Universidade Federal de Alagoas

Instituto de Química e Biotecnologia

Programa de Pós-graduação em Química e Biotecnologia

SEPARAÇÕES CROMATOGRÁFICAS

Lista de exercícios

Nome: Isis Torres Souza

Prof. Dr. Antônio Euzébio Goulart Sant’Ana

Maceió, janeiro de 2011.

LISTA DE EXERCÍCIOS SKOOG

Cap. 24 - INTRODUÇÃO ÀS SEPARAÇÕES CROMATOGRÁFICAS

1. Defina:

a) EluiçãoÉ a lavagem de uma amostra através da coluna pela adição contínua de novos

volumes de solvente.

b) Fase móvelÉ a fase utilizada para transportar a amostra em separações cromatográficas,

que pode ser um líquido, gás ou fluido supercrítico.

c) Fase estacionáriaÉ uma fase fixa, imiscível com a fase móvel, colocada na coluna ou em uma

superfície sólida, através da qual a fase móvel é forçada a passar, seja por força da gravidade ou pela aplicação de pressões superiores à mesma.

d) Constante de distribuiçãoÉ a razão de partição ou coeficiente de partição, também chamada de

constante de equilíbrio (K), que é definida como a razão entre a concentração molar do soluto na fase estacionária (CE) e a concentração molar na fase móvel (CM), onde CE é diretamente proporcional a CM.

e) Tempo de retençãoÉ o tempo que o pico do analito demora até atingir o detector após a injeção da

amostra, sendo representado pelo símbolo (TR)

f) Fator de retençãoÉ um parâmetro utilizado para descrever as velocidades de migração de

diferentes analitos nas colunas.

g) Fator de separaçãoÉ a relação entre os coeficientes de distribuição de cada um dos elementos.

h) Altura do pratoÉ definida pela razão entre a variância (δ2) pelo comprimento (geralmente em

centímetros) da coluna empacotada (L).

i) Difusão longitudinalÉ um processo de alargamento de banda no qual o analito difunde-se do centro

concentrado de uma zona para regiões mais diluídas à frente e atrás do centro da zona, isto é, na direção paralela e oposta ao fluxo da fase móvel.

j) Difusão por turbulênciaÉ quando as moléculas de analito alcançam a extremidade final da coluna após

um intervalo de tempo, levando a um alargamento da banda, ou faixa.

k) Resolução de colunaA resolução de coluna (RE) fornece uma medida quantitativa da sua habilidade

em separar dois analitos, podendo ser definida pela multiplicação da variação do tempo necessário para conduzir o pico de A e B para o final da coluna quando a velocidade da fase móvel for µ[(TR)B-(TR)A] por dois, dividido pelo somatório do efeito de retenção de A e B.

l) EluenteO eluente é a fase móvel. Sua função é mover-se através da fase estacionária

arrastando consigo os diversos componentes, de modo a provocar a separação entre eles.

2. Descreva o problema geral da eluição.Na eluição os analitos podem não ser separados devido a uma diferença de

polaridade e ficarem retidos na fase estacionária. O uso de gradientes na eluição permite frequentemente a separação de solutos que não podem ser separados por uma operação isocrática, mesmo com solventes mistos. Ela é especialmente eficiente quando os componentes da amostra diferem muito em polaridade.

3. Liste as variáveis que levam ao alargamento de zona.- velocidade linear da fase móvel- coeficiente de difusão na fase móvel- coeficiente de difusão na fase estacionária - fator de retenção- diâmetro da partícula da fase estacionária- espessura da camada de líquido que recobre a fase estacionária.

4. Qual é a diferença entre cromatografia gás-líquido e líquido-líquido?A cromatografia gás-líquido tem como equilíbrio a partição entre gás e líquido,

enquanto que na cromatografia líquido-líquido a partição ocorre entre líquidos imiscíveis.

5. Qual é a diferença entre cromatografia líquido-líquido e líquido-sólido?A cromatografia líquido-líquido tem como equilíbrio a partição ocorre entre

líquidos imiscíveis enquanto que na cromatografia líquido-sólido o tipo de equilíbrio é a adsorção .

6. Quais são as variáveis que provavelmente afetam o valor de α para um par de analitos?

As constantes de distribuição de duas espécies.

