aula 10 - cromatografia gasosa 2s2012 [modo de compatibilidade] · 2013. 2. 27. · injetor direto...
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Cromatografia Gasosa
Prof. Rafael SousaDepartamento de Química - ICErafael.arromba@ufjf.edu.br
Notas de aula: www.ufjf.br/baccan
Analítica V: Aula 10 26-02-13
CROMATOGRAFIA GASOSA (CG)
Kroma = corGraphia = escrever
1903 – 1906:M Tsweet coloriu uma coluna de CaCO3 com uma
mistura de pigmentos vegetais
(Grego)
em Inglês
No início da cromatografia
Mistura de substâncias coloridas (caroteno, clorofila e xantofila) foi separada :
CaCO3 (s)
(adsorvente)
Éter de petróleo(solvente)
Mistura de substâncias(amostra)
Tempo
Diferentes interaçõesAdsorvente / solvente
Princípio da cromatografia
Interação diferenciada de substâncias diferentes com uma
FASE ESTACIONÁRIA e uma FASE MÓVEL
sólido
oulíquido
líquido
ougás
Crom. líquida
Crom. gasosa
Início da CG: 1952
Analisar gases e substâncias voláteis (termicamente estáveis e com PE de até 300 oC)
Amostra (g) FE Componentes
separados
Gás dearraste
O sinal analítico em CG
Medida em função do tempo � CROMATOGRAMA
acet
ald
eíd
o
pro
pan
al
propileter
met
ano
l
pro
pan
ol b
uta
no
l Informaçõesquali equantitativas:
Calibração !
Tempo de retenção
Resposta do detector
Diferentes espécies � SAEM DA COLUNA em tempos diferentes: tr(tr= tempo de retenção)
Configuração instrumental
Componentes básicos de um Cromatógrafo gasoso:
� Cada componente: Função no processo analítico
Reservatório - Injetor - Coluna - Forno - Detector-Registradorde gás
Registrador
Descarte
Detector
Coluna
Forno da coluna
Injetor de
amostraControlador
de vazão
Reservatório de
gás
Gás de arraste (alta pureza, ≥ 99,995%)não interage com a amostra
� argônio, hélio, hidrogênio e nitrogênio� gases inertes� compatíveis com os detectores
� hélio e nitrogênio são os mais usados
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
FILTRO sílica gel ou
peneira molecular
�Garantir a pureza
CONTROLADOR DEVAZÃO
�Manutenção de vazãoconstante
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Amostra Injetor
Líquida
Gás
Sólido
* Vaporização em injetores próprios
Introdução direta (uL, mL ou ug *)
Extração
Microextração em fase sólida
Extração por purga ou aprisionamento(purga recipiente ���� fibra)
Solução
Extração por Headspace
- “vaporizador”- 50 0C acima do PE do analito menos volátil
Microextração em fase sólida
Extração por purga ou aprisionamento
DIFERENTES INJETORES (tipo de amostra e concentração):Injetor direto (splitless), Splitter e “on column” (injeção em coluna fria)
I
N
J
E
T
O
R
Headspace
(Fibra de sílica com revestimento líquido)
dessorção dessorção
ENTENDENDO O INJETOR split-splitless
ALGUMAS CARACTERÍSTICAS
- Muito utilizado (colunas capilares)
- Repetibilidade no modo spliter é menor
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Separa os constituintes da amostra ���� Aquecimento
(enrolada: posicionada dentro do forno)
Empacotada Capilar
Aço inox ou CobreФ = 3 – 6 mm
L = 0,5 – 5,0 mFE: sólido ou
líq. sobre sól.
Material metálicoФ = 0,1 – 0,5 mm
L = 5 – 100 mFE:
líq. sobre sól.
FEPolar: polifenóisApolar: hidrocarbonetos saturados“Intermediária”: cetonas e ác. carb.
