anÁlise instrumental curso de engenharia...

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ANÁLISE INSTRUMENTAL

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

• 2o SEMESTRE 2018

• Prof. Dr. Antônio Aarão Serra• Profa. Dra. Jayne Carlos de Souza Barboza

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TLC/CP – PLANAR

CROMATOGRAFIA PLANAR

(CUSTO BAIXO)

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TLC/CP- PLANAR

Cromatografia em Papel (CP) ou (CC)

Cromatografia em Camada Fina(CCF) ou (TLC)

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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 à Gás– B.2.Cromatografia Líquida

• B.2.1.Cromatografia Líquida Clássica (CLC)(em Vidro a Pressão Ambiental)

• B.2.2.Cromatografia Líquida de Alta Pressão e Alta Eficiência (CLAE ou HPLC)

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TLC/CP - PLANAR - GERAL

PRINCIPAIS TIPOS DE CROMATOGRAFIA

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TLC/CP - PLANAR

• PLANO DE AULA:– INTRODUÇÃO– APLICAÇÃO– DETALHAMENTO– FORÇAS QUE ATUAM NA CLC E CP– MECANISMO DE SEPARAÇÃO– APARELHAGEM– DETECÇÃO– VANTAGENS– DESVANTAGENS– PLACA PREPARATIVA

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TLC/CP - PLANAR - INTRODUÇÃO

• OBJETIVO:• O objetivo da Cromatografia Planar é

empregar um método de baixo custo para:– Separar os componentes de uma mistura;– Purificar um composto;

– Isolar um composto;– Auxiliar na identificação de um composto.

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TLC/CP - PLANAR - INTRODUÇÃO

• A forma física do sistema de cromatografia define a técnica geral:

• Cromatografia planar : Fase Estacionária (FE) disposta sobre superfície plana:

– Thin Layer Chromatography (TLC) - em português conhecida como, Cromatografia de Camada Delgada (CCD) ou Cromatográfiaem Camada Fina (CCF)

– Cromatografia em Papel (CP): Fase Estacionárioa é a próprio papel (celulose).

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TLC/CP - PLANAR - APLICAÇÃO

• APLICAÇÃO:• Agricultura (Pecuária, Veterinária)• Alimentícia• Cosméticos (Higiene, Perfumes)• Farmacêutica (Farmacos)• Medicina (Hospitais e Clinicas) • Meio Ambiente (Resíduos, Águas)• Petroquímica (Derivados)• Embalagens• Mineração• Produtos Naturais (fragâncias, essências, princípios

ativos)• Química (matéria-prima, catalisadores, aditivos)• Entre outros

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TLC/CP - PLANAR - DETALHAMENTO• Fase Estacionária: Sílica Gel (SG), Alumina, etc....

– Placa de alumínio/SG(outros) ou Placa de vidro/SG (outros)

– Capilar de vidro (1mm de diâmetro) ou pipeta com ponta fina.

– Papel para cromatografia (Papel especial)• Fase Móvel:

– Solventes: Hexano, acetato de etila, metanol, etanol, entre outros.

• Quais misturas podem ser separadas por cromatografia planar ?

• Qualquer composto que poder ser “arrastado” por solvente, por capilaridade.

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TLC/CP - PLANAR - DETALHAMENTO

• CROMATOGRAFIA PLANAR(TLC = CCD = CCF)

• TLC (FE = Sílica gel, alumina, etc..)• TLC (FM = Vários solventes)

• Cromatografia Papel (CP) - FE = Papel.• Cromatografia Papel (CP) - FM = Vários

solventes.

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TLC/CP - PLANAR• FORÇAS QUE ATUAM CLC E CP:• A diferença na magnitude dessas forças que

determina a resolução e portanto a separação dos solutos individuais.

• As forças elementares que agem sobre as moléculas são de cinco tipos :

• 1) Forças de dispersão de London ou forças• de Van der Waals;• 2) Interações de dipolo induzido;• 3) Ligações de hidrogênio;• 4) Interações dielétricas;• 5) Interações eletrostáticas e coulombianas.• OBS.: Capilaridade

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TLC/CP – PLANAR• Mecanismo de separação• A separação cromatografica é realizada a partir

de interações diferenciadas entre os analitoscomponentes da mistura, fase estacionária e fase móvel

FE FM

AMOSTRA CROMATOGRÁFIA

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TLC/CP - PLANAR – “APARELHAGEM”

