Cromatografia por troca irônica

Índice

Introdução        3

Breve Historial de cromatografia por troca iónica        4

Princípio de funcionamento        5

Cromatografia de iões em coluna única        6

Aparelhagem ou instrumentação        7

Aplicação        7

Conclusão        9

Bibliografia        10

1.0 Introdução

O desenvolvimento contínuo da cromatografia de iões tem sido acompanhado por uma expansão da técnica, especialmente em termos dos tipos de solutos que podem ser separados e determinados. Em geral, aniões inorgânicos e catiões de metais alcalinos, sempre foram os principais solutos determinados por cromatografia de iões e ainda respondem pelo maior número de aplicações, principalmente no caso de aniões inorgânicos, pelo fato desta representar a técnica mais sensível e rápida para a determinação destas espécies. Actualmente, esta técnica é usada habitualmente para determinação de vários tipos de solutos, incluindo catiões de metais alcalinos terrosos, catiões de metais de transição, catiões de lantanídeos, ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos, bases orgânicas de baixo peso molecular, carbohidratos e complexos de metais.

1.  Breve Historial de cromatografia por troca iónica

CAMPOS (2008) O termo “cromatografia” é usado para indicar uma variedade de métodos de separação físico-químicos baseados na distribuição dos componentes entre uma fase móvel e uma fase estacionária.

A cromatografia de troca iónica, que geralmente é chamada de cromatografia iónica, refere-se a métodos modernos e eficientes de separação e determinação de iões com base em resinas trocadoras de iões. A cromatografia iónica foi desenvolvida em meados dos anos 1970.

Os primórdios do processo hoje chamado de troca iónica datam de vários séculos antes de Cristo, e as primeiras descrições da cromatografia de troca iónica foram realizadas no século XIX. Vários experimentos foram feitos com zeólitos naturais, sendo aplicados em escala industrial. Resultados mais repetitivos foram obtidos com os zeólitos sintéticos, dos quais os Permutites, tanto com cargas negativas para troca de catiões, quanto com cargas positivas para a separação de aniões, foram os primeiros a serem comercializados. Entretanto, esses sólidos inorgânicos não foram muito versáteis como trocadores. Isso mudou quando, em 1935, Adams e Holmes, pesquisadores do Chemical Research Laboratory do Departamento de Pesquisas Científicas e Industriais do Governo Britânico, em Teddington, descreveram a síntese de um polímero carregado negativamente baseada na reacção de alguns derivados de fenol com formaldeído em solução ácida. Os melhores substratos foram catecol, rescorcinol, quinol e pirogalol. A preparação utilizou uma razão de uma parte de fenol polis-substituído, duas partes de formalina, dez partes de água e meia parte de ácido clorídrico concentrado. Essa mistura produziu um precipitado em poucos minutos. Após a lavagem e a secagem, o produto seco apresentou-se na forma de esferas com diversos tamanhos, dos quais a faixa de 250 a 400 m (malhas 40 a 60) foi seleccionada. Tais polímeros foram rapidamente aceites por diversos pesquisadores para a realização de cromatografia por troca catiónica.

Com isso, a cromatografia impulsionou um avanço significativo na química analítica, surgindo o termo cromatografia de iões, que se refere aos métodos de cromatografia de pares iónicos, exclusão iónica e troca iónica, incluídos sob a cromatografia líquida de alta eficiência.

2.0. Princípio de funcionamento

Segundo a International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), "a cromatografia é uma técnica utilizada na separação dos componentes de uma amostra, os quais se distribuem em duas fases, uma estacionária e a outra móvel. A fase estacionária pode ser um sólido, um líquido retido sobre um sólido, ou um gel. A fase móvel pode ser líquida ou gasosa.

Segundo COMANA (2005) O líquido que arrasta a amostra pelo sistema cromatográfico é chamado de eluente. A amostra líquida é injectada na corrente do eluente, onde seus iões são separados à medida que se movem pela coluna, dependendo de suas afinidades relativas com a resina. Depois de passarem pela coluna, chegam ao supressor, que selectivamente melhora a detecção dos iões da amostra, enquanto suprime a condutividade do eluente. Em seguida, o detector registra a condutância desses iões transmitindo um sinal para o computador. Neste trabalho, o tipo de cromatografia de iões usado para a separação é aquele comumente conhecido como cromatografia de par iónico (ou de pareamento de iões). O mecanismo de separação na cromatografia de par iónico (CPI) é baseado na adsorção e partição do análito com a fase estacionária, isto é, na hidrofobicidade da amostra. A fase móvel é composta por um solvente orgânico conhecido como modificador orgânico geralmente acetonitrila ou metanol e um ião hidrofóbico de carga oposta à do análito. No caso de análitos aniónicos usa-se em geral um composto contendo amónio quaternário chamado de reagente pareador iónico (RPI), que forma um par iónico neutro com os análitos presentes na amostra, e que será retido na fase estacionária apolar de resinas neutras de poliestireno divinilbenzeno.

Para a separação de aniões, neste caso ciano-complexos de metais, resinas poliméricas são preferíveis já que sua tolerância a variações de pH é bastante alta, enquanto resinas a base de silica são estáveis em pHs de 2 a 8. O avanço dos sistemas de separação em CI desde a implementação da técnica em 1975, possibilitou um desenvolvimento nos sistemas de supressão, a partir das colunas de troca iónica. Esses sistemas, apesar de eficientes possuíam o inconveniente da necessidade de regeneração, limitando o número de amostras em função da capacidade de troca da resina.

2.1. Cromatografia de iões baseada em supressão

De acordo com HARRIS.C. D (2008), Hoje, utiliza-se a supressão por membranas de troca iónica que podem ser regeneradas continuamente. Assim, com o desenvolvimento das membranas, estas foram aos poucos sendo introduzidas no sistema de supressão dos cromatógrafos de iões, permitindo seu uso também em sistemas de gradiente.

A Cromatografia de iões Baseada em Supressores, os detectores de condutividade apresenta muitas propriedades de um detector ideal. Eles podem ser altamente sensíveis, são universais para as espécies carregadas e, como regra, respondem de uma forma previsível as alterações na concentração. Alem disso, esses detectores são de operação simples, de baixo custo de construção e de manutenção, fáceis de serem miniaturizados e, geralmente, operam por longos períodos sem necessitar de manutenção. A única limitação no uso de detectores de condutividade, que atrasou a difusão da sua aplicação em cromatografia de iões ate a metade da década de 1970, foi a alta concentração de electrólito necessária para a eluição da maioria dos Iões dos análitos em um tempo razoável. Em consequência, a condutividade dos componentes da fase móvel tendem a se sobrepor a dos iões dos análitos, reduzindo, assim, a sensibilidade do detector.