Noções básicas De Cromatografia

NOÇÕES BÁSICAS DE CROMATOGRAFIA

A cromatografia é um método físico-químico de separação. Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária. A grande variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.

I – CROMATOGRAFIA EM FASE GASOSA (CG)

1- Fundamentos e equipamento básico

 A cromatografia em fase gasosa, também denominada cromatografia gasosa (CG) é uma técnica cromatográfica que possibilita a separação, identificação e quantificação de substâncias volatilizáveis, gases e vapores. Baseia-se, como todas as técnicas cromatográficas, na diferente distribuição das substâncias entre uma fase estacionária e outra móvel.

 Na CG, a fase móvel é um gás e a fase fixa (estacionária) pode ser um líquido (embebido em um sólido denominado suporte) ou um sólido. A fase estacionária está acondicionada em um recipiente denominado coluna cromatográfica, que por sua vez está conectada ao vaporizador ou injetor (no seu início) e ao detector (no seu final). O esquema de um aparelho CG está na figura 1.

Figura 1. Componentes básicos de um cromatógrafo gasoso: a) cilindro do gás de arraste mantido sob alta pressão; b) injetor; c) coluna; d) detector e e) registrador

 O principal mecanismo de separação da cromatografia gasosa está baseado na partição dos componentes de uma amostra entre a fase móvel gasosa e a fase estacionária líquida. A utilização de fases estacionárias sólidas, as quais levariam à separação por adsorção, apresenta poucas aplicações.

 A cromatografia gasosa é uma das técnicas analíticas mais utilizadas. Além de possuir um alto poder de resolução, é muito atrativa devido à possibilidade de detecção em escala de nano a picogramas. A grande limitação deste método é a necessidade de que a amostra seja volátil ou estável termicamente, embora amostras não voláteis ou instáveis possam ser derivadas quimicamente. Pode ser utilizada para separações preparativas apenas na faixa de microgramas a miligramas, não sendo muito empregada para esse fim.

 Todo o aparelho CG está estabilizado em temperaturas elevadas, possibilitando que a amostra ao ser introduzida no aparelho se volatilize e possa ser arrastada pela fase móvel. Assim, a amostra injetada através do vaporizador (injetor), é introduzida na coluna contendo a fase fixa, por onde esta passando, continuamente a fase móvel. As substâncias, de acordo com suas propriedades e as propriedades da fase estacionária, serão eluidas em um tempo maior ou menor através da coluna, ou seja, ficarão retidas por tempos determinados (tempo de retenção) e chegarão à saída da coluna em momentos diferentes. O uso de um detector acoplado ao final da coluna origina um sinal eletrônico que é enviado ao registrador, gerando o cromatograma (registro gráfico das substâncias).

 As substâncias são representadas graficamente no cromatograma, na forma de picos ou “linhas cromatográficas”. No registrador, existi papel cromatográfico que se movimenta em velocidade estabelecida previamente. Sobre este papel existe uma pena; assim, quando o sinal eletrônico gerado pela substância no detector é enviado para o registrador, ocorre um impulso na pena que começa a subir. Como o papel está em movimento, quando o sinal eletrônico decai e a pena volta para a linha de base, forma-se o pico cromatográfico. Caso a volta da pena ocorra muito rapidamente, forma-se apenas a “linha cromatográfica” (muito pouco frequente). A figura 2 esquematiza um cromatograma.

Figura 2 : Esquema de um cromatograma (ideal)

2 – Fase estacionária

De acordo com a fase estacionária usada, a cromatografia gasosa pode ser classificada em cromatografia gás-sólido ou gás-líquida.

 Cromatografia gás-sólido: a fase estacionária é um sólido com grande área superficial. A separação das substâncias presentes na amostra baseia-se na adsorção física e química destas substâncias no sólido. Alguns fatores limitantes do uso de fases estacionárias sólidas são o pequeno número de adsorventes disponíveis comercialmente; e a possibilidade dos adsorventes, a altas temperaturas, provocar alterações catalíticas da amostra. Além disso, os tempos de retenção são sujeitos a uma maior variação em função do tamanho da amostra e adsorção irreversível. A cromatografia gá-sólido é usada principalmente na análise de gases e compostos apolares de baixa massa molecular.

 Cromatografia gás-líquido: a fase estacionária é um líquido pouco volátil, cobrindo um suporte sólido. A separação baseia-se em mecanismos de partição das substâncias entre as fases líquida e gasosa, ou seja nas suas diferentes solubilidades na fase estacionária e nas diferentes volatilidades. A volatilidade da fase estacionária determina a temperatura máxima em que ela pode ser usada. Acima desta temperatura ocorre perda da fase líquida, que afetará a análise. Devido ao grande número de fases estacionárias líquidas disponíveis no mercado, a utilização deste tipo de cromatografia corresponde à cerca de 95% do total de aplicações.

3 – Condições Cromatográficas

Uma vez que a separação e identificação das substâncias dependem da afinidade delas frente às fases fixa e móvel, é importante otimizar e padronizar as condições que podem influenciar nesta afinidade, e, consequentemente, no resultado da análise. São as chamadas condições cromatográficas que podem, quando modificadas, alterar o tempo de retenção das substâncias. As principais estão a seguir:

 Temperaturas de operação: são três; a da coluna denominada TC, a do injetor ou vaporizador denominada TV e a do detector ou TD.

 O fluxo do gás: a fase móvel é sempre um gás inerte como nitrogênio ultrapuro, hélio ou argônio. A alteração deste fluxo vai modificar o tempo de retenção das substâncias.

 O tipo de fase estacionária utilizada: existem inúmeras colunas