• “APRELHAGEM”: (Cromatografia Planar) – Cuba de vidro = [20cm (altura) X 20cm (largura) X

espessura 3mm]– Cuba de vidro = [10cm (altura) X 5cm (largura) X

espessura 3mm]– Capilar de vidro = (1mm de diâmetro) ou pipeta

com ponta fina.– FE = Placa de sílica ou alumina ou celulose

depositada sobre vidro ou alumínio.– FE = Papel celulose para cromatografia– FM = Solventes– Papel de Filtro (Saturação)

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TLC/CP – PLANAR – “APARELHAGEM”

Escolha do Solvente: Métodos dos anéis concêntricos para testar solventes

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TLC/CP – PLANAR - “APARELHAGEM”

• CÂMARA DE DESENVOLVIMENTO:

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TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM”• CROMATOGRAFIA PLANAR

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TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM”

• CÁLCULO DO Rf

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Cromatografia em papel Cromatografia em papel -- CPCP

A mais simples de todas. PodeA mais simples de todas. Pode--se atse atéé fazer em casa!fazer em casa!

Fase estacionária líquida suportada na celulose.

Fase móvelSeparação

TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM”

A cromatografia em papel (CP) A cromatografia em papel (CP) éé uma tuma téécnica de particnica de partiçção, utiliza ão, utiliza dois ldois lííquidos (lquidos (lííquidoquido--llííquido) sendo um fixado em um suporte quido) sendo um fixado em um suporte ssóólido (papel de filtro). Um bom exemplo lido (papel de filtro). Um bom exemplo éé a separaa separaçção da tinta ão da tinta verde. Com o processo de cromatografia verde. Com o processo de cromatografia éé posspossíível verificar que vel verificar que a cor verde a cor verde éé uma mistura de tintura azul e amarela.uma mistura de tintura azul e amarela.

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Cromatografia em papel Cromatografia em papel -- CPCP

A mais simples de todas. PodeA mais simples de todas. Pode--se atse atéé fazer em casa!fazer em casa!

TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM”

Desenvolvida por Consden, Gordon e Martin em 1944, é bem simples e utiliza pequena quantidade de amostra. Aplica-se na separação e identificação de compostos polares hidrossolúveis.

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Cromatografia de Camada Delgada Cromatografia de Camada Delgada -- CCDCCDTeve inTeve iníício em 1938 com os trabalhos de cio em 1938 com os trabalhos de IzailovIzailov e e ShraiberShraiber, mas come, mas começçou a ser ou a ser largamente utilizada na largamente utilizada na ddéédacadaca de 1960. O processo de separade 1960. O processo de separaçção estão estááfundamentado, principalmente, no fenômeno de adsorfundamentado, principalmente, no fenômeno de adsorçção. Entretanto com fases ão. Entretanto com fases estacionestacionáárias tratadas pode ocorrer tambrias tratadas pode ocorrer tambéém por partim por partiçção ou troca iônica.ão ou troca iônica.

TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM ”

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Cromatografia de Camada Delgada Cromatografia de Camada Delgada -- CCDCCD

Termos e parâmetros tTermos e parâmetros t éécnicoscnicos

TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM”

solvente

manchaf ∆S

∆SR =

sa

Raf

=

sb

Rbf

=

sc

Rcf

=

c

b

a

s

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TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM

Cromatografia de Camada Delgada Cromatografia de Camada Delgada -- CCDCCD

FASES ESTACIONFASES ESTACION ÁÁRIASRIAS

SSíílicalica (SiO(SiO22))

Alumina (AlAlumina (Al 22OO33))

CeluloseCelulose

PoliamidaPoliamida

AtivaAtivaççãoão de 30 a 60 minde 30 a 60 minde 105 a 110 de 105 a 110 ooCC

AtivaAtivaççãoão de 10 minde 10 mina 105 a 105 ooCC

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TLC/CP - PLANAR - “APARELHAGEM

Cromatografia de Camada Delgada Cromatografia de Camada Delgada -- CCDCCD

ANANÁÁLISE QUALITATIVALISE QUALITATIVA

-- ComparaComparaççãoão com com valoresvalores de de RRff tabeladostabelados

-- ComparaComparaççãoão com com padrãopadrão elueluíídodo emem conjuntoconjunto

-- ExtraExtraççãoão e e aplicaaplicaççãoão de de mméétodostodos instrumentaisinstrumentais

