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ANLISE INSTRUMENTAL

CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

2o SEMESTRE 2018

Prof. Dr. Antnio Aaro Serra Profa. Dra. Jayne Carlos de Souza Barboza

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CROMATOGRAFIA

CROMATOGRAFIA GS(CG)

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CROMATOGRAFIA GERAL - CLC

A. Cromatografia Planar A.1.Cromatografia em Papel (CP) A.2.Cromatografia em Camada Fina (CCF).

B.Cromatografia em Coluna B.1.Cromatografia Gs B.2.Cromatografia Lquida

B.2.1.Cromatografia Lquida Clssica (CLC)(em Vidro a Presso Ambiental)

B.2.2.Cromatografia Lquida de Alta Presso e Alta Eficincia (CLAE ou HPLC)

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CG - COLUNA

PLANO DE AULA: INTRODUO EQUIPAMENTO GASES ESPECIAIS COLUNA/FORNO FASE MVEL (FM) FASE ESTACIONRIA (FE) DETALHAMENTO MECANISMO DE SEPARAO DETECTORE INJETORES DESENHO (COLUNA/SEPARAO/DETECO) PRATOS TERICOS ANLISE BIBLIOGRAFIA

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CG COLUNA - INTRODUO

importante ressaltar que Absoro diferente de Adsoro . Na Absoro , uma substancia se infiltra na outra, enquanto que a Adsoro apenas superficial .

ABSORO ADSORO

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CG COLUNA - INTRODUO

Fonte adaptada: Collins, C. H. et al. . Fundamentos de cromatogrfia , 5 ed., Ed. UNICAMP, 2006.

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CG COLUNA - INTRODUO

.

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CG COLUNA - INTRODUO

PRINCIPAIS TIPOS DE CROMATOGRAFIA CP Cromatografia em Papel CCD Cromatografia em Camada Delgada(TLC) CCV Cromatografia em coluna de vidro CG Cromatografia a Gs (CG) CL Cromatografia Lquida (HPLC) CS Cromatografia Supercrtica CE Cromatografia por Excluso CTI Cromatografia de Troca Inica (CI) CB Cromatografia de Bioafinidade Entre Outras

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CG COLUNA - INTRODUO

PRINCIPAIS TIPOS DE CROMATOGRAFIA

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CG COLUNA - INTRODUO

CUSTOS RELATIVOS: Cromatografia Planar :

Cromatografia em Papel (CP) - Baixo Custo; Cromatografia em Camada Delgada Baixo Custo

Cromatografia em Coluna: Cromatografia em Lquida Clssica (CLC): Baixo

Custo Cromatografia a gs (CG): Mdio custo Cromatografia de alta Eficincia (CLAE): Alto Custo

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CG COLUNA - INTRODUO

APLICAO: Agricultura (Pecuria, Veterinria) Alimentcia Cosmticos (Higiene, Perfumes) Farmacutica (Farmacos) Medicina (Hospitais e Clinicas) Meio Ambiente (Resduos, guas) Petroqumica (Derivados) Embalagens Minerao Produtos Naturais (fragncias, essncias, princpios

ativos) Qumica (matria-prima, catalisadores, aditivos) Entre outros

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CG COLUNA - INTRODUO FORAS QUE ATUAM CG: A diferena na magnitude dessas foras que

determina a resoluo e portanto a separao dos solutos individuais.

As foras elementares que agem sobre as molculas so de cinco tipos :

1) Foras de disperso de London ou foras de Van der Waals; 2) Interaes de dipolo induzido; 3) Ligaes de hidrognio; 4) Interaes dieltricas; 5) Interaes eletrostticas e coulombianas. OBS.: Presso Mdia

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CG COLUNA - INTRODUO INTRODUO: O objetivo da cromatografia separar

os diversos constituintes de uma mistura de vrios compostos seja para identificao, quantificao ou obteno de compostos puros para os mais diversos fins.

A separao se d atravs da migrao da amostra atravs de uma Fase Estacionria (FE) por intermdio de uma Fase Mvel (FM).

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CG COLUNA - INTRODUO

INTRODUO: Aps a introduo da amostra no sistema

cromatogrfico, os componentes da amostra se distribuem entre as duas fases e viajam mais lentamente que a fase mvel devido ao efeito retardante da fase estacionria.

O equilbrio de distribuio dos componentes entre as duas fases (FE/FM) determina a velocidade com a qual cada componente migra atravs do sistema.

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CG COLUNA - INTRODUO INTRODUO: A diferena na magnitude dessas foras

que determina a resoluo e portanto a separao dos solutos individuais.

As foras elementares que agem sobre as molculas so de cinco tipos :

1) Foras de disperso de London ou foras de Van der Waals; 2) Interaes de dipolo induzido; 3) Ligaes de hidrognio; 4) Interaes dieltricas; 5) Interaes eletrostticas e coulombianas.

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CG COLUNA - INTRODUO

Introduo: Mecanismo de separao A separao cromatogrfica realizada a partir de

interaes diferenciadas entre os analitoscomponentes da mistura, fase estacionria e fase mvel

FE FM

AMOSTRA CROMATOGRFIA

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CG COLUNA - INTRODUO INTRODUO: Quais misturas podem ser separadas por CG ?

Qualquer substncia que poder ser arrastadapor um fluxo de um gs. Desde que ela se dissolva total ou pelo menos parcialmente nesse gs.

Misturas cujos constituintes sejam VOLTEIS/SEMI-VOLTEIS.

DE FORMA GERAL : CG aplicvel para separao e anlise de misturas cujos constituintes tenham PONTOS DE EBULIO de at 300oC e que sejam termicamente estveis.

