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Relatório Experimental

Fundamentos De Química

2012/2013

Cromatografia de adsorção

Realizado por:

Carlos Alberto Pato Silva Alves nº 44352

César Augusto Pifre Reis nº 44355

Diogo Correia Dos Santos nº 44205

Professor: Maria Manuela Rocha

Data da realização da atividade: 9/11/2012

Data e entrega do relatório: 30/11/2012

Lisboa, Novembro de 2012

Fundamentos de Química - Cromatografia por adsorção

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

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Índice

Objetivo ................................................................................................................................................... 0

Resumo .................................................................................................................................................... 2

Fundamentos teóricos essenciais ........................................................................................................... 2

Material ................................................................................................................................................... 6

Reagentes ................................................................................................................................................ 6

Características dos reagentes e equipamento ........................................................................................ 7

Procedimento .......................................................................................................................................... 8

Parte A. Cromatografia em camada fina ......................................................................................... 8

Parte B. Cromatografia em coluna .................................................................................................. 8

Esquema de montagem (Cromatografia em coluna) .............................................................................. 9

Resultados ............................................................................................................................................. 10

Parte A. Cromatografia em camada fina ....................................................................................... 10

Parte B. Cromatografia em coluna ................................................................................................ 10

Tratamento dos Resultados .................................................................................................................. 13

Parte A. Cromatografia em camada fina ....................................................................................... 13

Parte B. Cromatografia em coluna ................................................................................................ 14

Discussão/Conclusão ............................................................................................................................. 15

Crítica .................................................................................................................................................... 16

Bibliografia ............................................................................................................................................ 17

Objetivo

Separação de uma mistura de corantes (alaranjado de metilo e azul de metileno)

por cromatografia de adsorção em coluna e em camada fina.



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Resumo

Nesta atividade laboratorial pretendeu-se realizar a separação de uma mistura

de dois corantes sendo um o alaranjado de metilo e o outro o azul de metileno. Para este

efeito recorreu-se à técnica da cromatografia por adsorção em coluna e em camada fina.

Com a cromatografia em camada fina (CCF) procedeu-se à separação de uma mistura de

corantes

Nesta atividade laboratorial utilizou-se a técnica de cromatografia de adsorção em

camada fina e em coluna para separar uma mistura de dois corantes.

Na cromatografia em camada fina, utilizou-se uma amostra da, e mais duas amostras,

uma de cada corante, que funcionam como amostras de controlo para efeitos de

comparação.

Na cromatografia em coluna, aplicou-se uma determinada quantidade da mistura de

azul-de-metileno com alaranjado de metilo numa coluna previamente preparada e

preenchida com a fase estacionária, alumina, e procedeu-se à eluição dos corantes usando

dois eluentes diferentes, o azul com o etanol e o alaranjado com a amónia. As soluções dos

corantes eluídos foram colocadas em tubos de ensaio com 1mL.

Ambas as técnicas de cromatografia foram eficientes na separação dos dois corantes.

Fundamentos teóricos essenciais

A cromatografia serve para separar componentes de duas misturas e todas as suas

técnicas baseiam-se na diferente distribuição dos dois componentes por duas fases, uma



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fase móvel e uma estacionária, podendo a móvel estar no estado líquido ou gasoso, e a fase

estacionária no estado sólido ou líquido.

As diferentes formas de cromatografia podem ser classificadas considerando-se

diversos critérios, como pela forma física do sistema cromatográfico, por exemplo, em

coluna, planar, em camada fina, entre outras; pela fase móvel usada, em que pode ser

líquida, gasosa ou supercrítica (com vapor pressurizado); pela fase estacionária utilizada, e

podem ser sólidas, líquidas ou quimicamente ligadas (quando os seus mecanismos de

separação diferem das sólidas ou líquidas); ou ainda pelo modo de separação, e aí dividem-

se em quatro grupos, de adsorção, partição, troca iónica ou de exclusão.

Para fases de estados diferentes existem técnicas diferentes. Na atividade que

realizámos a técnica utilizada foi a de cromatografia de adsorção: em coluna e em camada

fina, pois as fases móveis encontravam-se no estado líquido e as fases estacionárias no

estado sólido (poroso). A fase móvel é eluída na superfície da fase estacionária ou pelos seus

interstícios. O tipo de cromatografia que se utilizou baseia-se na capacidade de adsorção e

na solubilidade.