7. Como o fator de retenção de um soluto pode ser manipulado?Uma separação pode ser melhorada de modo significativo pela manipulação do

fator de retenção, o que gera um aumento de resolução. O modo mais fácil de melhorar a resolução é por otimização de k’. Para fases móveis gasosas, k’

frequentemente pode ser melhorado por aumento de temperatura. Para fases móveis líquidas, mudanças na composição do solvente costumam permitir manipulação de k’

de modo a obter separações melhores.

8. Descreva um método para a determinação do número de pratos em uma coluna.

O número de pratos é determinado através da relação entre o comprimento da coluna empacotada pela altura equivalente a um prato teórico.

9. Quais são os efeitos da variação de temperatura sobre os cromatogramas?Os cromatogramas são usualmente obtidos mantendo-se constante a

temperatura da coluna. Há duas desvantagens da operação isotérmica: - Os picos iniciais são finos e pouco espaçados (a resolução é relativamente

pequena nesta região do cromatograma) e os picos do final do cromatograma tendem a ser baixos, largos e muito espaçados (resolução excessiva).

- Com freqüência, compostos com pontos de ebulição elevados não são detectados, particularmente no caso de misturas de compostos desconhecidos com grande faixa de pontos de ebulição. A solubilidade das substâncias de alto ponto de ebulição na fase estacionária é muito alta, o que faz com que eles permaneçam presos na entrada da coluna, especialmente quando a temperatura de operação da coluna é relativamente baixa.

10. Por que, em um gráfico de altura do prato versus razão, ocorre um mínimo em razões mais baixas na cromatografia líquida do que na cromatografia gasosa?

Isso ocorre devido às velocidades de difusão muito maiores nos gases (104

vezes maiores do que em líquidos), assim, os mínimos nas curvas que relacionam a altura do prato, H, com a vazão são consideravelmente mais largos na cromatografia gasosa.

11. O que é gradiente de eluição?São variações de fatores de retenção que decorrem de variações na

composição da fase móvel durante a eluição na cromatografia líquida.

12. Os dados abaixo se referem a uma coluna para cromatografia líquida:

Comprimento da coluna 24,7cmVazão 0,13mL/min

VM 1,37mLVE 0,164mL

Um cromatograma de uma mistura de espécies A, B, C e D forneceu os seguintes dados:

Tempo de retenção, min Largura do Pico Base (W), min

Não retido 3,1 ------A 5,4 0,41B 13,3 1,07C 14,1 1,16D 21,6 1,72

Calcule o número de pratos para cada pico.A) σ = LW/4tR

σ = 24,7 x 0,41/4x 5,4 = 10,13/21,60 = 0,47

H = σ2 /LH= (0,47)2/ 24,7 = 0,22/24,7 = 0,0089 cm

N = L/HNA= 24,7/0,0089 = 2775

B) σ = 24,7 x 1,07/ 4x 13,3 = 26,43/53,20 = 0,50

H = (0,5)2/ 24,7 = 0,25/24,7 = 0,0101

NB= 24,7/0,0101 = 2445

C) σ = 24,7 x 1,16/4 x 14,1 = 28,65/ 56,40 = 0,51

H = (0,51)2/ 24,7 = 0,26/24,7 = 0,0105

NC = 24,7/0,0105 = 2352

D) σ = 24,7 x 1,72/ 4x21,6 = 42,48/86,4 = 0,49

H = (0,49)2 /24,7 = 0,24/24,7 = 0,0097

ND = 24,7/0,0097 = 2546

20. Liste as variáveis que levam ao alargamento de zona.Velocidade linear da fase móvel, coeficiente de difusão na fase móvel,

coeficiente de difusão na fase estacionária, fator de retenção, diâmetro da partícula da fase estacionária e espessura da camada de líquido que recobre a fase estacionária.

21. Qual é o efeito sobre um pico de cromatograma da introdução da amostra a uma velocidade muito lenta?

A amostra ficará retida mais fortemente, onde o movimento coluna abaixo aumentará a distância entre os picos.

