qui 154 química analítica v análise instrumental · 2016-07-13 · aula 5 – cromatografia...
Post on 11-Feb-2019
219 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Aula 5 – Cromatografia líquida
Julio C. J. Silva
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas
Depto. de Química
Juiz de Fora, 2016
QUI 154 – Química Analítica V Análise Instrumental
Introdução • Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) é o tipo mais versátil e
mais amplamente empregado de cromatografia por eluição.
• Na cromatografia líquida, a fase móvel é um solvente líquido, o qual contém a amostra na forma de uma mistura de solutos.
• O tipo de cromatografia líquida de alta eficiência é geralmente definido pelo mecanismo de separação ou pelo tipo de fase estacionária:
• (1) partição ou cromatografia líquido-líquido;
• (2) adsorção ou cromatografia líquido-sólido;
• (3) troca iônica ou cromatografia de íons;
• (4) cromatografia por exclusão;
• (5) cromatografia por afinidade;
• (6) cromatografia quiral.
• A cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) tornou-se uma ferramenta analítica indispensável.
• Os laboratórios criminais e os programas de televisão policiais e forenses, como CSI, CSI Miami, Crossing Jordan e Law and Order, freqüentemente empregam a CLAE no processo de obtenção de evidências criminais.
Introdução • No início:
– Diâmetro interno = 10 – 50 mm
– Recheios: 150 – 200 m (para acelerar a separação): porém... !!!!
– Efeito do tamanho de partícula do recheio e vazão sobre H
Introdução
• Nos anos de 1960 que se desenvolveu a tecnologia para produzir e utilizar recheios com diâmetros de partículas tão pequenos como 3 a 10 µm;
• Necessidade de instrumentos capazes de fornecer pressões de bombeamento muito altas;
• Necessidade de detectores para o monitoramento contínuo do analitos;
• O termo cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) é sempre empregado para distinguir essa tecnologia dos procedimentos cromatográficos realizados em colunas simples que os precederam;
• A cromatografia de coluna simples, contudo, ainda encontra considerável uso para propósitos preparativos.
Instrumentação
• Cromatografia líquida moderna:
– Altas pressões de bombeamento velocidades
razoáveis por recheios de partículas muito pequenas (3 – 10 µm)
– Equipamentos mais complexos
– Equipamentos mais caros
Soluto
Instrumentação • Reservatório de fase móvel/Sistemas de tratamento de
solventes
– Gases dissolvidos e material particulado devem ser retirados
– Desgaseificadores vácuo, sistemas de destilação, aquecimento e agitação e sistema de “sparging”
– Sparging sistema pelo qual os gases dissolvidos são arrastados para fora de um solvente por pequenas bolhas de um gás inerte e solúvel
• Sistema de Eluição:
– Isocrático constituição do solvente permanece constante
– Gradiente composição do solvente é alterada
Instrumentação Sistema de Bombeamento
• Requisitos: – Habilidade de gerar pressões altas (até 6.000 psi [1 atm = 14,7 psi])
– Saída livre de pulsação
– Vazões na faixa 0,1 – 10 mL/min
– Reprodutibilidade relativa da vazão de 0,5% ou melhor
– Resistência a corrosão por diferentes solventes
– Baixo risco de , porém, há risco de vazamento (incêndio !)
• Tipos de bomba: – De seringa
– Bomba recíproca
– Bomba pneumática de pressão
Sistema de Bombeamento
• Bomba de seringa (rosca): – Saída livre de pulsação
– Pequena capacidade de volume ( ± 250 mL)
– Troca de solventes difícil
• Bomba recíproca (mais usada): – Fluxo pulsado que deve ser atenuado
– Pequeno volume interno ( !)
– Alta pressão de saída (10.000 spi) ( !)
– Eluição por gradiente ( !)
– Vazões constantes ( !) queda de pressão da coluna e viscosidade da Fm
• Bomba pneumática de pressão – Barata
– Simples
– Livres de pulsação
– Baixa pressão de saída ( !)
– Vazão depende da viscosidade do solvente ( !)
– Eluição por gradiente não permite ( !)
Instrumentação
http://www.analiticaweb.com.br/images/produtos/p52b318f8ccdb0/bomba_infusao_phd_ultra_harvard.jpg
Instrumentação
Instrumentação Sistema de Injeção da Amostra
• Alça de amostragem – Permite a escolha do volume (5 a 500 µL)
– Boa precisão
– Auto-amostradores
http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAABarwAJ-16.jpg
Instrumentação Colunas para cromatografia
• Aço inoxidável suportam maiores pressões
• Comprimento 10 a 30 cm
• Diâmetro 2 a 5 mm
• Recheio partículas de 3 – 10 µm
• Microcolunas d.i = 1-5 mm, l = 3 – 8 mm, recheio = 3 – 5 µm
• Vantagens:
– Maior “N” ( 100.000)
– Menor consumo de solventes
– Maior velocidade de eluição
Instrumentação
Instrumentação Colunas para cromatografia
• Microcolunas exemplo:
Colunas para cromatografia
• Recheio
– Sílica (suporte) partículas com diâmetros altamente uniformes
– Fase estacionário composto orgânico química ou fisicamente ligados a superfície do suporte.
• Colunas de proteção (guarda)
– Posicionada a frente da coluna analítica
– Função aumentar a vida útil da coluna analítica (material particulado e contaminantes dos solventes)
– Satura a FM com FE aumenta vida útil da coluna analítica
– Composição semelhante a composição da coluna analítica tamanho de partícula perda de pressão.
