20 Cromatografia

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<p>Analisadores por Cromatografia</p><p>Cromatografia</p><p>Histórico</p><p>A descoberta da cromatografia, no início do século XX, é creditada a um</p><p>botânico russo chamado Michail Semenovich Tswett (1872-1919).</p><p>O nome cromatografia é composto dos termos gregos “chroma” = cor e</p><p>“graphein” = escrita.</p><p>Cromatografia</p><p>Histórico</p><p>Ele usou uma coluna com carbonato de</p><p>cálcio e um solvente que percolava pela</p><p>mesma, para separar pigmentos de</p><p>folhas em uma série de bandas</p><p>coloridas.</p><p>Cromatografia</p><p>Histórico</p><p>Cromatografia</p><p>A partir deste experimento, muitos outros cientistas tem contribuído para o desenvolvimento da</p><p>teoria e da prática da cromatografia.</p><p>A sugestão do uso de gás como fase móvel foi feita em 1941 por Martin e Synge, mas foi</p><p>implementada somenteem 1952 por James e Martin.</p><p>Desde então, a cromatografia desenvolveu-se rapidamente, particularmente durante da década de</p><p>60.</p><p>A introdução de colunas capilares de sílica fundida e o desenvolvimento de técnicas híbridas,</p><p>particularmente a utilização de espectrômetros de massa como detetores, forneceram uma nova</p><p>dimensão na separação de componentes.</p><p>Histórico</p><p>Cromatografia</p><p>Definição</p><p>Cromatografia é essencialmente um método físico de separação, no qual os componentes a serem</p><p>separados são distribuídos entre duas fases, uma das quais é fixa (FASE ESTACIONÁRIA) enquanto a outra</p><p>(FASE MÓVEL) flui através desta em uma direção definida.</p><p>Cromatografia</p><p>Definição</p><p>• A amostra é vaporizada no local de injeção;</p><p>• A amostra vaporizada é introduzida numa coluna contendo a FE;</p><p>• De acordo com suas propriedades e as da fase estacionária são retidas</p><p>por tempos determinados, chegando a saída da coluna em tempos</p><p>diferentes;</p><p>• O uso de um detector adequado torna possível a quantificação dessas</p><p>substâncias.</p><p>Cromatografia</p><p>Quais misturas podem ser separadas por CG ?</p><p> Para uma substância qualquer poder ser “arrastada” por um fluxo de um gás ela deve se</p><p>dissolver - pelo menos parcialmente - nesse gás.</p><p>Misturas cujos constituintes sejam VOLÁTEIS/SEMI-VOLÁTEIS</p><p>DE FORMA GERAL:</p><p>CG é aplicável para separação e análise de misturas cujos constituintes tenham PONTOS DE EBULIÇÃO de</p><p>até 300°C e que termicamente estáveis</p><p>Definição</p><p>Cromatografia</p><p>Definição</p><p>A distinção entre os principais métodos cromatográficos pode ser feita em relação às propriedades da fase</p><p>móvel.</p><p>Cromatografia com fase gasosa: a fase móvel é um gás</p><p>inerte;</p><p>Cromatografia a fluído supercrítico, a fase móvel é um gás</p><p>denso que está geralmente acima da temperatura e da</p><p>pressão crítica;</p><p>Cromatografia líquida, a fase móvel é um líquido de baixa</p><p>viscosidade.</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATOGRAFIA GASOSA</p><p>FASE MÓVEL GASOSA</p><p>ADSORÇÃO PARTIÇÃO</p><p>GÁS-SÓLIDO GÁS-LÍQUIDO</p><p>FASE ESTACIONÁRIA FASE ESTACIONÁRIA</p><p>SÓLIDA LÍQUIDA</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>ADSORÇÃO</p><p>Baseia-se nas diferentes afinidades adsorventes da superfície da fase estacionária.</p><p>Interação é devida a forças eletrostáticas, envolvendo processos de sorção-dessorção.</p><p>A adsorção pode ser feita quer por substâncias apolares (carvão ativado), quer por substâncias polares</p><p>(óxidos e sais).