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Curso Básico de
Cromatografia Gasosa
João Mário Silva
Técnico / Químico
CRQ14100603/14ª Região
Janeiro/2023
DEFINIÇÃO
 Conjunto de técnicas de separação cujo
princípio depende da distribuição
diferenciada dos componentes de uma
mistura entre duas fases, uma
considerada estacionária, e a outra,
móvel.
KROMA +
(COR)
GRAPH
(ESCREVER)
DEFINIÇÃO
 Diferenças nas propriedades das fases móvel e
estacionária possibilitam com que os componentes da
amostra se desloquem através do material cromatográfico
com velocidades desiguais, gerando a separação
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 AFINIDADE  SEPARAÇÃO
PRINCIPAIS FATOS HISTÓRICOS
1897-1903
David
Talbot Day
Separação
de HC do
petróleo
Separação de pigmentos;
proposição do termo
cromatografia
Mikhail Tswett
1903-1906
1930
Kuhn e Lederer
Cromatografia
em coluna
Cromatografia em
papel
Izmailov e Shraiber
1938
1941
Martin e Synge
Particição em
cromatografia
líquida;
Princípios de
fase gasosa
Primeira publicação
em fase gasosa
Martin e Synge
1952
1958
Egon Stahl
Cromatografia em
camada delgada
LÍQUIDA
CROMATOGRAFIA
PLANAR COLUNA
LÍQUIDA GÁS FLUÍDO
SUPERCRÍTICO
Líquida (CP)
Sólida (CCD)
Ligada (CCD)
Ligada (CSFL)
Sólido (CSS)
Líquida (CGL)
Sólida (CGS)
Ligada (CGFL) Líquida (CLL)
Sólida (CLS, CE)
Ligada (CFLF, CTI e CB)
TIPOS DE CROMATOGRAFIA
SIGLA NOME TIPO DE SEPARAÇÃO
CP Papel Partilha
CCD Camada Delgada Partilha
CCD-FL Camada Delgada com Fase Quimicamente
Ligada
Partilha e Adsorção
CGL Gás-Líquido Distribuição
CGS Gás-Sólido Adsorção
CGFL Gasosa com Fase Quimicamente Ligada Adsorção
CSS Sólida com Fase Móvel Super-crítica Adsorção
CSFL CSS com Fase Quimicamente Ligada Adsorção
CLL Líquido-Líquido Partilha
CLS Líquido-Sólido Adsorção
CE Exclusão Permeação
CLFL LíquidacomFaseQuimicamente Ligada Partilha e Adsorção
CTI Troca Iônica Interações Polares
CB Bioafinidade Bioatividade
TIPOS DE SEPARAÇÃO
 Os princípios físico-químico básicos de separação
são:
 Adsorção: O soluto é retido pela superfície da fase
estacionária através de interações químicas ou físicas.
 Partição: O soluto se dissolve na parte líquida que envolve
a superfície do suporte sólido.
 Troca iônica: O íon da amostra se liga à carga fixa
(grupo funcional) da fase estacionária.
 Exclusão moléculas: As moléculas são separadas
por tamanho, havendo retenção das maiores.
 Bioafinidade: Ocorre uma ligação molecular específica e
reversível entre o soluto e o ligante fixado à fase
estacionária.
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA PLANAR
CROMATOGRAFIA CIRCULAR
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em colunas
convencionais
 Considere a aplicação de
uma mistura de compostos
orgânicos no topo de uma
coluna cromatográfica
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em
colunas
convencionais
 Estabelecida a percolação da FE
com o eluente (FM), os
componentes da mistura passarão
a migrar com velocidades desiguais
caso o sistema seja adequado para
a separação
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em colunas
convencionais
 Uma boa seletividade
cromatográfica garantirá uma
boa separação entre os
componentes da amostra
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em
colunas
convencionais
 Cada componente da amostra
poderá ser coletado isoladamente,
através de um coletor de frações
(neste caso, um simples frasco
coletor)
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em coluna
 O monitoramento do eluato da coluna pode ser feito
através de um detector, cujo sinal identifica a “saída”
de cada componente da mistura, isoladamente
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em
coluna
 A resposta do detector é
traduzida em um gráfico, ou
CROMATOGRAMA, que
relaciona o seu sinal com o
tempo necessário para a
eluição de cada
componente.
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Separação em coluna
 As moléculas de cada componente também migram
com velocidades desiguais devido a fenômenos de
difusão e transferência de massa
ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
 Eluição típica em cromatografia líquida
DEFINIÇÃO DE TERMOS
 Tempo de retenção

 O tempo gasto desde o ato
de injeção até a saída do
ponto máximo do pico do
sistema
O tempo de retenção
engloba todo o tempo que o
componente em questão fica
no sistema cromatográfico,
quer na fase móvel quer na
fase estacionária
DEFINIÇÃO DE TERMOS
 Tempo de retenção
corrigido
Quando as moléculas do soluto
ficam na fase móvel, elas
devem movimentar-se com a
mesma velocidade das
moléculas da própria fase
móvel.