Na cromatografia em coluna o adsorvente (fase estacionária) no estado sólido é

colocado numa coluna de vidro na vertical, e a mistura a separar é colocada no topo da

coluna. A fase móvel (o eluente) e elui ao longo da coluna, arrastando consigo os

componentes da mistura com velocidades muito diferentes pela ação da gravidade,

podendo esta técnica denominar-se também por cromatografia em coluna por gravidade. A

separação dos compostos dar-se-á consoante as interações entre os componentes da

mistura, o adsorvente e o eluente.

Na cromatografia em camada fina, a fase estacionária, no nosso caso, a sílica gel, é

suportada numa superfície plana que é colocada numa câmara de eluição contendo

previamente um eluente adequado sendo esse o etanol. A difusão do solvente na placa

arrasta os componentes da mistura com velocidades diferentes, pela razão explicitada mais

adiante.

A adsorção é um fenómeno espontâneo que ocorre todas as vezes que um sólido é

exposto a um gás ou a um líquido. Consiste na retenção, à superfície do sólido de partículas

do gás ou do líquido, devido à existência de forças intermoleculares, e quanto mais fortes



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forem mais forte as forças adsortivas. A intensidade destas forças também varia consoante a

natureza do sólido (adsorvente), da substância adsorvida e do fluido em contacto com o

adsorvente.

Tendo em conta o que foi dito, na cromatografia em coluna, a velocidade da eluição

dos componentes de uma mistura pode ser diferente de acordo com a afinidade de

determinado componente com o adsorvente e com o eluente. Componentes mais polares

exercem forças adsortivas mais intensas sobre o adsorvente do que as menos polares ou

apolares, consequentemente a velocidade da eluição será menor. Quanto maior a

solubilidade de um componente no eluente maior será a velocidade.

Fator de retenção

O fator de retenção (Rf) é calculado na cromatografia em camada fina, e é

definido como sendo o quociente entre a distância percorrida por um determinado

composto e a distância percorrida pelo solvente. O seu valor dará uma ideia da intensidade

das forças adsortivas exercidas por um composto sobre o adsorvente.

Rf=

Cuidados a ter em ambas as técnicas de cromatografia

Na realização da cromatografia em camada fina devem-se ter em conta alguns

aspetos:

A câmara de eluição deve ser fechada após a introdução do eluente para

que este não evapore;

Os pontos de aplicação dos componentes não devem ficar mergulhados no

eluente, pois poder-se-ão diluir neste.



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Na realização da cromatografia em coluna devem-se ter, também, em atenção

alguns aspetos, entre os quais:

Não deixar a coluna secar, de modo a que a alumina não crie fendas, tendo um

impacto direto na eluição dos corantes.

A altura de alumina na coluna não deve ser desnecessariamente muito

alta, nem muito baixa para haver uma separação eficiente dos corantes.

A distribuição da alumina na coluna deve ser o mais homogénea possível,

evitando a existência de bolhas de ar.

Fórmulas de estrutura dos Corantes

Figura 2. Fórmula de estrutura do azul de metileno

Figura 1. Fórmula de estrutura do alaranjado de metilo



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Material

1 Tina cromatográfica;

Capilares;

Coluna com placa porosa;

Pipetas de Pasteur;

1 Pipeta graduada de 2,000 ±0,005 mL;

Tubos de ensaio e suporte;

3 Copos de 100 mL;

Funil;

Placas cromatográficas de sílica para cromatografia em camada fina;

Reagentes

Alumina;

Etanol;

Solução de azul de metileno e alaranjado de metilo e respetiva mistura;

Amónia concentrada;

Água destilada;



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Características dos reagentes e equipamento

Reagentes

Alaranjado de metilo:

C14H14N3NaO3S

M: 327,34 g/mol

Tóxico

R 25

Azul de Metileno:

C16H18ClN3S * x H2O (x=2-3)

M: 319.86 g/mol (anidro)

Nocivo

R 22

Alumina (óxido de alumínio):

C16H18ClN3S * x H2O (x=2-3)

M: 319.86 g/mol (anidro)

Nocivo

R 22

Amoníaco:

NH3

M: 17,03 g/mol

ρ = 0,905kg/L

R: 34-50

S: 26-36/37/39-45-61



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Procedimento

Parte A. Cromatografia em camada fina

1. Numa placa cromatográfica de 3x7 cm, trace a lápis uma linha paralela a um

dos topos e a uma distância deste cerca de 0,5 cm, tendo o cuidado de não

danificar a sílica.

