CG e HPLC

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23/11/2023
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Cromatografia a gás
Cromatografia a gás
 Fase estacionária  líquido ou sólido
 Fase móvel  gás (de arraste)
 Aplicação
- gases
- compostos voláteis (Te < 300 oC)
- termicamente estáveis
Cromatografia a gás
separação
- estrutura química
- temperatura
interação com a FE
volatilidade
Mecanismos de separação
(físicos)
fase fase
móvel estacionária
Partição 
(absorção)
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fase fase
móvel estacionária
Adsorção
Mecanismos de separação
(físicos) TEM
PER
ATU
R
A D
A C
O
LU
N
A
Si
na
l
Si
na
l
Si
na
l
tempo
tempo
tempo
Exercício
 hidrocarbonetos: pentano, hexano, heptano, octano
 álcoois: propanol, butanol, pentanol
 cetonas: propanona, metil-etil cetona, 3-pentanona 
FE – fortemente polar
Exercício
 hidrocarbonetos: pentano, hexano, heptano, octano
 álcoois: propanol, butanol, pentanol
 cetonas: propanona, metil-etil cetona, 3-pentanona 
FE – fortemente polar
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AMOSTRA
PADRÃO
Identificação dos picos
Comparacão de tR’
Identificação dos picos
(spiking)
Instrumentação básica
reservatório
de gás
controle de
pressão
injetor
detector
amplificador
registrador ou
computador
coluna
fornos
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Gás de arraste
 Inerte
 Puro
 Custo
oxida / hidroliza algumas FE
incompatíveis com DCEH2O, O2
hidrocarbonetos ruído no sinal de DIC
He , H2DCT
DIC N2 , H2
DCE N2, Ar + 5% CH4
 Compatível com o detector
Gás de arraste
velocidade linear (cm/s)
A
lt
ur
a 
do
 p
ra
to
 (m
m
)
σ2 = H L
Instrumentação básica
reservatório
de gás
controle de
pressão
injetor
detector
amplificador
registrador ou
computador
coluna
fornos
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Injeção de amostras
 Introdução instantânea de amostra
 Aquecimento (T > Te )
 Volume injetado
COLUNA Amostras
Gasosas
Amostras
Líquidas
recheada
 = 3,2 mm (1/4”)
0,1 mL ... 50 mL0,2 L ... 20 L
capilar
 = 0,25 mm 0,001 mL ... 0,1 mL0,01 L ... 3 L
Injeção de amostras
êmbolo
corpo (pirex)
agulha (inox 316)
Microseringas – 1, 5, 10 L
Injetor convencional
septo 
(silicone)
gás de
arraste
bloco metálico
aquecido
coluna
Introdução da agulha
da microseringa
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Injeção da amostra
e vaporização
Fluxo do vapor da 
amostra através
da coluna
V < 1 L??
Injetores com divisão
(“splitter”)
septo 
gás de
arraste
câmara de
mistura
coluna
purga de gás
válvula
Instrumentação básica
reservatório
de gás
controle de
pressão
injetor
detector
amplificador
registrador ou
computador
coluna
fornos
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RECHEADA
 = 3 a 6 mm
L = 0,5 m a 5 m
Recheada com sólido 
pulverizado (FE sólida ou FE 
líquida depositada sobre as 
partículas do recheio)
CAPILAR
 = 0,1 a 0,5 mm
L = 5 m a 100 m
Paredes internas recobertas com 
um filme fino (fração de  m) de 
FE líquida ou sólida
Coluna cromatográfica coluna recheada coluna capilar
 Polisiloxanos
 FE mais empregadas em GC
 elevada estabilidade térmica e química 
 fabricação em larga escala 
Principal FE líquida
Si
CH3
H3C
CH3
O Si
R
R
O Si
CH3
CH3
CH3
n
R = -CH3
R = -C6H5
-C3H6CN
-C3H6CF3
apolar
polar
polidimetil-fenil-siloxano (5%)
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Forno da coluna
 Temperatura
 estável e reprodutível - precisão de ± 0,1°C
 uniforme
 ampla faixa
 independente dos demais módulos
 Fácil acesso à coluna
 Aquecimento e resfriamento rápido
Separação isotérmica
separação de n-alcanos
C6-C21
TEM
PER
ATU
R
A D
A C
O
LU
N
A
Si
na
l
Si
na
l
Si
na
l
tempo
tempo
tempo
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Separação com programa de temperatura
separação de n-alcanos
C6-C21
Detectores
 Classificação
 universal
 seletivo
 específico
 Resposta rápida
 Sensibilidade
 Faixa de resposta
~ 60 detectores já usados em CG
~ 15 equipam cromatógrafos comerciais
DCT TCD
Detector por
condutividade
térmica
DIC FID
Detector por
ionização em
chama
DCE ECD
Detector por
captura de
elétrons
EM MS
Espectrômetro
de massas
4 respondem pela maior parte das aplicações
Detectores
ar
H2
catodo
anodo
isolante
difusor
bobina de ignição
gás da
coluna
Detector de ionização em chama (FID)
PRINCÍPIO
Formação de íons 
quando um composto é 
queimado em chama 
ar/H2
CHO+
e-
● LQ = 10-100 pg 
● linearidade de 107 e 108 (pg a mg)
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Espectrômetro de massas (MS)
 Informações quali e quantitativas
 Sensibilidade
 Princípio
 fragmentação e ionização
 separação razão massa/carga
 detecção
- impacto eletrônico
- ionização química
Espectrômetro de massas
● LQ = 25 fg - 100 pg 
● linearidade de 105
câmara de
ionização
detectorvácuo
separador
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Como melhorar a resolução?