Cap. 25 - CROMATOGRAFIA GASOSA

1. Quais são as diferenças entre cromatografia gás-líquido e gás-sólido?A cromatografia gás-líquido baseia-se na partição do analito entre uma fase

móvel gasosa e uma fase imobilizada líquida na superfície de um sólido inerte; já o cromatografia gás-sólido possui a fase estacionária sólida, na qual a retenção dos analitos é conseqüência de adsorção física, possuindo aplicação limitada devido a retenção semipermanente de moléculas polares ou ativas e às marcantes caudas dos picos de eluição.

2. Quais os tipos de misturas são separadas por cromatografia gás-sólido?Aquelas que não são retidas por coluna de gás-líquido, como: óxido de

nitrogênio, sulfeto de hidrogênio, dissulfeto de carbono, monóxido de carbono, dióxido de carbono e gases raros.

3. Por que a cromatografia gás-sólido não é tão usada quanto a cromatografia gás-líquido?

Devido a retenção semi-permanente de moléculas polares ou ativas e às marcantes caudas dos picos de eluição.

4. Defina:a) Volume de retenção

É o volume de uma determinada substância retido na coluna, e que é diretamente proporcional ao tempo de retenção e a vazão média dentro da coluna.

b) Volume de retenção corrigidoÉ o volume obtido na pressão média da coluna, é a razão entre a pressão de

entrada e a pressão de saída.

c) Volume de retenção específico É o volume de retenção obtido através da razão entre a diferença dos volumes

de retenção corrigidos das respectivas espécies retidas e não retidas, e a massa da fase estacionária, sendo inversamente proporcional a sua temperatura absoluta.

5. Como funciona um medidor de fluxo de bolha de sabão?O gás fica saturado com água e, a pressão deve ser corrigida pela pressão do

vapor da água.

6. O que é programação de temperatura quando usada em cromatografia?É o processo onde a temperatura é aumentada durante a análise, por uma

série de alterações da temperatura da coluna controladas por um microprocessador.

7. Qual é a diferença entre um detector sensível à concentração e sensível ao fluxo de massa? Indique que tipo de dispositivo são os seguintes detectores:

No detector sensível ao fluxo de massa a resposta do detector não é afetada por alterações do fluxo de gás de arraste e a alta sensibilidade se mantém mesmo em fluxos muito baixos, além de causar a destruição da amostra, enquanto o detector sensível a concentração não causa a destruição da amostra e sua resposta pode ser afetada por alterações no fluxo do gás.

a) condutividade térmica: hélio e hidrogênio

b) emissão atômica: plasma de hélio

c) termoiônico: fósforo e nitrogênio

d) captura de elétron: halogênios contidos em compostos como pesticidas e bifenilas policloradas, peróxidos, quinonas e grupos nitro.

e) fotometria de chama: compostos sulfonados e fosforados

f) fotoionização: radiação ultravioleta

8. Descreva o princípio sobre o qual se baseiam cada um dos detectores listados no problema 7.a) condutividade térmica

Esse tipo de detector usa um filamento metálico aquecido (fio fino de ouro, platina ou tungstênio), ou alternativamente um termistor um semicondutor de óxidos de metal fundidos) para mostrar diferenças de condutividade térmica do gás de arraste (Hélio e Hidrogênio são os melhores gases de arraste para usar com estes detectores).

b) emissão atômica O gás de arraste (hélio) passa pela coluna capilar e carrega o eluente que

passa, ao sair da coluna, por uma cavidade de microondas resfriada com água onde se produz um plasma de hélio. A temperatura alta do plasma é suficiente para decompor a amostra em átomos que, por sua vez, emitem um espectro atômico característico. A radiação resultante é focalizada, passa por uma rede de difração, onde sofre dispersão, e continua até um conjunto de diodos móvel. Esta montagem permite a detecção de elementos (exceto hélio, usado como gás de arraste) com sensibilidade muito alta.