</p><p>• Carvão ativo</p><p>• Alumina</p><p>• Sílica gel</p><p>• Peneira molecular</p><p>• porapak</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>PARTIÇÃO</p><p>Baseia-se nas diferentes solubilidades dos componentes de uma mistura.</p><p>• BAIXA PRESSÃO DE VAPOR NA TEMPERATURA DE OPERAÇÃO</p><p>• ESTABILIDADE TÉRMICA</p><p>• INÉRCIA QUÍMICA</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DO PERCENTUAL NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO</p><p>10% 500C</p><p>5% 500C</p><p>1% 500C</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DA TEMPERATURA NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO</p><p>400C</p><p>500C</p><p>600C</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DA TEMPERATURA NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO</p><p>Aumento de Temperatura</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DA TEMPERATURA NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO</p><p>Misturas complexas (constituintes com volatilidades muito diferentes)</p><p>separadas ISOTERMICAMENTE:</p><p>- Componentes mais voláteis são separados</p><p>- Componentes menos voláteis demoram a eluir, saindo como</p><p>picos mal definidos</p><p>- Componentes mais voláteis não são separados</p><p>- Componentes menos voláteis eluem mais rapidamente</p><p>TAlta</p><p>TBaixa</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DA TEMPERATURA NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>EFEITO DA TEMPERATURA NO</p><p>TEMPO DE RETENÇÃO Isotérmico</p><p>Programação de</p><p>temperatura</p><p>Cromatografia</p><p>• Substâncias apolares são separadas usualmente por seus pontos de ebulição;</p><p>• Substância polares são separadas em fases estacionárias polares.</p><p>Quanto maior a polaridade da fase estacionária, maior o tempo de retenção de uma substância polar em</p><p>relação a outra substância não polar com ponto de ebulição semelhante.</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Polaridade e Seletividade</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Polaridade e Seletividade</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Polaridade e Seletividade</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Polaridade e Seletividade</p><p>Aromáticos Álcoois Cetonas Solventes</p><p>Cromatografia</p><p>FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Polaridade e Seletividade</p><p>Cromatografia</p><p>SISTEMA CROMATOGRÁFICO</p><p>Um sistema cromatográfico é constituído, essencialmente, das seguintes partes básicas:</p><p>a) Cilindro de gás de arraste;</p><p>b) Válvulas - reguladora de pressão e controladora de vazão;</p><p>c) Sistemas de introdução de amostra;</p><p>d) Coluna cromatográfica;</p><p>e) Detector;</p><p>f) Computador integrador.</p><p>Cromatografia</p><p>SISTEMA CROMATOGRÁFICO</p><p>Cromatografia</p><p>SISTEMA CROMATOGRÁFICO</p><p>Cromatografia</p><p>a) Gás de arraste</p><p>O gás de arraste é o elemento do sistema cromatográfico responsável por transportar a amostra através</p><p>da coluna até o detector.</p><p>O gás de arraste deve ser:</p><p>a.1) inerte, para evitar interação com a amostra ou com a fase estacionária;</p><p>a.2) puro e facilmente disponível;</p><p>a.3) barato;</p><p>a.4) apropriado para o detector a ser usado.</p><p>Impurezas típicas em gases e seus efeitos:</p><p>H2O, O2: oxida / hidrolisa algumas FE</p><p>Hidrocarbonetos: ruído no sinal de DIC</p><p>Os gases mais utilizados como arraste são: hidrogênio, hélio e nitrogênio.</p><p>Cromatografia</p><p>b) Sistema de introdução de amostras</p><p>Em cromatografia gasosa, as amostras devem ser introduzidas na coluna instantaneamente e como a</p><p>eficiência desta decresce com o aumento da quantidade de amostra, o volume injetado deve ser bem</p><p>pequeno.