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TLC/CP - PLANAR - DETECÇÃO

• Revelador (Detecção):• Revelação: É uma maneira de tornar as manchas

visíveis (pode ser líquido, gás e luz).• Placas com indicador de fluorescência: Lâmpada de

Ultravioleta.• Revelação com destruição das amostras:

(aquecimento ~110º C)– Solução especial de Ácido Molibidico– Solução especial de Nitrato de Prata – Solução especial de Ninidrina– Solução especial de 2,4-dinitrofenilhidrazina– Solução especial de ácido sulfúrico.– Entre outra centenas

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TLC/CP - PLANAR - VANTAGENS

• VANTAGENS DA CCD:• Fácil execução; • Maior rapidez; • Menor trajeto da fase móvel ; • Boa resolução; • Manchas em geral menos difusas; • Baixo custo; • Versatilidade.

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TLC/CP - PLANAR - DESVANTAGENS

• DESVANTAGENS DO CCD• Difícil reprodutibilidade: é muito difícil a

confecção de duas placas idênticas, com a mesma quantidade de amostra, etc;

• Difícil determinação exata do Rf.

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TLC/CP - PLANAR - DETALHAMENTO

• PLACAS PREPARATIVAS DE SÍLICA GEL• Compostos visíveis no UV, após a

separação, raspamos parte da a placa em bequer, extraimos e evaporamos o solvente e analisamos por IV, AE, RMN, Massa, CG e HPLC cada frasco.

• Caso não tenha separado, fazemos uma nova placa e o processo todo érepetido, até obter o composto puro e identificado.

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TLC/CP - PLANAR

• FIM

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CROMATOGRAFIA - COLUNA

CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CLÁSSICA(CLC)

OU

CROAMTOGRAFIA COLUNA CLÁSSICA(CCC)

(BAIXO CUSTO)

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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 à Gás– B.2.Cromatografia Líquida

• B.2.1.Cromatografia Líquida Clássica (CLC)(em Vidro a Pressão Ambiental)

• B.2.2.Cromatografia Líquida de Alta Pressão e Alta Eficiência (CLAE ou HPLC)

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CLC - COLUNA

PRINCIPAIS TIPOS DE CROMATOGRAFIA

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CLC – COLUNA

• PLANO DE AULA:– INTRODUÇÃO

– Forças que atuam na CLC– Mecanismos de separação– “Aparelhagem”– Separação– Isolar e Analisar

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CLC – COLUNA - INTRODUÇÃO

• Quais misturas podem ser separadas por cromatografia emcoluna de vidro (CLC) a pressão atmosférica?

• Qualquer composto que poder ser “arrastado” por solvente por gravidade .

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CLC – COLUNA - INTRODUÇÃO• INTRODUÇÃO:• Cromatografia Líquida Clássica

(CLC): fase estacionária (FE) colocada em tubo de vidro cilíndrico.

• De acordo com a quantidade de amostra determina-se o diâmetro e altura da coluna :–Preparativa (Maior diâmetro)–Analítica (Diâmetro médio)–Micro (Diâmetro pequeno)

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CG – COLUNA - APLICAÇÃO

• APLICAÇÃO:• Agricultura (Pecuária, Veterinária)• Alimentícia• Cosméticos (Higiene, Perfumes)• Farmacêutica (Farmacos)• Medicina (Hospitais e Clinicas) • Meio Ambiente (Resíduos, Águas)• Petroquímica (Derivados)• Embalagens• Mineração• Produtos Naturais (fragâncias, essências, princípios

ativos)• Química (matéria-prima, catalisadores, aditivos)• Entre outros

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CLC – COLUNA - DETALHAMENTO• A Cromatografia Líquida Clássica (CLC):

Coluna de vidro a pressão atmosférica, fluxo de Fase Móvel (FM) devido a gravidade .

• Coluna flash: Além da gravidade é auxiliado por um fluxo de nitrogênio ou ar.– FM = Líquida (qualquer solvente ou misturas deles)

Ex. Acetato de etila, diclorometano, hexano, metanol,etc....

• A FE PODE SER:– Sílica Gel, Alumina, etc....

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CLC – COLUNA - DETALHAMENTO• FORÇAS QUE ATUAM CLC:• A diferença na magnitude dessas forças que

determina a resolução e portanto a separação dos solutos individuais.