c) termoiônicoBaseia-se na queima do ar do efluente da coluna, misturado com hidrogênio,

com produção de uma chama de energia suficiente para ionizar as moléculas de soluto cujos potenciais de ionização são baixos. Os íons produzidos são coletados por eletrodos e a corrente iônica produzida é medida. O jato do queimador é o eletrodo negativo. O anodo é usualmente um filamento ou uma grade que atinge a extremidade da chama. A combustão de misturas de hidrogênio e ar produz poucos íons e, assim, quando só o gás de arraste e o hidrogênio se queimam, obtém-se um sinal praticamente constante.na presença de compostos que contêm carbono, ocorre ionização e a condutividade elétrica da chama aumenta fortemente

d) captura de elétron Esses detectores exploram o fenômeno da recombinação baseado na captura

de elétrons por compostos que têm afinidade por elétrons livre. O detector mede, então, a diminuição e não o aumento da corrente.

e) fotometria de chama Faz-se uma mistura de gases da amostra com H e Ar passar pelo queimador e

lá sofre uma ignição elétrica onde o número de íons obtido é grosseiramente proporcional ao número de átomos de C reduzidos na chama.

f) fotoionização Trata-se de um detector cuja resposta depende do colecionamento de íons e

amplificação do sinal em um eletrodo colecionador de carga positiva usando um amplificador convencional de alta impedância. As moléculas orgânicas do eluente são irradiadas ao sair da coluna juntamente com o eluente com luz ultravioleta de alta intensidade.

9. Quais são as principais vantagens e limitações de cada um dos detectores listados no problema 7?a) condutividade térmica

Vantagens sua simplicidade, a larga faixa dinâmica linear, a resposta geral tanto a espécies orgânicas como inorgânicas e o caráter não-destrutivo da amostra, que permite a coleta dos solutos após a detecção.

Limitações grande volume, baixa sensibilidade e problemas de contaminação.

b) emissão atômica Vantagens pode-se detectar um número muito grande de elementos em

uma amostra, especificidade característica para detectar de forma simultânea até 6 elementos.

Limitações alto custo e difícil manutenção

c) termoiônico Vantagens altamente sensível e estável, tem resposta rápida e uma faixa de

resposta linear muito grande e útil para detecção de muitos pesticidas fosforados.Limitações a amostra é destruída na chama, baixos fatores de resposta

para certos compostos oxigenados como álcoois e compostos carbonilados.

d) captura de elétron Vantagens permite análise fácil em uma faixa de concentrações muito

grande, são altamente sensíveis e não alteram a amostra de modo significativo.Limitações detector não tão eficiente como um detector ionização em

chama, suscetibilidade a contaminação.

e) fotometria de chama Vantagens muito seletivo para enxofre e fósforo, útil na análise de enxofre em baixa concentração. É bastante resistente e de fácil utilização.

Limitações resposta não linear e causa a destruição da amostra.

f) fotoionização Vantagens sensibilidade semelhante ao detector ionização em chama,

resposta universal, não precisa de gases auxiliares. Limitações um dos detectores de desenvolvimento mais recente, o que faz

com que existam alguns problemas especialmente no que diz respeito à contaminação da janela da lâmpada e ao tempo de vida do detector.

10. Qual material da fase estacionária é usado na maioria das colunas empacotadas de cromatografia gasosa?

siloxano

11. Como diferem as seguintes colunas tubulares abertas?a) colunas PLOT

Colunas abertas tubulares com camada porosa em que uma camada muito fina de adsorvente sólido é depositada de forma homogênea na parede interna da coluna

b) colunas WCOTSão colunas tubulares em que a fase estacionária é ligada diretamente à

parede interna do tubo.

c) colunas SCOT

São colunas tubulares em que uma camada de suporte sólido é depositadana parede interna do tubo e recoberta com a fase estacionária.

12. O que são colunas tubulares abertas de megadiâmetro? Por que são usadas?

São colunas que apresentam capilares de 530 μm, sua eficiência não é tão boa quanto as colunas de diâmetros menores, mas são significativamente melhores que as colunas empacotadas. São utilizadas por tolerarem tamanho de amostras similiares aos das colunas empacotadas.

13. Quais as vantagens de colunas capilares de sílica fundida comparadas com colunas de metal ou vidro?

Por serem feitos de sílica purificada, os capilares de sílica fundida contém quantidades mínimas de óxidos metálicos, seus capilares possuem paredes mais finas do que os correspondentes em vidro. Os tubos ganham resistência com recobrimento protetores de polimidas. Apresentam maior resistência física, reatividade muito mais baixa com relação aos componentes da amostra e flexibilidade.