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CG COLUNA - INTRODUO

MODALIDADES E CLASSIFICAO 1. Cromatografia Gs (CG):

Cromatografia a Gs : Coluna de metal ou de vidro presso mdia, gs de arraste a FM.

FM = Gs (A escolha do Gs de arraste depende do detector). Ex. He, N2 ou H2.

FE = Geralmente lquido no voltil, mas algumas vezes slido.

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CG COLUNA - EQUIPAMENTO

CROMATGRAFO A GS (CG)

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CG COLUNA - EQUIPAMENTO

ESQUEMA DE UM CROMATGRAFO GS.

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CG COLUNA - EQUIPAMENTO

PARTES PRINCIPAIS DO CG 1-Reservatrio de Gs e Controles de Vazo / Presso.

2-Injetor (Vaporizador) de Amostra. 3-Coluna Cromatogrfica e Forno da Coluna. 4-Detector. 5-Eletrnica de Tratamento (Amplificao) de Sinal. 6-Registro de Sinal (Registrador/Integrador).

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CG COLUNA GASES ESPECIAIS

FASE MVEL (GS DE ARRASTE) FM em CG: NO interage com a amostra -

apenas a carrega atravs da coluna. Assim usualmente referida como GS DE ARRASTE.

REQUISITOS: INERTE No deve reagir com a amostra, fase

estacionria ou superfcies do instrumento. PURO Deve ser isento de impurezas que

possam degradar a fase estacionria. Impurezas tpicas em gases e seus efeitos: H2O e O2 = oxida / hidrolisa algumas FE.

HIDROCARBONETOS = rudo no sinal de DIC

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CG COLUNA GASES ESPECIAIS

FASE MVEL (GS DE ARRASTE)-Requisitos CUSTO Gases de altssima pureza podem ser muito

caros. A = 99,995 % (4.5) (R$ 100) B = 99,999 % (5.0) (R$ 300) C = 99,9999 % (6.0) (R$ 900)

COMPATVEL COM DETECTOR Cada detector demanda um gs de arraste especfico para melhor funcionamento.

DCT He , H2 DIC N2 , H2 DCE N2 , Ar + 5% CH4

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CG COLUNA GASES ESPECIAIS

FASE MVEL (GS DE ARRASTE) Gases mais usados ( N2, He, H2 e Ar)

No deve interagir com o recheio da coluna e ser compatvel com o detector e de alta pureza (H2O/HC)

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CG COLUNA GASES ESPECIAIS FASE MOVEL (GS DE ARRASTE) Sua escolha depende:

Do tipo de coluna (empacotada ou capilar). Do tipo de detector que est sendo usado.

OBS.: Colunas capilares, normalmente necessita-se um gs auxiliar (make up) para o detector, para obter sensibilidade otimizada.

Coluna capilar d.I.

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CG COLUNA GASES ESPECIAIS

FASE MVEL GS DE ARRASTE Coluna megabore - d.I. 0.53mm NITROGNIO IDEAL HLIO Pode ser usado HIDROGNIO no recomendado Coluna empacotada : normalmente nitrognio

ou hlio, mas no caso de detector de condutividade trmica, hidrognio ou hlio so os mais recomendados.

Pureza dos gases: ideal 99.9995% ou melhor, principalmente para detector de captura de eltrons.

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CG COLUNA COLUNAS - EMPACOTADA

Forno e Coluna : Programa de temperaturas (Isotrmica/ Rampa contnua/ Rampa por patamares)

O ltimo patamar bem acima do p.e. do menos voltil

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CG COLUNA FM

FASE MVEL Gasosa - Na Cromatografia Gasosa a Fase

Mvel o prprio Gs de Arraste cuja funo transportar os analitos atravs do Sistema (Injetor /Coluna /Detector). Os principais Gases de Arraste so o Hlio,

Nitrognio, Hidrognio e o Argnio.

Lquida Na Cromatografia Lquida emprega-se uma mistura de solventes, denominada Eluente, como Fase Mvel. Os principais so: metanol, acetonitrila e gua.

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CG COLUNA FM

CONSTANTE DE DISTRIBUIO Kc

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CG COLUNA FM

QUANTIFICAO DA EFICINCIA

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CG COLUNA FE

NMERO DE PRATOS TERICOS (n)ou (N) n= 16 (tR/ wb)2 n = segmento da coluna onde se atinge um equilbrio

entre fase mvel, estacionria e analito quanto > n > rendimento da coluna (picos mais

finos)

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CG COLUNA FE

TEMPO DE RETENO/LARGURA DO PICO. tR= tempo de reteno to = tempo de volume morto wb= largura da base

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CG COLUNA FESELETIVIDADE ()

= k2/k1 = posio relativa de 2 picos Ideal: > 1

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CG COLUNA FE

RESOLUO (Rs) Rs = 2 (tR2tR1)2/ wb1 + wb2 Rs = separao real dos picos

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CG COLUNA FE

EFICINCIA: Capacidade de eluio com o mnimo de disperso do analito.

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CG COLUNA FE

QUANTIFICAO DA EFICINCIA ALTURA EQUIVALENTE A UM PRATO TERICO (H)

o Tamanho de cada estgio de equilbrio. Valores de H para colunas capilares e empacotadas so

prximos, mas como L para capilares MUITO maior tipicamente elas so mais eficientes.

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CG COLUNA FETempos de Reteno (t R)Fixadas as condiesoperacionais, o tempode reteno ajustadode um analito uma constante.

t' R = fInteraes analito/FEPresso de vapor do analitoCondies operacionais (Tcol., Fc....)

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CG COLUNA FE Colunas cromatogrficas: Tubo longo contendo a

FE. Principais materiais para confeco de colun

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