Aula 8 – 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
• 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.
• O termo cromatografia líquida de alta eficiência 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
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)
– Saída livre de pulsação
– Vazões na faixa 0,1 – 10 mL/min
– Reprodutibilidade relativa da vazão de 0,5% ou melhor
– Resistência a corrosão
• Tipos de bomba: – De seringa
– Bomba recíproca
– Bomba pneumática de pressão
Instrumentação Sistema de Bombeamento
• Bomba de seringa (rosca): – Saída livre de pulsação
– Pequena capacidade de volume ( ± 250 mL)
– Troca de solventes difícil
• Bomba recíproca: – Fluxo pulsado que deve ser atenuado
– Pequeno volume interno
– Alta pressão de saída (10.000 spi)
– Eluição por gradiente
– Vazões constantes
• Bomba pneumática de pressão – Barata
– Simples
– Livres de pulsação
– Eluição por gradiente não permite
Instrumentação Sistema de Injeção da Amostra
• Alça de amostragem – Permite a escolha do volume (5 a 500 µL)
– Boa precisão
– Auto-amostradores
Instrumentação Colunas para cromatografia
• Aço inoxidável
• 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”
– Menor consumo de solventes
– Maior velocidade de eluição
Instrumentação 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
– Composição semelhante a composição da coluna analítica
• 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:
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
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 (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
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 (Exclusão)
• O fracionamento é baseado nos tamanhos das moléculas
• Filtração em gel recheio hidrofílico (espécies polares)
• Permeação em gel recheio hidrofóbico (espécies apolares)
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.