14. Que propriedades devem ter a fase estacionária líquida para a cromatografia?

Devem ter baixa volatilidade, estabilidade térmica, inércia química e características de solvente.

15. Por que as fases estacionárias de cromatografia gasosa são ligadas ou contêm ligações cruzadas? O que significam esses termos?

Para que elas tenham uma maior durabilidade, podendo ser lavada com um solvente quando o filme se torna contaminado.

As fases estacionárias ligadas envolvem a fixação de uma camada monomolecular da fase estacionária à superfície de sílica da coluna através de uma reação química. As ligações cruzadas é a incorporação de um peróxido ao líquido original.

16. Qual é o efeito de espessura do filme da fase estacionária sobre a cromatografia gasosa?

A espessura do filme afeta primariamente o caráter e a capacidade de retenção da coluna. Filmes espessos são usados com analitos altamente voláteis porque estes filmes retêm solutos por tempo mais longo, permitindo assim um tempo maior para que a separação ocorra. Filmes finos são úteis para separar espécies de baixa volatilidade em um período de tempo razoável.

17. O que são índices de retenção? Descreva como são determinados.O índice de retenção é um parâmetro para a identificação de solutos em

cromatogramas. Pode ser obtido de um cromatograma de uma mistura deste soluto com, pelo menos, dois alcanos normais com tempos de retenção do soluto em estudo. Isto é, alcanos normais são os padrões sobre os quais se baseiam a escala de índice de retenção.

18. Como é um cromatograma obtido normalmente em GC/MS? E em GC/IR?GC/MS O cromatograma pode ser de corrente iônica total (um gráfico da

soma de todas as correntes iônicas em função do tempo) ou cromatograma de corrente iônica selecionada (um gráfico de correntes iônicas para um ou poucos íons em função dotempo). O cromatograma de massa pode aparecer na tela do osciloscópio ou em um gráfico em tempo real.

GC/IR a varredura é disparada pela saída de um detector de pico cromatográfico não-destrutivo e começa depois de um breve retardo que permite ao

componente deslocar-se da região do detector para cela de infravermelho. Os dados espectroscópicos são digitalizados, armazenados em um computador e depois impressos.

Cap. 26 - CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA

1. Liste os tipos de substâncias às quais são mais aplicáveis os seguintes tipos de cromatografia:a) gás-líquido

As substâncias que são pouco voláteis e termicamente estáveis. b) partição líquida

Iônicos e não-iônicos, polares, de massa molecular baixa a moderadamente baixa.

c) partição em fase reversaCompostos polares.

d) troca iônicaSubstâncias iônicas.

e) permeação em gelCompostos de alta massa molecular que são solúveis em solventes não

polares.

f) filtração em gelCompostos polares de alta massa molecular.

g) gás-sólidoGases de baixa massa molecular.

h) adsorção líquida

Compostos não-polares e com massas molares menores que 5000.

i) par iônicoEspécies iônicas.

2. Descreva três métodos genéricos para melhorar a resolução na cromatografia de partição.

Pode-se melhorar a resolução da coluna, aumentando o número de pratos por redução da altura dos pratos (H); outra forma, aumentando a temperatura, o que causa um aumento de k’; para melhorar α, altera-se a composição química da fase estacionária.

Temperatura - Quando se mantém a temperatura constante aumenta a retenção das substâncias e consequentemente o processo cromatográfico.

Pratos teóricos – para uma separação mais eficiente o prato deve ter um diâmetro mínimo de cerca de 5mm, para um trabalho qualitativo, e menor para análise quantitativa.

Fase móvel- em cromatografia em coluna, a vazão deve ser mínima, não podendo estar abaixo da fase estacionária, utilizando-se solventes orgânicos, isoladamente ou uma mistura destes, tendo uma polaridade próxima a da substancia em análise, para uma melhor resolução.

3. Descreva um modo de manipular o fator de retenção de um soluto na cromatografia de partição.

O fator de retenção k’, pode ser alterado variando-se a temperatura ou a composição da fase móvel, ou seja, o índice de polaridade do solvente.

4. Como pode ser manipulado o fator de separação para (a) cromatografia gasosa e (b) cromatografia líquida?

Na cromatografia gasosa pela temperatura, e na cromatografia líquida alterando a composição da fase móvel.