Parte do tempo em que as
moléculas do soluto estão na
fase móvel é igual ao tempo
gasto para as moléculas da fase
móvel percorrerem a coluna, tm
SENDO ASSIM, PARTE DO
TEMPO EM QUE AS
MOLÉCULAS DO SOLUTO
FICAM RETIDAS NA FASE
ESTACIONÁRIA É CALCULADA
PELA DIFERENÇA



DEFINIÇÃO DE TERMOS
 Seletividade
 Para a cromatografia
em coluna, o fator de
separação
(SELETIVIDADE) é
calculado pela razão
entre os respectivos
fatores de retenção
que, por sua vez, são
relacionados aos
tempos de retenção
corrigidos
DEFINIÇÃO DE TERMOS
 Seletividade
DEFINIÇÃO DE TERMOS
 Capacidade
MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS
 TEORIAS
 Martin e Synge – Biochem. J. 35, 1358 (1941)
 Meio descontínuo análogo às colunas de destilação
fracionada, constituído por um grande número de
estágios de equilíbrio ou PRATOS TEÓRICOS (TEORIA
DOS PRATOS TEÓRICOS)
 Van Deemerter, Zuiderweg e Klinkenberg – Chem.
Eng. Sci. 5, 271 (1956)
 Meio contínuo através do qual a separação ocorre por
fenômenos de difusão e transporte de massa (TEORIA
DA VELOCIDADE)
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Número de pratos teóricos
 Coluna cromatográfica definida como uma série de estágios
independentes onde acontece um quase-equilíbrio entre o
analito dissolvido na fase estacionária (FE) e o gás de
arraste
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Número de pratos teóricos
 O coeficiente Kc determina a distribuição da amostra (A)
entre as fases móvel (M) e estacionária (S) em um
determinado estágio do equilíbrio, obviamente hipotético.
 Quanto mais efetiva for a presença de A na fase móvel (M)
menor será o seu tempo de retenção
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Número de pratos teóricos
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Número de pratos teóricos
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Cálculo do número de pratos teóricos
TEORIA DOS PRATOS
TEÓRICOS
 Altura equivalente à um prato teórico
DEFINIÇÃO DE TERMOS
RESOLUÇÃO
CROMATOGRÁFICA
 Equação geral
RESOLUÇÃO
CROMATOGRÁFICA
 Otimização de Separações
DETECTORES
 Definições Gerais
 Dispositivos que geram um sinal elétrico
proporcional à quantidade eluída de um analito
 ~60 detectores já usados em CG
~15 equipam cromatógrafos comerciais
4 respondem pela maior parte das aplicações
 Detector por Condutividade Térmica DCT
 Detector por Ionização em Chama DIC
 Detector por Captura de Elétrons DCE
 Detector Espectrométrico de Massas EM
DETECTORES
 Parâmetros Básicos de Desempenho
 Quantidade Mínima Detectável
 Massa de um analito que gera um pico com
altura igual a três vezes o nível de ruído
DETECTORES
 Parâmetros Básicos de Desempenho
 Limite de Detecção
 Quantidade de analito que gera um pico com
S/N=3 e wb=1 unidade de tempo
DETECTORES
 Parâmetros Básicos de Desempenho
 Velocidade de Resposta
 Tempo decorrido entre a entrada do analito
na cela do detector e a geração do sinal
elétrico
DETECTORES
 Parâmetros Básicos de Desempenho
 Sensibilidade
 Relação entre o incremento de área do pico e o
incremento de massa do analito.
