CROMATOGRAFIA GASOSA

1. CROMATOGRAFIA GASOSA MÉTODOS EXPERIMENTAIS EM ENERGIA E AMBIENTE RITA CERDEIRA

2. CROMATOGRAFIA GASOSA • Princípio Básico • Instrumentação • Parâmetros Fundamentais • Aplicações Práticas • Conclusão RITA CERDEIRA

3. PRINCÍPIO BÁSICO • Técnica de separação e análise de misturas por interacção dos seus componentes entre uma Fase Estacionária e uma Fase Móvel. • Classificação dos métodos cromatográficos: RITA CERDEIRA

4. INSTRUMENTAÇÃO – Mecanismo de Separação • A amostra é injectada (injector da amostra) e arrastada pela fase móvel (gás arrastador) através da coluna que contém a fase estacionária (coluna CG aquecida), onde ocorre a separação da mistura. As substâncias separadas saem da coluna dissolvidas na fase móvel e passam por um detector que gera um sinal eléctrico proporcional à quantidade de material separado. RITA CERDEIRA

5. INSTRUMENTAÇÃO Cilindro de gás Cromatograma Injector da amostra Detector Registrador Coluna CG aquecida Exemplo de um cromatograma RITA CERDEIRA

6. ISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel CARACTERÍSTICAS da FASE MÓVEL, OU GÁS DE ARRASTE: • Inerte não interage nem com a amostra, nem com a fase estacionária, apenas transporta a amostra através da coluna. • Puro isento de impurezas que possam contaminar a amostra, ou gerar ruído no sinal. • Compatível com o Detector • Exemplos – H2, N2, He RITA CERDEIRA

7. ISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel ALIMENTAÇÃO DO GÁS DE ARRASTE Regulador de pressão secundário Filtros Medidor de Caudal Regulador de pressão primário Cilindro de gás Regulador de Caudal RITA CERDEIRA

8. INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra CARACTERÍSTICAS da INJECÇÃO da AMOSTRA: • Injecção instantânea - evita diminuir a eficiência da coluna Injecção lenta Injecção instantânea • Vaporização simultânea para todos os componentes da amostra - evita a decomposição da mesma • Regra Geral: temperatura do injector 50ºC acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil RITA CERDEIRA

9. INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra INJECTOR: RITA CERDEIRA

10. INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra 1 - Ponta da agulha da microseringa é introduzida no início da coluna. 2 - Amostra injectada e vaporizada instantaneamente no início da coluna. 3 - “Plug” de vapor de amostra forçado pelo gás de arraste a fluir pela coluna. • Volume injectado – depende da coluna, do detector e do estado físico da amostra RITA CERDEIRA

11. INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária FASE ESTACIONÁRIA: • Líquido depositado sobre superfícies de: Sólidos – colunas empacotadas Tubos finos – colunas capilares RITA CERDEIRA

12. INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária CARACTERÍSTICAS da FASE ESTACIONÁRIA: • Características próximas das dos solutos a serem separados • Selectividade, deve ser um bom solvente diferencial dos componentes da amostra • Quimicamente inerte relativamente à amostra • Volatilidade baixa (ponto de ebulição 200ºC acima da temperatura máxima a utilizar) Fases estacionárias utlizadas: • Estabilidade térmica • Parafinas – apolares • Pouco viscosa • Poliglicóis – polares • Poliésteres – polares • Pura • Silicones – cobrem ampla faixa de polaridade RITA CERDEIRA

13. INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária CARACTERÍSTICAS DAS COLUNAS: RITA CERDEIRA

14. INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária MECANISMO DE SEPARAÇÃO: • A amostra atinge a fase estacionária sendo parte absorvida e estabelece-se um equilíbrio entre esta parte e uma outra que permanece na fase gasosa, que por sua vez continua no gás de arraste até estabelecer o equilíbrio. O gás de arraste atinge a fase estacionária, o que leva a amostra a entrar novamente neste para restabelecer o equilíbrio. RITA CERDEIRA

15. INSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária RITA CERDEIRA

16. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores • Dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela coluna. • Examinam continuamente o material, gerando um sinal na passagem de substâncias que não o gás de arraste RITA CERDEIRA

17. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores CARACTERÍSTICAS dos DETECTORES: • Resposta rápida e linear • Ser altamente sensível • Boa estabilidade durante grandes intervalos de tempo • Responder a uma grande variedade de compostos RITA CERDEIRA

18. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO: • Quantidade mínima detectável – Massa de um composto que gera um pico 3 X > ruído RITA CERDEIRA

19. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO: • Velocidade de resposta – Tempo decorrido entre a entrada do composto no detector e a geração do sinal eléctrico • Sensibilidade – Relação entre a área do pico e a massa de composto RITA CERDEIRA

20. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Classificação • Universais – Geram um sinal para qualquer composto • Selectivos – Geram um sinal apenas compostos com determinadas características • Específicos – Geram um sinal para compostos que tenham um determinado elemento na sua estrutura RITA CERDEIRA

21. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores TIPOS de DETECTORES: • TCD - Detector de Condutividade Térmica • ECD - Detector de Captura de Electrões • FID - Detector de Ionização de Chama • FDP - Detector Fotométrico de Chama GAMA E SENSIBILIDADE DOS DETECTORES EM CG RITA CERDEIRA

22. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Condutividade Térmica - Universal, não destrói a amostra • Aplica-se para a separação de compostos (ex. Gases nobres) Célula de referência Filamento Entrada de Gás RITA CERDEIRA

23. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Captura de Electrões - Selectivo • Aplica-se na separação de compostos halogenados Ânodo Saída de gases Cavidade Cátodo Coluna cromatográfica RITA CERDEIRA

24. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector de Ionização de Chama – Universal • Utilizado para compostos com ligações C-H (orgânicos) Ar H2 Coluna RITA CERDEIRA

25. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Detector Fotométrico de Chama - Específico • Utilizado para compostos com enxofre ou fósforo RITA CERDEIRA

26. INSTRUMENTAÇÃO - Detectores Comparação entre TCD e FID RITA CERDEIRA

27. PARÂMETROS FUNDAMETAIS TEMPO DE RETENÇÃO AJUSTADO, tR’ e SELECTIVIDADE, α: tR – Tempo de retenção tM– Tempo mínimo de retenção de um composto que não interaja com a fase estacionária tR’ – Tempo de retenção ajustado RITA CERDEIRA

28. PARÂMETROS FUNDAMETAIS EFICIÊNCIA – Capacidade de separação com o mínimo de dispersão do composto Dispersão do composto Separação ineficiente dos compostos e menor detectabilidade Tempo RITA CERDEIRA

29. PARÂMETROS FUNDAMETAIS EFICIÊNCIA – Pode ser quantificada pelo NÚMERO DE PRATOS TEÓRICOS (comprimento de coluna necessário para se estabelecer o equilíbrio): • Quanto maior o n, mais eficiente é a coluna RITA CERDEIRA

30. APLICAÇÕES PRÁTICAS • QUIMICA: • Determinação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantes em alimentos • INDÚSTRIA: • Monitorização de processos industriais • SAÚDE: • Análises dos constituintes do sangue • Análise forense • AMBIENTE: • Determinação de resíduos de pesticidas em produtos alimentares, águas ou esgotos • Determinação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, solos ou rios • ... RITA CERDEIRA

31. CONCLUSÃO • A importância principal deste método é a de conseguir obter separação de misturas complexas • Para uma análise quantitativa ou qualitativa deve-se associar a este método outro método analítico como por exemplo: • Espectrometria de massa • Espectrometria por absorção de infravermelhos • Espectrometria de emissão atómica RITA CERDEIRA

32. REFERÊNCIAS • McNair, H.M.; Miller, J.M., "Basic Gas Chromatography". John Wiley & Sons, Nova Iorque, 1997. • Bonato, P.S., C.H.; Bonato, P.S.; Braga, G.L., "Introdução a Métodos Cromatográficos". 6a edição, Editora da Unicamp, Campinas, 1995. • Gonçalves, M.L., “ Métodos Instrumentais para a Análise de Soluções”. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1983 • http://ull.chemistry.uakron.edu • http://www.chemkeys.com • http://hiq.aga.com.br/international/web/lg/br/likelgspgbr.nsf/DocByAlias/Homepage RITA CERDEIRA