5. No preparo de um gradiente de benzeno/acetona para HPLC em coluna de alumina, é desejável aumentar ou diminuir a proporção de benzeno conforme a coluna é eluída?

Aumentar a proporção de benzeno. Isto encurtaria o tempo de separação sem sacrifício na resolução dos primeiros picos.

6. Defina os seguintes termos:a) borbulhamento

São sistemas nos quais os gases dissolvidos interferem formando bolhas na coluna e no sistema de detecção.

b) eluição isocráticaÉ a eluição processada com um único solvente ou com uma mistura de

solventes em proporções iguais e concentrações constantes, ou seja, a composição do solvente é mantida constante ao longo da eluição.

c) eluição com gradienteÉ aquela na qual a composição do solvente é alterada continuamente ou em

uma série de etapas, com o objetivo de aumentar a força do eluente.

d) injeção por fluxo interrompidoNa injeção com interrupção de fluxo, a vazão do solvente é interrompida, uma

conexão no ponto da coluna é removida e a amostra é injetada diretamente na cabeça da coluna. Então, a conexão é recolocada e o bombeamento, reiniciado.

e) fase estacionária pelicularSão polímeros sintéticos com tamanho variável entre 2 a 5m, utilizado no

empacotamento juntamente com sílica, em coluna cromatográfica.

f) alargamento extra-colunaO alargamento de banda extra-coluna ocorre conforme o soluto é carregado

através de tubos abertos como os do sistema de injeção, da região do detector e da tubulação de conexão dos vários componentes do sistema.

g) fase estacionária em modo reversoO recheio da fase estacionária é apolar. Na cromatografia de modo reverso,

usa-se sílicas modificadas, polímeros apolares, do tipo polissiloxanos com cadeias laterais variadas (C8, C14, C16, C18).

h) fase estacionária em modo normalO recheio da fase estacionária é muito polar. A fase estacionária é polar, sendo

constituída por sílica pura ou modificada (com aminopropil, diol ou ciano).

i) detector de propriedades do sistema como um todo (não-seletivos)Índice de refração, infravermerlho, espalhamento de luz.

j) detector de propriedade solvente (seletivos)Eletroquímico, polarímetro e dicroísmo circular, espectrometria de massa,

R.M.N., fluorescência, UV-vis.

8. O que é uma pré-coluna em cromatografia de partição?É uma coluna pequena, introduzida antes da coluna analítica para aumentar

sua duração por remoção de material particulado, de contaminantes dos solventes, e de contaminantes da amostra que se ligam irreversivelmente a fase estacionária.

9. De que modo são similares a cromatografia de partição em fase normal e a cromatografia de adsorção?

Na escolha de sistemas de solventes, isto é, em ambas são escolhidas dois solventes compaíveis, um muito forte e o outro muito fraco.

10. Liste as características desejáveis de detectores para HPLC.Boa estabilidade e reprodutibilidade, uma resposta linear para solutos que se

estenda por várias ordens de grandeza, tenha uma resposta rápida, alta confiabilidade e de fácil uso e não destruir a amostra.

11. Descreva algumas técnicas que são usadas na interface de um cromatógrafo de líquido com um espectrômetro de massa.

Em uma o eluente da coluna é dividido, e apenas uma fração é introduzida diretamente no espectrômetro de massas. Em outra o eluente é depositado sobre uma correia contínua ou sobre um fio que se move e transporta o solvente e o analito para uma câmera aquecida para remoção do primeiro por vaporização.

12. Liste as diferenças nas propriedades e regras das fases móveis em cromatografia líquida e gasosa. Como estas diferenças influem nas características dos dois métodos?

Para HPLC o índice de retenção varia de acordo com a polaridade do solvente, enquanto que na cromatografia gasosa, varia de acordo com o ponto de ebulição de solvente. Em cromatografia liquida a eficácia de uma coluna varia de acordo com o numero de pratos teóricos, quanto maior o numero de pratos melhor a sua eficiência.