2. Com a ajuda de um capilar coloque cuidadosamente uma pequena gota de

solução mistura e, de cada um dos lados, uma gota de cada uma das

soluções de alaranjado de metilo e de azul de metileno (as gotas deverão

ficar bem separadas).

3. Seque as gotas com um secador.

4. Introduza a placa na câmara cromatográfica contendo a solução eluente

(copo com um pouco de etanol), tendo o cuidado de verificar que os pontos

de aplicação das amostras não fiquem no início, mergulhados no eluente.

Tape a câmara.

5. Quando o eluente subir cerca de 1 cm do topo, retire-a da câmara e seque-a.

Parte B. Cromatografia em coluna

1. Num copo de 100 mL prepare uma papa etanólica, utilizando alumina e etanol

e verta-a para uma coluna de vidro com placa porosa, em posição vertical,

com a ajuda de um funil. Deposite a mistura gradualmente na coluna

deixando simultaneamente o etanol fluir muito lentamente através dela. Se for

necessário, adicione mais etanol no topo da coluna. Nunca deixe secar. O

enchimento da coluna deve ser mais homogéneo possível, sem apresentar

bolhas de ar. A altura final deve ser de aproximadamente 8 cm.

2. Verta cuidadosamente a solução mistura (1 mL), tendo o cuidado de não

perturbar a superfície da fase estacionária.

3. Passe etanol através da coluna, tendo em conta o cuidado de a não deixar

secar (revelação do cromatograma). Eluirá desta forma o azul de metileno.

Recolha o eluente contendo este corante numa série de tubos e em volumes

aproximadamente iguais ( ≈ 1 mL), até a solução sair incolor.



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4. Elua em seguida o alaranjado de metilo com água destilada contendo umas

gotas de amónia concentrada (1 a 2 gotas por 100 mL de água), como

descrito em 3.

Esquema de montagem (Cromatografia em coluna)

Figura 3. Esquema de montagem da cromatografia em coluna



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Resultados



Azul de metileno

Figura 5. Volumes de Azul de metileno extraído

Figura 4. Cromatograma da CCF

Distância percorrida pelo alaranjado da mistura Distância percorrida pelo alaranjado (controlo)

Distância percorrida pelo eluente



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Tabela 1. Quantificação da intensidade da cor do azul de metileno (0-5)

Alaranjado de metilo

Número da amostra Intensidade da Cor Produto

1 2

Azul de Metileno

2 3

3 4

4 5

5 4

6 2

Figura 6. Volumes de Alaranjado de metilo eluídos



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Tabela 2. Quantificação da intensidade da cor do alaranjado de metilo (0-5)

Número da amostra Intensidade da Cor Produto

1 0,1

Alaranjado de metilo

2 0,1

3 0,2

4 0,3

5 0,4

6 0,5

7 0,6

8 0,8

9 1

10 1,2

11 1,5

12 1,8

13 2

14 2,5

15 2,5

16 2,5

17 2,8

18 3

19 3,2

20 3,5

21 3,5

22 3,8

23 4

24 4,3

25 4,3

26 4,6

27 4,8

28 3



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Tratamento dos Resultados


Tabela 3. Distância percorrida pelas manchas e respetivos fatores de retenção.

Distância percorrida / cm

Rf

Azul de metileno 0 0

Alaranjado de metilo 5,5 0,92

Mistura 5,6 0,93



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0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8

Inte

nsi

dad

e d

e c

or

Extração

Intensidade da cor azul de metileno

intensidade

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

0 4 8 12 16 20 24 28

Inte

nsi

dad

e d

a co

r

Extração

Intensidade da cor do alaranjado de metilo

Intensidade


Cromatogramas

Gráfico 1. Cromatograma do azul de metileno

Gráfico 1. Cromatograma do alaranjado de metilo



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Discussão/Conclusão

Ambas as cromatografias permitiram uma separação eficiente dos corantes.

No entanto, na cromatografia em coluna é possível recolher os corantes separados, ao

contrário da CCF, que apenas permite classificar qualitativamente os componentes da

mistura.

Na cromatografia em camada fina, foi visível a separação dos dois corantes,

tendo o alaranjado de metilo sido eluído, e as duas manchas percorreram aproximadamente

a mesma distância na placa de sílica, enquanto que a mancha do azul de metileno não se

moveu (Fig. 4). A distância percorrida pela mancha do alaranjado de metilo da mistura foi

igual à percorrida pela mancha da amostra de controlo.