MAIS USADA- menor capacidade
de amostra- melhor resolução
(de alto PE)
EFICIÊNCIA DA COLUNA
���� Número de pratos teóricos: N
N = 16 tr
W
2
� Quanto maior o número de etapas, mais eficiente é a separação
� Não implica em rapidez ! (Altura do prato (H): H= L / N)
L= comprimento da coluna
Etapas de equilíbrio entre o soluto na FE e o soluto na FM
Sin
al d
o d
etec
tor
Tempo de retenção
Reservatório Injetor Coluna Forno Detector-Registrador
de gás
Detecção dos componentes conforme saem da coluna�UM PICO no cromatograma para CADA SUBSTÂNCIA
� Posicionado após a coluna
� Também fica aquecido (evitar condensação)
� Diferentes tipos de detectorespodem ser usados
UniversaisRespondem para qualquer substância
SeletivosRespondem para substâncias comdeterminadas propriedades
EspecíficosRespondem para substâncias comdeterminado elemento ou grupo funcional
Principais detectores usados em CG
1- Detector de condutividade térmica (TCD): universal
- Não é destrutivo- Não compatível com gases oxidantes- Menos sensível
- Importante para substâncias que não geram sinal em outros detectores, como CO2
- Medida baseada na condutividade térmica de um filamento de W
Principais detectores usados em CG
2- Detector por ionização em chama (FID): seletivo - universal
- Medida baseada na variação de uma corrente devido àinfluência de íons e elétrons formados numa chama de H2/ar
bubina de ignição Eletrodos
H2 (g)
Coluna
Ar
- Destrutivo- Resposta apenas a compostos orgânicos que se ionizam na chama- Não detecta água ���� aplicação importante: poluentes em água
Principais detectores usados em CG
3- Detector de captura eletrônica (ECD): seletivo
- Não destrutivo- Medida baseada na variação de uma corrente de “elétrons lentos” devido à afinidade dos organohalogenados por elétrons
Provenientes da interação de uma fonte radioativa com o gás carregador(3H ou 63Ni)
Elétrons são capturados pelos sítios eletronegativos (halogenetos)
- APLICAÇÃO IMPORTANTE: determinação de resíduos de pesticidas em amostras ambientais
Análise quantitativa
Quantidades iguais de substâncias diferentes geram picoscromatográficos com áreas diferentes
���� Necessidade de calibração
�Relaciona-se as áreas dos picos com as concentrações correspondentes
� Análise de PADRÕES e AMOSTRAS nas MESMAS CONDIÇÕES
Sin
al
Concentração/ mg L-1
Considerações
� CG: TÉCNICA RELATIVAMENTE SIMPLES MAS
exige escolha cuidadosa da configuração instrumental(injetor, coluna, detector)
condições instrumentais devem ser otimizadas (vazão do gás, temperatura, necessidade de PI, ...)
� USANDO DETECTORES NÃO DESTRUTIVOS
o eluato ainda pode ser reanalisado:
acopla-se à saída do detector um outro instrumento (hifenação)
Ex: GC-MS (Espectrômetro de massas como “detector”)
Medida baseada na razão massa-carga das substâncias que saem dacoluna ���� confirmação de resultados e aumento da sensibilidade
Referências consultadas
Skoog, D. A., Holler, F. J.; Nieman, T. A.Principles of Instrumental Analysis5th ed., Saunders College Publishing: Philadelphia, 1998
Harris, D. C.Análise Química Quantitativa7a ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora, 2008
Lansas, F. M.Cromatografia em Fase Gasosa1a ed., Acta Eventos: São Carlos, 1993
McNair, H. M., Miller, J. M.Basic Gas ChromatographyJohn Wiley & Sons: New York, 1998
Na internet:
http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/chrom/gaschrm.htm
Questões para estudo
1- De que forma uma análise cromatográfica permite identificarsubstâncias orgânicas em uma amostra?
2- Descreva os componentes básicos de um equipamento paracromatografia gasosa e explique, brevemente, a função de cadaum deles.
3- Explique como funcionam as análises quantitativas por CG?
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