sem decomposição Regra Geral Tinj 50oC acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil VOLUME INJETADO Depende do tipo de coluna e do estado físico da amostra COLUNA Amostras Gasosas Amostras Líquidas capilar 025 mm 0001 ml 01 mL 001 L 3 L Sólidos convencionalmente se dissolve em um solvente adequado e injetase a solução INSTRUMENTAÇÃO Microsseringas para Injeção LÍQUIDOS Capacidades típicas 1 L 5 L e 10 L êmbolo corpo pirex agulha inox 316 Microseringa de 10 L INSTRUMENTAÇÃO Colunas Definições Básicas CAPILAR 01 a 05 mm L 5 m a 100 m Paredes internas recobertas com um filme fino fração de m de FE líquida ou sólida Detector por Ionização de Chama FID Detector de ionização de chama FID ou DIC consiste em uma chama de hidrogênio H2 ar e um prato coletor O efluente passa da coluna do CG através da chama a qual divide em moléculas orgânicas e produz íons Os íons são recolhidos em um eletrodo negativo e produzem um sinal elétrico INSTRUMENTAÇÃO Detector ANÁLISE GC PETRÓLEO Peak 1 butane Peak 2 2methylbutane Peak 3 hexane Peak 4 benzene Peak 5 2methylhexane ANÁLISE QUALITATIVA Conceitos Gerais Fontes de Informações Qualitativas TEMPO DE RETENÇÃO Uso de dados de retenção de um analito para sua identificação e comparação com padrão autêntico Identificação individual das espécies contidas na amostra Determinação da identidade da amostra propriamente dita Aplicações Qualitativas de CG tR TEMPO DE RETENÇÃO Fixas as condições operacionais o tempo de retenção de um analito é uma constante AMOSTRA PADRÃO Comparação de cromatogramas da amostra e de uma solução padrão do analito suspeito Comparação de tR usando dopagem spiking da amostra com o analito suspeito aumento da confiabilidade de identificação Amostra complexa incerteza nos tR medidos pode levar a identificação errônea Comparação com cromatograma da amostra dopada permite identificação mais confiável do desconhecido CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA CLAE High Performance Liquid Chromatography HPLC Cromatografia Líquida de Alta Eficiência CLAE Definição Sistema de cromatografia em que a fase estacionária material especialmente preparado está contida em tubos de aço e a fase móvel é eluída sob altas pressões Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Vantagens FE é utilizada várias vezes Versatilidade único requisito é a solubilidade da amostra na FM Tempo reduzido de análise Alta resolução Boa para análise qualitativa Parâmetros para identificação tR espectro de absorção no UV detector de arranjo de diodos espectro de massas Bons resultados quantitativos desvios inferiores a 5 Boa detectabilidade Absorção UVVis de λ variável 1010 g Fluorescência 1012 g Automação Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Desvantagens Alto custo do equipamento Alto custo de manutenção do equipamento Não existe um detector universal com boa detectabilidade e baixo custo Índice de refração baixa detectabilidade 106 g pouco estável Espectrômetro de massas US 150000 Experiência do operador 19 Fase normal F Estacionária mais polar que F Móvel Fase reversa F Estacionária menos polar que F Móvel Mecanismo de separação cromatográfica FASE NORMAL fase estacionária polar XCl Quando se utiliza silicagel derivatizada com grupos polares fenila ciano amino diol tais fases estacionárias podem ser utilizadas tanto para cromatografia em modo normal fase estacionária polar à eluente apolar ou em fase reversa fase estacionária apolar à eluente polar R CN Diol Fenila NH2 FASE REVERSA Fase estacionária de baixa polaridade C2 C4 C8 C18 R C2 C4 C8 E C18 XCl Modo de HPLC mais utilizado 80 compostos não iônicos compostos polares a mediatamente apolares Sistema de CLAE Fase Móvel Características FASE NORMAL FASE REVERSA Polaridade da Fase Estacionária alta baixa Polaridade da Fase Móvel baixa alta Ordem de eluíção da amostra polar polar polar polar Efeito do aumento da polaridade da FM Reduz os tempos de retenção Aumento dos tempos de retenção Sistemas de solventes mais utilizados Fase reversa solventes com uma polaridade razoável geralmente MeOHH2O ACNH2O Substâncias mais polares eluem primeiro Fase normal solventes com uma polaridade menor geralmente hexano AcOEt hexano CH2Cl2 hexanoclorofórmio ou tolueno ou benzeno no lugar do hexano Substâncias menos polares eluem primeiro Métodos de eluição Gradiente proporção de solventes variável durante a corrida MeOH H2O 4060 até 8020 Isocrática proporção de solventes constante da fase móvel MeOH H2O 5050 COLUNAS CROMATOGRÁFICAS tubo aço inoxidável 316 tratado contém FE colunas capilares e nano tubos de sílica fundida Coluna guarda précoluna C18 5 µm Coluna analítica C18 250 x 46mm x 5µm Coluna semipreparativa C18 250 x 212mm x 10µm DETECTORES Função do detector identificar a presença de substâncias de interesse que estejam eluindo da coluna cromatográfica Característica desejáveis alta sensibilidade e baixo limite de detecção ampla faixa de linearidade confiável e reprodutível fácil de operar e manter informação qualitativa e quantitativa não destruição do soluto insensibilidade a mudanças na FM e de T resposta rápida e linear a alterações das concentrações dos solutos baixo nível de ruído Instrumentação para CLAE Detectores Classificação Dispositivos que geram um sinal elétrico proporcional à quantidade eluída de um analito UNIVERSAIS Geram sinal para qualquer substância eluída SELETIVOS Detectam apenas substâncias com determinada propriedade físicoquímica Sistema de CLAE Detector UV de Arranjo de Fotodiodos Reservoir Pump Injector Column Data System Detector Detectores Absorção Fotométrico λ fixo Espectrofotométrico λ variável Espectrofotométrico por arranjo de diodos Índice de Refração Fluorescência Espalhamento de Luz Espectrometria de Massas Dicroísmo Circular Eletroquímico 70 de análises publicadas utilizam HPLC com detectores UVVis