</p><p>Amostras líquidas são vaporizadas no injetor. A temperatura do deve ser suficientemente elevada para que</p><p>a amostra vaporize imediatamente, mas sem decomposição.</p><p>Regra Geral: Tinj = 50°C acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil</p><p>Cromatografia</p><p>b) Sistema de introdução de amostras</p><p>VOLUME INJETADO</p><p>Depende do tipo de coluna e do estado físico da amostra</p><p>COLUNA Amostras Gasosas Amostras Líquidas</p><p>Empacotada Ø= 3,2 mm 0,1 ml ... 50 mL 0,2 µL ... 20 µL</p><p>Capilar Ø = 0,25 mm 0,001 ml ... 0,5 mL 0,01 µL ... 3 µL</p><p>CONFIGURAÇÕES</p><p>Algumas configurações de válvulas de introdução de amostras são:</p><p>• Rotacionais</p><p>• Pistão tipo slide</p><p>• Membrana</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras gasosas</p><p>• Seis portas</p><p>Valco;</p><p>Vici</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras gasosas</p><p>• Dez portas</p><p>Valco;</p><p>Vici</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras gasosas</p><p>• Yokogawa</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras gasosas</p><p>• Yokogawa</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras gasosas</p><p>• Yokogawa</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>• ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>• ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>• ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>• ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas slide – amostras gasosas</p><p>• ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas membrana – amostras gasosas</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas micro volume – amostras líquidas</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas micro volume – amostras líquidas</p><p>• Siemens</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas micro volume – amostras líquidas</p><p>• Yokogawa</p><p>Cromatografia</p><p>Válvulas rotacionais – amostras líquidas</p><p>• Valco</p><p>Cromatografia</p><p>A coluna cromatográfica é responsável</p><p>pela separação dos componentes da amostra, portanto, o sucesso</p><p>de uma determinada separação dependerá da escolha apropriada da mesma.</p><p>Existem dois tipos de colunas cromatográficas: empacotadas e capilares.</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Cromatografia</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Chromosorb P - separação de hidrocarbonetos.</p><p>Chromosorb W - separação de compostos polares.</p><p>Peneira molecular - absorção de água (pré-coluna).</p><p>Porapak - separação de compostos polares (água inclusive).</p><p>Cromatografia</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Cromatografia</p><p>Coluna capilar de sílica fundida usada em GC com a camada de poliimida externa, o vidro de sílica no meio e</p><p>internamente uma camada de fase estacionaria presa e ligada ao vidro do tubo.</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Cromatografia</p><p>Colunas capilares</p><p>WCOT (Wall Coated Open Tubular) - a fase estacionária é depositada</p><p>diretamente nas paredes do tubo da coluna, sob a forma de um filme fino.</p><p>SCOT (Support Coated Open Tubular) - a fase estacionária é misturada a um</p><p>suporte sólido finamente dividido (alumina ou sílica), e esta mistura recobre</p><p>a parede interna do tubo.</p><p>PLOT (Poros Layer Open Tubular) - a superfície interna do tubo é tratada</p><p>quimicamente para criar uma camada de poros, possibilitando a deposição</p><p>de uma maior quantidade de fase estacionária.