Em GC não existem pratos teóricos. Como o fator de seletividade varia de acordo com o fator de retenção, no caso da CL se a amostra a ser analisada for polar, o eluente consequentemente terá que ser polar para que ocorra uma melhor separação. Em GC como a separação ocorre em função do ponto de ebulição do solvente e da volutilidade da amostra, lembrando que o solvente não pose ser sensível a degradação térmica, quanto maior o PE do solvente, maior será a sua eficiência na separação.

13. Em uma coluna de partição de fase normal, encontrou-se um soluto com tempo de retenção de 29,1min, enquanto a amostra não-retida tinha tempo de retenção de 1,05min quando a fase móvel era 50% em volume de clorofórmio e 50% de n-hexano. Calcule (a) k’ para o soluto e (b) uma composição de solvente que traga k’ a um valor em torno de 10.a) k’= (tR – tM)/tM

k’ = 29,1-1,05 / 1,05 = 26,76

b) P’AB = ΦP’A + ΦP’B P’ = 0,50x4,1 + 0,50x0,1 = 2,10 k2’ / k1’ = 10(P’2 – P’1)/2

10/26,76 = 10 (P’2 – 2,10)/2

Log 0,37 = log 10 (P’2 – 2,10)/2

-0,43 = p’2 – 2,10/2

2(-0,43) + 2,10 =p’2

P’2 = 1,24

1,24 = x . 4,1 + (1-x) 0,11,24 = 4,1x + 0,1 – 0,1x1,24 – 0,1 = 4xX= 1,14/4= 0,29 ou 29% de n-hexano

e y = 100 – x y= 100 – 29 = 71% de CHCl3

14. A mistura de solventes no problema 28-13 não permite uma separação satisfatória dos dois solutos. Sugira como a fase móvel deve ser alterada para melhorar a resolução.

15. Sugira um tipo de cromatografia líquida que seja adequada para separara)

e Cromatografia por adsorção.

c) Ba2+ e Sr2+

Cromatografia de troca iônica.

e) Glicosídeos de alta massa molecular. Filtração em gel

16. O que é uma coluna supressora e por que é empregada?Uma coluna supressora de eluente é uma coluna empacotada com uma

segunda resina de troca iônica que converte os íons do solvente a espécies moleculares de ionização limitada, sem afetar os íons do analito. Sem a coluna supressora, a condutividade dos componentes da fase móvel tende a sobrepujar a dos íons do analito, reduzindo a sensibilidade do detector.

17. Em uma coluna de sílica gel, encontrou-se um composto com tempo de retenção de 28 min quando a fase móvel era tolueno. Que solvente, tetracloreto de carbono ou clorofórmio, aparentemente diminuiria o tempo de retenção? Explique.K’ = 28 min FM= toluenoCCl4 ou CHCl3 diminuiria o K’

O clorofórmio pode ser mais polar, provavelmente eluiria mais rápido esta substancia, já que estamos tratando de uma fase estacionária apolar (sílica gel) e o tolueno é um eluente de baixa polaridade, dessa forma, aumentando a polaridade do eluente, reduziria o tempo de retenção.

18. Para uma separação de fase normal, preveja a ordem da eluição de:a) n-hexano, n-hexanol, benzeno.

n-hexano > benzeno > n-hexanol

b) acetato de etila, éter dietílico, nitrobutano.éter dietílico > acetato de etila > nitrobutano

19. Para uma separação em fase reversa, preveja a ordem de eluição dos solutos no problema 28-18.a) n-hexanol > benzeno > n-hexano

b) nitrobutano > acetato de etila > éter dietílico

21. O que é um cromatograma de massa e como pode ser obtido?O cromatograma de massa é um gráfico em função do tempo (ou do volume da

fase móvel adicionada) para análise qualitativa quanto para a quantitativa. É obtido a partir de um detector, colocado no final da coluna, contudo, o mesmo deve responder a concentração do soluto.

Cap. 29 - CROMATOGRAFIA EM FLUIDO SUPERCRÍTICO

1. Defina:a) temperatura crítica e pressão crítica de um gás.

A temperatura crítica é a temperatura acima da qual não pode existir uma fase líquida distinta, independente da pressão. : é a pressão de vapor de uma substância na sua temperatura crítica.

b) fluido supercrítico.É uma substância com temperaturas e pressões acima da temperatura e

pressão crítica. Os fluidos supercríticos são substâncias que têm densidades, viscosidades e outras propriedades que são intermediárias entre as da substância nos seus estados líquido e gasoso.