Na marcação das linhas na placa é usado um lápis em vez de uma caneta pois os

pigmentos da tinta poder-se-iam diluir no etanol e misturar-se com os componentes a

separar, induzindo em erro na leitura do cromatograma, se a cor da caneta for azul, ou

impossibilitando a medição das distâncias percorridas pelas manchas. A câmara

cromatográfica deve estar devidamente fechada para manter a atmosfera saturada e

prevenir a constante evaporação do eluente de modo a ser possível identificar a frente.

Na cromatografia em coluna, o alaranjado de metilo elui muito mais lentamente

do que o azul de metileno, sendo esta a explicação para um maior número de extrações

comparativamente com as do azul. Este facto deve-se às forças adsortivas entre as fases

móvel e estacionária, que são muito maiores entre o alaranjado de metilo e a alumina. À

medida que os componentes da mistura eram separados formaram-se bandas móveis,

correspondendo cada uma ao corante em eluição.

Observou-se que, dependendo da fase estacionária, o eluente elui um

determinado corante. Ou seja, na cromatografia em camada fina, o etanol elui o alaranjado

de metilo, enquanto que, na cromatografia em coluna o etanol elui o azul de metileno. Se a

alumina for mais polar do que a sílica (a diferença de eletronegatividades é maior entre o

alumínio e o oxigénio), e o alaranjado de metilo mais polar do que o azul de metileno, então

uma possível explicação desta observação prender-se-á com as interações entre as

moléculas dos corantes e as duas fases estacionárias. Como a sílica é mais apolar do que a

alumina, assim como o azul de metileno é mais apolar do que o alaranjado de metilo, então



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Figura 7. Forma esperada da curva do

cromatograma

as forças adsortivas entre o azul e a sílica serão mais fortes do que as entre o alaranjado e a

sílica, logo o etanol apenas conseguirá eluir o alaranjado. Em relação à cromatografia em

coluna, é entre o alaranjado e a alumina que existirão forças adsortivas mais fortes, e por

isso, o etanol irá eluir apenas o azul de metileno, sendo necessária a substituição do eluente

por um de maior polaridade, que será a amónia. E desta forma, os dois corantes não são

eluídos ao mesmo tempo. O alaranjado de metilo é eluído mais lentamente também devido

à força das interações intermoleculares que exerce entre a alumina.

Crítica

No cromatograma da CCF (Fig. 4), observa-se uma linha de azul de metileno ao

longo da placa. Este efeito poderá ter tido como causa o facto de as amostras não terem

sido devidamente secas com o secador.

Na cromatografia em coluna, quer na extração do azul de metileno, quer na do

alaranjado de metilo, notou-se a presença de alguma alumina em suspensão nos primeiros

3mL recolhidos (Fig. 6 e 5). Esta ocorrência não facilitou a comparação entre os volumes

extraídos, visto que esta só se encontrava presente em alguns tubos de ensaio, alterando de

alguma forma a perceção da cor das soluções. A análise da intensidade da cor das extrações

do azul de metileno foi a mais dificultada devido ao reduzido número de amostras, sendo os

primeiros mL com alumina igualmente essenciais para a elaboração do cromatograma. Na

quantificação da intensidade das cores das extrações do alaranjado de metilo, também

houve algumas dificuldades, pois como estas são relativamente numerosas, algumas

apresentavam uma cor idêntica ou muito semelhante. O cromatograma correspondente às

extrações do azul, tem a forma esperada (Fig. 7.) (Gráfico 1.), mas o mesmo não acontece

com o do alaranjado de metilo (Gráfico 2.).

Durante a extração, a eluição do alaranjado foi

forçada, isto é, devido ao entupimento do filtro, tentou-se

forçar o corrimento do eluente, aumentando a pressão no

topo da coluna para que este fluísse com mais velocidade.

Deste modo, as últimas extrações foram as com maior

concentração do corante e não das menos concentradas.



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Bibliografia

1 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAVn0AA/fundamentos-adsorcao

(consultado em 22/11/2012)

2 http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/adsorcao-diferentes-interacoes-

entre-moleculas.htm (consultado em 24/11/2012)

3 http://www.infopedia.pt/$adsorcao (consultado em 22/11/2012)

4 http://pt.wikipedia.org/wiki/Cromatografia (consultado em 22/11/2012)

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAVn0AA/fundamentos-adsorcao

relatorio - cormatografia por adsorção (final).pdf

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