</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES DAS FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>CLASSES DE COMPOSTOS FASES ESTACIONÁRIAS</p><p>Alifáticos de baixo PE Esqualano, Porapak Q</p><p>Alifáticos de alto PE Apiezon L, OV 101, SE-30</p><p>Olefínicos</p><p>Cianeto de benzila-AgNO3;</p><p>2,4- dimetil sulfolano</p><p>Hidrocarbonetos</p><p>Aromáticos DC 200, Bentona 34, SE-52,</p><p>Apiezon L, Carbowax 20 M</p><p>C1 –C5</p><p>Porapak P, Q; Halcomid M-18,</p><p>Carbowax 1540Álcoois</p><p>C1 –C18 Carbowax 20M, FFAP</p><p>Aminas Carbowax 20M - 2% KOH,</p><p>Apiezon L – 2% KOH</p><p>Geral</p><p>FFAP, OV-101, Porapak R,</p><p>SE-30Ésteres</p><p>Ésteres metílicos de ácidos</p><p>graxos</p><p>DEGS, Apiezon L</p><p>Cetonas Geral</p><p>FFAP, Porapak Q,</p><p>Carbowax 20 M, TCEP</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Cromatografia</p><p>Colunas cromatográficas</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR PARA CROMATOGRAFIA GASOSA É UM EQUIPAMENTO QUE SENTE A PRESENÇA DE UM</p><p>COMPONENTE DIFERENTE DO GÁS DE ARRASTE, E CONVERTE ESSA INFORMAÇÃO EM UM SINAL ELÉTRICO.</p><p>Detectores</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>INJETOR</p><p>COLUNA</p><p>FILAMENTO</p><p>TEMPERATURA</p><p>CONSTANTE</p><p>RESISTÊNCIA</p><p>CONSTANTE</p><p>MAIOR</p><p>TEMPERATURA</p><p>MAIOR</p><p>RESISTÊNCIA=</p><p>=</p><p>Cromatografia</p><p>- universal</p><p>- não-destrutivo</p><p>- limite de detecção na faixa de 10-6 a 10-8 g.</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>ESQUEMA ELÉTRICO</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>Cromatografia</p><p>CONDUTIVIDADES TÉRMICAS</p><p>COMPOSTO PESO</p><p>MOLECULAR</p><p>CONDUTIVIDADE</p><p>TÉRMICA</p><p>relativa ao Hélio</p><p>TETRACLORETO DE CARBONO 152 0.05</p><p>BENZENO 78 0.11</p><p>HEXANO 86 0.12</p><p>ARGÔNIO 40 0.12</p><p>NITROGÊNIO 28 0.17</p><p>HÉLIO 4 1.00</p><p>HIDROGÊNIO 2 1.28</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>Cromatografia</p><p>TCD Yokogawa</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>Cromatografia</p><p>TCD ABB</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>Cromatografia</p><p>TCD GC</p><p>DETETOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA</p><p>Cromatografia</p><p>ANODO</p><p>CATODO</p><p>AR</p><p>H2</p><p>GAS “MAKE-UP”</p><p>H2</p><p>+</p><p>O2</p><p>+</p><p>ORGÂNICO</p><p>CO2</p><p>+</p><p>H2O</p><p>+</p><p>ÍONS+</p><p>+</p><p>ÍONS-</p><p>+</p><p>e-</p><p>S ÍONS- +S e- CORRENTE</p><p>DETETOR DE IONIZAÇÃO POR CHAMA DE HIDROGÊNIO ( FID )</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR DE IONIZAÇÃO POR CHAMA DE HIDROGÊNIO ( FID )</p><p>Cromatografia</p><p>- alta sensibilidade</p><p>- grande estabilidade</p><p>- simplicidade de operação</p><p>- pequeno volume morto</p><p>- excepcional faixa linear</p><p>Este detector não tem resposta de significativa para gases fixos (He, H2, N , etc...), compostos contendo um</p><p>só átomo de carbono (CO, CO2, CS2, ácido fórmico, etc..~} e para água.</p><p>A quantidade mínima detectável corresponde a 10-13 g carbono/ seg.</p><p>DETETOR DE IONIZAÇÃO POR CHAMA DE HIDROGÊNIO ( FID )</p><p>Cromatografia</p><p>CO</p><p>CO2</p><p>+ H2</p><p>Ni 350 0C</p><p>TUBO DE CATÁLISE</p><p>CH4</p><p>COMPOSTOS QUE NÃO FORNECEM SINAL COM O DETETOR DE IONIZAÇÃO POR CHAMA DE HIDROGÊNIO</p><p>( FID ):</p><p>CO CO2 O2 N2 H2O H2</p><p>NH3 CS2 COS HCOH HCOOH</p><p>ÓXIDOS DE NITROGÊNIO</p><p>COMPOSTOS PERHALOGENADOS</p><p>METANADOR:</p><p>DETETOR DE IONIZAÇÃO POR CHAMA DE HIDROGÊNIO ( FID )</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR FOTOMÉTRICO DE CHAMA ( FPD )</p><p>Cromatografia</p><p>DETETOR FOTOMÉTRICO DE CHAMA ( FPD )</p><p>• FPD ABB</p><p>Cromatografia</p><p>Q U A N T I D A D E</p><p>FAIXA DINÂMICA</p><p>FAIXA DE CONCENTRAÇÃO DA AMOSTRA NA QUAL O DETETOR PODE FORNECER UMA QUANTITATIVA EXATA.