• Termostato para coluna manter a temperatura sob controle.
Instrumentação Detectores
• Pequeno volume morto
• Pequeno e compatível com a vazão de líquido
• Não existe detector universal
• Tipos de detectores:
Instrumentação
Detectores
Instrumentação
Tipos de CLAE (partição) • Cromatografia por partição a fase estacionária
é um líquido imiscível com a fase móvel
• Cromatografia por partição líquido-líquido FE é um solvente que é imobilizado por adsorção
• Cromatografia por partição com fase ligada FE é um composto orgânico imobilizado por ligações químicas
• Amplamente empregada
Tipos de CLAE (Partição) Recheios com fase ligada
• FE diferentes polaridades
• Características:
– Maior estabilidade
– Compatível com CLAE por gradiente
– Pequena capacidade de amostra (!)
• Recheios de Fase Normal e Reversa
– Fase normal A FE é polar e a fase móvel é apolar
– Fase reversa A FE é apolar e a fase móvel é polar
- Octil
- Octadecil
- Éteres
- Nitrilas
- Hidrocarbonetos
- Etc.
Tipos de CLAE (Partição)
Escolha das Fases Móvel e Estacionária
• Regra geral:
iguala-se a polaridade do analito com a da FE
Usas-se uma FM com polaridade diferente da FE
Analito e FM com polaridades semelhantes não é vantajoso...
Analito e FE com polaridades muito parecidas também não é vantajoso...
Tipos de CLAE (Partição)
• Aplicações:
Tipos de CLAE (Partição)
• Aplicações:
Tipos de CLAE (Adsorção)
• CLAE por adsorção Os analitos são adsorvidos sobre uma superfície de um sólido polar finamente dividido (recheio)
• A FM é constituída por um solvente orgânico ou por uma mistura de solventes orgânicos
• A FE é composta por partículas de sílica ou alumina (polar)
• Coeficiente de distribuição (K) FM !
Cromatografia de troca Íonica
• Separação de íons por troca iônica processo no qual íons presos num sólido poroso são trocados por íons presentes em uma solução levada ao contato com o sólido
• Resinas trocadoras de Íons • Resinas trocadoras de cátions contém grupos ácidos (-SO3
-H+)
xR-SO3
-H+ (sólido) + Mx+ (solução) (-SO3-H+)xMx+ (sólido) + xH+ (solução)
• Resinas trocadoras de ânionscontém grupos básicos (-N(CH3)3
+OH-)
xR-N(CH3)3
+OH- + Ax- [R-N(CH3)3+]xAx- + xOH-
• Funcionamento:
Separação em Fase Sólida
• Equilíbrio de troca iônica lei da ação das massas
Ca2+
(solução) + 2H+(resina) Ca2+
(resina) + 2H+(solução)
K´= ([H+]2aq . [Ca2+]res)/([H+]2
res . [Ca2+]aq) • Separação de troca iônica um dos íons deve prevalecer em ambas as
fases. Por exemplo H+
[Ca2+]aq << [H+]aq
[Ca2+]res << [H+]res
• Assim:
(K´. [H+]2res)/[H+]2
aq= [Ca2+]res/[Ca2+]aq K = [Ca2+]res/[Ca2+]aq
Métodos de Separação
Tipos de CLAE (Troca Iônica)
• Existem dois tipos Baseadas em supressores e coluna única
• Cromatografia de íons baseadas no uso de supressores:
• Detector de condutividade sensíveis, universais para espécies carregadas, simples, baixo custo e fáceis de serem miniaturizados
• Limitação alta concentração de eletrólito para eluição da maioria dos íons dos analitos
• Conseqüentemente alta condutividade e baixa sensibilidade
• Porém, em 1975...
Tipos de CLAE (Troca Iônica)
• Porém, em 1975...
• Coluna supressora de eluente coluna recheada com uma resina trocadora de íons que converte os íons do solvente de eluição para espécies moleculares de ionização limitada
• Na determinação de cátions:
• Na determinação de anions:
Tipos de CLAE (Troca Iônica)
Supressora Coluna
Tipos de CLAE (Troca Iônica)
Coluna de guarda
Tipos de CLAE (Exclusão)
• O fracionamento é baseado nos tamanhos das moléculas
• Filtração em gel recheio hidrofílico (espécies polares)
• Permeação em gel recheio hidrofóbico (espécies apolares)
Tipos de CLAE (Exclusão)
CLAE versus CG
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Silva, L.L.R. Notas de Aula. FACET, UFVJM, 2008.
- Juliano, V. F. Notas de Aula. Depto de Química. UFMG. 2010
- Faria, L.C. Notas de Aula. Instituto de Química. UFG. 1995
- D. A. SKOOG, F. J. HOLLER e T. A. NIEMAN – Princípios de Análise
Instrumental, 5a ed., Saunders, 2002.
- A. I. VOGEL - Análise Analítica Quantitativa, LTC, 6ª ed., Rio de Janeiro. - Galen W. Ewing. Métodos Instrumentais de Análise Química (Volume 1). Editora Edgard Blücher/Ed. da Universida
- Cadore, S. Notas de Aula. IQ, UNICAMP, 2004.
- SKOOG, D. A; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. A., Princípios de Análise Instrumental, 5ª edição, Editora Bookman, 2006.
- COLLINS, H. C.; BRAGA, G. L.; BONATO, P. S., Fundamentos de Cromatografia, Editora Unicamp, 2006.
top related