Cromatografia a líquido
●colunas de vidro
●pressão atmosférica
●ação da gravidade
Cromatografia líquida em coluna
Clássica
DETECTOR
COLUNA
RECHEADA
SI
N
A
L
TEMPO
Cromatografia a líquido clássica
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●colunas de vidro
●pressão atmosférica
●ação da gravidade
Cromatografia líquida em coluna
Clássica
Alta eficiência
HPLC – CLAE
●colunas metálicas
●alta pressão
●bombas de propulsão
Diâmetro de partícula x H
vazão (mL/min)
A
lt
ur
a 
do
 p
ra
to
 (m
m
)
σ2 = H L
sílica
dp = 10 m dp = 5 m
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Modalidades
 Cromatografia de partição
 Cromatografia de adsorção
(cromatografia líquido-sólido)
 Cromatografia de troca iônica
 Cromatografia de exclusão por tamanho
 Cromatografia de bioafinidade
Cromatografia de adsorção
Si-OH + R3SiCl Si-O-Si-R3 + HCl
Si-O-SiR2
solutocadeias do 
hidrocarboneto 
(C18)
partição 
(solubilização)
adsorção do soluto - silanóis residuais
Cromatografia de partição Cromatografia líquida em coluna
FASE NORMAL  fase estacionária polar
fase móvel apolar
FASE REVERSA  fase estacionária apolar
fase móvel polar
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• FE polares - sílica; água e trietilenoglicol adsorvidos sobre sílica ou 
alumina; líquido polar quimicamente ligado à sílica 
• FM apolares - hexano ou éter isopropílico
componente menos polar elui primeiro
Polaridade do soluto: 
a > b > c
c b a
tempo
c b a
tempo
Po
la
ri
da
de
 d
a 
fa
se
 m
óv
el
Cromatografia de fase normal
• FE apolares – hidrocarbonetos (C8, C18) quimicamente ligados à sílica 
• FM polares – água, metanol, acetonitrila
componente mais polar elui primeiro
Polaridade do soluto: 
a > b > c
a b c
tempo
a b c
tempo
Po
la
ri
da
de
 d
a 
fa
se
 m
óv
el
Cromatografia de fase reversa
hidrocarbonetos
éteres
ésteres
cetonas
aldeídos
amidas
aminas
álcoois
ácidos
água
Ordem de polaridade
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Bomba recíproca
Injetores
amostragem injeção
seringa seringa
coluna colunasolvente solvente
alça de
amostragem
Coluna
saídacolunaentrada
pré-coluna
discos
porosos disco
poroso
d.i. = 1-5 mm
5-30 cm
•US$ 200 a 500
40000-60000 pratos/m
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porosidade = 50%
área superficial = 150 m2g-1
porosidade = 70%
área superficial = 300 m2g-1
Partículas de sílica
Sílica microporosa
8 mol Si-OH
por m2
pH < 8,0
Si-OH + Cl-Si-R Si-O-Si-R + HCl
CH3
CH3
fases polares
R= (CH2)3NH2 (amino)
R= (CH2)3CN (ciano)
R= (CH2)2OCH2CH(OH)CH2OH (diol)
fases apolares
R= (CH2)17CH3 (octadecil)
R= (CH2)7CH3 (octil)
R= (CH2)3C6H5 (fenil)
Sílica
cromatografia de adsorção
cromatografia de partição 
líquido-líquido
modificada
Si-OH + Cl-Si-R Si-O-Si-R + HCl
CH3
CH3
Fase móvel
 pureza   custo
 remoção de gases dissolvidos
 não decompor ou dissolver a FE 
 ter baixa viscosidade 
 compatibilidade com o detector
 polaridade adequada
 aditivos 
pré-coluna
fase ligada
trietilamina (aminas)
acetato de amonio (ácidos)
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Força eluente
A=tampão aquoso
B=acetonitrila
FE = C18 – sílica 5 m
Eluição isocrática
A=tampão aquoso
B=acetonitrila
FE = C18 – sílica 5 m
A=tampão aquoso
B=acetonitrila
FE = C18 – sílica 5 m
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Eluição por gradiente Otimização da eluição por gradiente
CH3CN (10% - 90%)
40min
Otimização da eluição por gradiente
28%
71%
%
CH
3C
N
tempo a partir da injeção (min)
Otimização da eluição por gradiente
CH3CN (30% - 82%)
40 min
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Otimização da eluição por gradiente
CH3CN (30% - 82%)
20 min
Efeito da acidez
Analito k’
pKa pH 3 pH 5 pH 7
acetofenona _ 4,21 4,28 4,37
ácido salicílico 2,97 2,97 0,65 0,62
nicotina 3,15 0,00 0,13 3,11
7,85 
O
CH3
O
CH3
O
CH3
CO2H
OH
CO2H
OH
CO2H
OH
CH3
N
N
CH3
N
N
CH3
N
N
Fase reversa
k’= =
tR-tM
tM
tR’
tM
 sensibilidade
 resposta rápida
 faixa de resposta (linear)
 dependência temperatura e vazão
 resposta independente da fase móvel
 alargamento do pico
 não destrutivo
 informações qualitativas sobre os analitos
Detector ideal
 Ópticos
 (espectro)fotométricos
 índice de refração
 fluorimétricos
 Eletroquímicos
 condutométricos
 amperométricos
 Espectrometria de massas
Detectores
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
tA
0 2 4 6 8 10
A
UV (254 nm)
Detectores espectrofotométricos Detector por arranjo de diodos
Celas de medida
entrada
saída
fonte de
radiação detector
Como melhorar a resolução?