</p><p>RESPOSTAS NÃO-LINEARES, DESDE QUE SEJAM REPRODUTÍVEIS, PODEM SER USADAS COM TÉCNICAS DE CALIBRAÇÃO</p><p>NÃO-LINEARES.</p><p>R</p><p>E</p><p>S</p><p>P</p><p>O</p><p>S</p><p>T</p><p>A</p><p>DETECTORES</p><p>Cromatografia</p><p>ANÁLISE QUANTITATIVA</p><p>Cromatografia</p><p>ANÁLISE QUANTITATIVA</p><p>Cromatografia</p><p>ANÁLISE QUANTITATIVA</p><p>Cálculo da concentração</p><p>a) Normalização: compara a área com a % da composição da mistura</p><p>%A = (área A / área total) x 100</p><p>b) Calibração externa: curva de calibração:</p><p>A x C</p><p>c) Padronização interna: adição de quantidade conhecida de um padrão na amostra</p><p>Ax /API x C</p><p>Cromatografia</p><p>PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO</p><p>Tempo de Retenção</p><p>tR = Tempo de Retenção (tempo decorrido entre a</p><p>injeção e o ápice do pico cromatográfico);</p><p>tM = Tempo de Retenção do Composto Não-Retido</p><p>(tempo mínimo para um composto que não interaja</p><p>com a fase estacionária – FE – atravessar a coluna)</p><p>(Tempo Morto);</p><p>tR’ = Tempo de Retenção Ajustado (tempo médio que</p><p>as moléculas do analito passam sorvidas na FE).</p><p>Cromatografia</p><p>PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO</p><p>Número de Pratos Teóricos</p><p>O número de pratos teóricos de uma coluna (N)</p><p>pode ser calculado por:</p><p>Cromatografia</p><p>PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO</p><p>Número de Pratos Teóricos</p><p>Cromatografia</p><p>Solenoid Valve Control Module Solid State Relay ModuleElectronic Pressure Control Module</p><p>CROMATÓGRAFOS EM LINHA – Dispositivos auxiliares</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO PARA GÁS NATURAL</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO COMPACTO</p><p>Airless Oven From</p><p>Model 700</p><p>High Sensitivity TCD</p><p>Diaphragm Valves</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO SIEMENS</p><p>CromatografiaCromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO SIEMENS</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO SIEMENS</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO YOKOGAWA</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO YOKOGAWA</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO YOKOGAWA</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO YOKOGAWA</p><p>Cromatografia</p><p>PAINEL DE CONDICIONAMENTO DE AMOSTRAS</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO ABB</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO ABB</p><p>Cromatografia</p><p>CROMATÓGRAFO ABB</p><p>VISTA 2000</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Gás de Reciclo</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Gás de Reciclo</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Gás de Reciclo</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Gás de Reciclo</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta – Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta – Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta – Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>Destilação Simulada</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>PIANO</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>PIANO</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>PIANO</p><p>Cromatografia</p><p>APLICAÇÕES</p><p>Análise de Nafta</p><p>PIANO</p>