• As forças elementares que agem sobre as moléculas são de cinco tipos :

• 1) Forças de dispersão de London ou forças• de Van der Waals;• 2) Interações de dipolo induzido;• 3) Ligações de hidrogênio;• 4) Interações dielétricas;• 5) Interações eletrostáticas e coulombianas.• OBS.: Gravidade

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CLC – COLUNA - DETALHAMENTO• Mecanismo de separação• A separação cromatográfica é realizada a partir

de interações diferenciadas entre os analitoscomponentes da mistura, fase estacionária e fase móvel

FE FM

AMOSTRA CROMATOGRÁFIA

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CLC – COLUNA - DETALHAMENTO

• CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CLÁSSICA (CLC)• Na Cromatografia Líquida Clássica (CLC) o

recheio da coluna é utilizado geralmente uma só vez, porque parte da amostra usualmente se adsorve de forma irreversível. O enchimento da coluna deve ser repetido para cada separação.

• A vazão de eluente na CLC é promovida pela ação da gravidade e as frações individuais da amostra são coletadas manualmente ou através de um coletor de frações. As separações requerem, geralmente, várias horas e a detecção e a quantificação das frações são realizadas por análise manual.

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CLC – COLUNA – “APARELHAGEM”

• “APARELHAGEM”:• Coluna de vidro de vários diâmetros e

vários tamanhos depende da quantidade de amostra e qual a finalidade.

• Algodão ou vidro sinterizado adaptado a coluna.

• PROPORÇÃO FE/ AMOSTRA• Ex.: Geralmente utiliza-se: 1g da amostra

/80g de sílica gel para purificações difíceis.

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CLC – COLUNA – “APARELHAGEM”

• “APARELHAGEM”• COLUNA: Com vários diâmetros e tamanhos.

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CLC – COLUNA – “APARELHAGEM”

• Fase Estaciomária: Silica, alumina, etc....Ex.: Geralmente utiliza-se: 1g da amostra

para 80g de sílica gel para purificações difíceis.

• Fase Móvel: Solventes ou mistura destes

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CLC – COLUNA - SEPARAÇÃO

CROMATOGRAFIA EM COLUNA

• Composto vermelho tem a maior afinidade pela FM.• Composto azul tem a maior afinidade pela FE.

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CLC – COLUNA - SEPARAÇÃOSÉRIE ELUOTRÓPICA

• - pentano• - éter de petróleo• - ciclohexano• - benzeno• - clorofórmio• - éter etílico aumento da polaridade• - acetato de etila• - acetona• - propanol• - etanol• - metanol• - água

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CLC – COLUNA – SEPARAÇÃO - ANÁLISE

• ISOLAR/ANÁLISE:• Após a separação (Diversos Frascos)

evaporamos o solvente e analisamos por IV, AE, RMN, Massa, CG e HPLC cada frasco.

• Caso não tenha separado, fazemos uma nova coluna e o processo todo é repetido, até obter o composto puro e identificado.

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CROMATOGRAFIA - CLC

• FIM

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CROMATOGRAFIA • BIBLIOGRÁFIA• HARRIS, D. C. . Análise Química

Quantitativa , Sétima Edição, ltc(Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda), Rio de Janeiro, (Tradução de 7th ed Quantitative Chemical Analysis), 2008.

• COLLINS, C. H., BRAGA, G. L., BONATO, P. S. Introdução a métodos cromatográficos . 7ª Edição, Campinas-SP, Editora da UNICAMP, 1997.

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CROMATOGRAFIA

• ENGEL, R. G.; KRIZ, G. S.; LAMPMAN, G. M.; PAIVA, D. L. . Química Orgânica Experimental. Tradução da 3ª Edição, Cengage Learning, São Paulo, 2013. Técnica 19 (Cromatografia em coluna); Técnica 20 (Cromatografa em Camada Delgada); Técnica 21 (Cromatografia Líquida de alta eficiência);

Técnica 22 (Cromatografia Gasosa).

• SKOOG, D. A., HOLLER, F. J., NIEMAN, T. A. Princípios de análise instrumental . 5ª. Ed., 2002.

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ANÁLISE INSTRUMENTAL

• RANDERATH, K. . Chromatographie surcouches minces, 2ª Édition, Gauthier-Villar Éditeur, Paris, 1971.

• VOGEL, A. I. . Química Orgânica: Análise Orgânica Qualitativa , Editora Ao Livro Técnico S. A. Universidade de São Paulo, SP, 1971.

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TLC/CP - PLANAR - DETALHAMENTO

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