2. Quais propriedades de um fluido supercrítico são importantes em cromatografia?

Viscosidade, densidade e coeficiente de difusão.

3. Como os equipamentos de cromatografia em fluido supercrítico diferem dos de HPLC?

Há duas importantes diferenças entre os instrumentos de HPLC e FSC. Primeiro é necessário um forno para termostatizar a coluna, para controle preciso da temperatura da fase móvel. Segundo, é usado como restritor, ou um dispositivo de contrapressão, para manter a pressão na coluna no nível desejado e converter o eluente de um fluido supercrítico a um gás para transfer~encia para o detector.

4. Descreva o efeito da pressão sobre cromatogramas em fluido supercrítico.Alterações na pressão, aumenta a densidade da fase móvel e têm efeito no

fator de retenção, k. Esse aumento na densidade, aumenta a forca de solvente da fase móvel o que encurta o tempo de eluição dos eluentes. Quando aumenta-se a pressão, aumenta a densidade da fase móvel, consequentemente aumentando o poder do solvente e reduzindo o tempo de eluição. Deve-se levar em consideração que o aumento da pressão deve ser linear.

5. Liste algumas das propriedades vantajosas de CO2 supercrítico como fase móvel em separações cromatográficas.

Excelente solvente para várias moléculas orgânicas não-polares, transmite no ultravioleta, é inodoro, não-toxico, disponível e barato.

6. Compare a cromatografia em fluido supercrítico com os métodos de cromatografia em coluna.

Este tipo de cromatografia combina algumas das características tanto da cromatografia líquida quanto da gasosa. É inerentemente mais rápida que a cromatografia líquida devido a viscosidade mais baixa.

7. Preveja para o CO2 supercrítico, o efeito que as seguintes alterações terão sobre o tempo de eluição em um experimento de SFC:

a) Aumento da vazão (à temperatura e pressão constantes)Um aumento na vazão, altera o fator de retenção, k, o que resulta num menor

tempo para a eluição.

b) Aumento da pressão (à temperatura e vazão constantes)Um aumento na pressão eleva a densidade do fluido, o que causa um aumento

do poder de solvente da fase móvel, e encurta o tempo de eluição dos eluentes.

8. Para extrações em fluido supercrítico, diferencie entre:a) processos em linha e fora de linha.

Na coleta fora de linha, os analitos são coletados por imersão do restritor em alguns mililitros de solvente e deixando o fluido supercrítico gasoso escapar para atmosfera. Os analitos adsorvidos são então eluídos com pequeno volume de solvente líquido. Em qualquer caso, os analitos separados são identificados por métodos ópticos, eletroquímicos ou cromatográficos.

No método de linha, o eluente do restritor, após despressurização, é transferido diretamente para um sistema cromatográfico. As principais vantagens do sistema em linha é a eliminação do manuseio das amostras entre a extração e a medida, e a melhora potencial da sensibilidade devido a não-diluição do analito. b) extrações estática e dinâmica.

Extração dinâmica, a válvula entre a célula de extração e o restritor permanece aberta de modo que a amostra é suprida continuamente com fluido supercrítico fresco e o material extraído flui no recipiente de coleta no qual ocorre a despressurização. No modo extração estática, a válvula entre a célula de extração e o restritor é fechada e a célula de extração é pressurizada em condições estáticas. Após um período adequado, a válvula de saída é aberta e o conteúdo da célula é transferido através do restritor por um fluxo dinâmico do fluido quem vem da bomba.

9. Enumere as vantagens de extrações em fluido supercrítico sobre as extrações com líquidos.

A SIF geralmente é rápida, a força de solvente de um fluido supercrítico pode ser modificado por alterações na pressão e, em menor extensão na temperatura. Recuperação de analitos mais simples. Fluidos SC são baratos, inertes, não-tóxicos. Pode ser descartado após a extração, deixando que ele evapore na atmosfera.

10. Como geralmente são recuperados os analitos após uma extração em fluido supercrítico?

Um fluido supercrítico pode ser separado do analito simplesmente por diminuição da pressão.