Cromatografia

Cromatografia iônica de ânions de relevância ambiental

Cromatografia é uma técnica quantitativa que tem por finalidade geral a identificação de substâncias e a separação-purificação de misturas. Envolvendo processos de separação de misturas. A cromatografia acontece pela passagem de uma mistura através de duas fases: uma estacionária (fixa) e outra móvel. A grande variabilidade de combinações entre a fase móvel e estacionária faz com que a cromatografia tenha uma série de técnicas diferenciadas.

A determinação quantitativa de íons importantes ambientalmente pode ser acompanhada usando métodos cromatográfico descritos a seguir.

A necessidade de determinar a prevalência de ânionscomuns como fosfato (PO4-3), nitrato (NO3-) ou fluoreto (F-) não é imediatamente nítida. O significado na biosfera desses íons ubíquos não é tão óbvio como é para os PCB, por exemplo, ou pesticidas ou metais tóxicos como mercúrio ou cádmio. A razão pela qual os componentes iônicos são importantes é que eles podem dar uma indicação do relativo potencial de oxidação/redução em uma amostra aquosa colhida de um ambiente como lago estagnado (PO4-3), ou da contaminação de água subterrânea por arraste de fertilizantes (NO3-), ou se o abastecimento de água municipal necessita ser completado com fluoreto (F-) para a saúde dental das crianças.

Embora esses íons carregados possam ser detectados por muitos detectores ultravioletas disponíveis amplamente em muitos sistemas de cromatografia liquida de alta eficiência, uma medida mais sensível de detecção envolve a condutividade iônica, ou seja, um método chamado de cromatografia de íons.

A cromatografia de íons encontra-se no grupo em que a fase estacionária é um sólido e a fase móvel é um líquido, sendo uma subdivisão do grupo conhecido como cromatografia líquida.Este sistema consiste de um eluente líquido, uma bomba de alta pressão, um injetor de amostra, uma coluna analítica e um sistema de detecção.

Em química analítica sua principal aplicação é a análise de cátions e ânions em águas ou soluções aquosas diluídas, mas neste trabalho discutiremos as separações aniônicas.

ENTÃO A CROMATOGRAFIA IONICA DE ANIONS:

O coração do processo de separação na cromatografia iônica é uma coluna curta (10-15cm), empacotada com partículas de pequeno diâmetro chamadas de resinas de troca iônica, elas são normalmente feitas de um polímero de estireno/divinilbenzeno ou micropartículas de sílica cobertas com compostos que tem um grupo funcional aniônico, tais como uma amina quaternária, -N(CH3)3+OH-, ou uma amina primária, -NH3+OH-, quando elas estão para serem usadas para a separação de ânions.(IMPORTANTE FALAR)

O processo atual de separação cromatográfica ocorre depois que uma amostra contendo ânions(e seus cátions associados) é injetada na coluna cromatográfica. Com a cromatografia gasosa a fase móvel é um gás inerte que não interage quimicamente com a superfície cromatográfica. A fase móvel na cromatografia iônica, por outro lado, é uma solução de cátions e ânions com um pH cuidadosamente controlado, tampão também é frequentemente usado. Essa mistura complexa de íons da fase móvel (cuidadosamente escolhida para cada grupo de analitos iônicos a ser separado) interage com esses analitos e os grupos funcionais da superfície da coluna cromatográfica.

Essa interação pode ser de muitas formas, dependendo de um número de variáveis, mas pode ser melhor descrita na maioria das cromatografias iônicas como uma competição de ânions da fase móvel e o analito iônico aos sítios cromatográficos no material presente na coluna (os grupos funcionais carregados tais como -N(CH3)3+ ou - SO3-).Essa competição resulta em diferentes tipos de viagem para cada um dos analitos quando eles passam pela coluna, alguns são retidos por mais tempo que os outros. (O movimento global através da coluna é feito por bombeamento da fase móvel por uma bomba liquida externa), os tempos distintos de retenção do analito resultam, como na cromatografia gasosa, em diferentestempos de retenção para cada ânion na mistura original. O resultado é uma separação cromatográfica de ânions.

O processo para a retenção cromatográfica de ion aniônico pela resina de troca iônica pode ser representado pela equação:

RN(CH3)3+ HCO3-(s)+ânion-(aq)RN(CH3)3+anion-(s) + HCO3- (aq)

Nesta equação o termo ânion- representa qualquer um dos analitos aniônicos mencionados acima. Quando uma amostra teste é injetada na coluna, este ânion é rapidamente retido por complexação com a fase estacionária próxima a cabeça da coluna. O próximo passo no processo cromatográfico é substituir a fase móvel com uma quantidade controlada de um íon aniônico tal como bicabornato, HCO3-, o qual é bombeado através da coluna. A presença do ânion bicabornato na fase móvel força o equilíbrio na reaçãoacima para a esquerda, o ânion retido do analito é liberado e move-se pela coluna através da fase móvel. Conforme o analito se movimenta ao longo da coluna, ele passa repetidamente por esse mesmo processo de retenção e mobilização (ou troca entre a fase estacionária e a móvel). Ainda mais importante é o fato que diferentes analitos (por exemplo: fluoreto, fosfato ou cloreto) experimentam esse processo de troca em graus diferentes, passando, portanto em velocidade globais diferentes pela coluna de CI.O resultado é que analitos diferentes saem da coluna em tempos diferentes, ou seja, a separação cromatográfica acontece.

A tarefa de detectar analitos aniônicos na presença dos ânions sempre presentes na fase móvel não é uma tarefa trivial. Dado que ambos os tipos de ânions(os analitos e os da fase móvel) conduzem eletricidade, o uso de uma célula de condutividade posicionada no final da coluna CI, como detector, não é normalmente prático. O problema é especialmente difícil porque, com o objetivo de conseguir a separação de alguns ânions importantes, a fase móvel frequentemente tem um alto teor iônico para ajudar a deslocar os analitos aniônicos da superfície