DETECTORES
 Parâmetros Básicos de Desempenho
 Faixa Linear Dinâmica
 Intervalo de massas dentro do qual a
resposta do detector é linear
DETECTORES
 CLASSIFICAÇÃO
DETECTORES
 DETECTOR POR CONDUTIVIDADE
TÉRMICA
 Princípio: Variação na condutividade
térmica do gás quando da eluição de um
analito
DETECTORES
 DETECTOR POR
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
SELETIVIDADE
SENSIBILIDADE/ LINEARIDADE
VAZÃO DO GÁS DE
ARRASTE
DETECTORES
 DETECTOR POR CONDUTIVIDADE
TÉRMICA
 Configuração tradicional do DCT: bloco metálico com quatro
celas interligadas em par – por duas passa o efluente da
coluna e por duas, o gás de arraste puro
DETECTORES
 DETECTOR POR CONDUTIVIDADE
TÉRMICA
 Quando da eluição de um composto com condutividade
térmica menor que a do gás de arraste puro:
DETECTORES
 DETECTOR POR CONDUTIVIDADE
TÉRMICA
 Os filamentos do DCT são montados numa ponte de
Wheatstone que transforma a diferença de resistência quando
da eluição de amostra numa diferença de voltagem:
DETECTORES
 CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS DO DCT
 SELETIVIDADE: Observa-se sinal para qualquer
substância eluída diferente do gás de arraste =
UNIVERSAL
 SENSIBILIDADE/LINEARIDADE: Dependendo da
configuração particular e do analito: QMD=0,4 ng a 1
ng com linearidade de 104 (ng = dezenas de g)
 VAZÃO DO GÁS DE ARRASTE: O sinal é proporcional à
concentração do analito no gás de arraste que passa
pela cela de amostra
DETECTORES
 Características
Operacionais do DCT
 Natureza do Gás de
Arraste: Quanto maior a
diferença de Δ entre a
condutividade térmica do
gás de arraste puro, A, e
do analito X, MAIOR A
RESPOSTA.
Δ = A - X
Como  ≈ 1/M
(M=massa molecular)
QUANTO MENOR A MASSA
MOLECULAR DO GÁS DE
ARRASTE, MAIOR A
RESPOSTA
DETECTORES
 Características
Operacionais do DCT
 FATORES DE RESPOSTA:
Quanto menor a
condutividade térmica do
analito, maior o sinal
 Os fatores de resposta
dependem da
condutividade térmica
do analito
 Quantidades iguais
de substâncias
diferentes geram
picos
cromatográficos com
áreas diferentes!!!
DETECTORES
 Características Operacionais do DCT
TEMPERATURAS DE OPERAÇÃO: Quanto
maior a diferença entre a temperatura dos
filamentos e do bloco metálico maior a
resposta.
DETECTORES
 APLICAÇÕES
 Separação e
quantificação de
compostos que não
geram sinal em outros
detectores (gases
nobres, gases fixos)
 Por ser um detector
NÃO-DESTRUTIVO, pode
ser usado em CG
preparativa ou detecção
seqüencial com dois
detectores em “tandem”.
DETECTORES
CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE ALGUNS GASES
DETECTORES
 DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM
CHAMA
PRINCÍPIO: Formação de íons quando um
composto é queimado em uma chama de
hidrogênio e oxigênio.
DETECTORES
 DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM
CHAMA
DETECTORES
 DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA
 Região de quebra: Mistura dos gases, pré-
aquecimento, início da quebra das moléculas de
H2, O2 e outros analitos
 Zona de reação: Reações exotérmicas com
produção e/ou consumo de radicais H, O, OH, HO2
(provenientes do H2), CH e C2 (proveniente do
analito) e íons CHO+ (analito)
 Zona de incandescência: Emissão de luz por
decaimento de espécies excitadas: OH (luz UV), CH
e C2 (visível)
DETECTORES
 DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM
CHAMA
DETECTORES
 Características
Operacionais do DIC
 SELETIVIDADE: Seletivo
para substâncias que
contém ligações C-H em
sua estrutura química
 Como virtualmente todas as
substâncias analisáveis por CG
são orgânicas, na PRÁTICA o
DIC é UNIVERSAL)
DETECTORES
 Características Operacionais do DIC
 SENSIBILIDADE/LINEARIDADE: QMD típicas = 10
pg a 100 pg com linearidade entre 107 e 108 (pg a
mg)
 VAZÕES DE GASES: Além do gás de arraste, as
vazões de alimentação de ar (comburente) e
hidrogênio (combustível) devem ser otimizadas.
DETECTORES
 Características Operacionais do DIC
TEMPERATURA DE OPERAÇÃO: O efeito
da temperatura sobre o sinal do DIC é
negligenciável.
TRATAMENTO DO SINAL: Por causa da
baixa magnitude da corrente elétrica
gerada (pA a nA), ela deve ser amplificada
para poder ser registrada.
DETECTORES
 Características Operacionais do DIC
 FATORES DE RESPOSTA: O fator de resposta de um
determinado composto é aproximadamente proporcional ao
número de átomos de carbono. Presença de
heteroelementos diminui o fator de resposta.
DETECTORES
 DETECTOR DE NITROGÊNIO-
FÓSFORO
Modificação do DIC altamente seletiva
para compostos orgânicos nitrogenados e
fosforados
DETECTORES
 DETECTORES POR CAPTURA DE
ELÉTRONS
 PRINCÍPIO: Supressão de um fluxo de elétrons lentos
(termais) causada pela sua absorção por espécies
eletrofílicas
DETECTORES
 DETECTOR POR CAPTURA DE
ELÉTRONS
MECANISMO DE CAPTURA DE ELÉTRONS
DETECTORES
 Características Operacionais do DCE
FONTE RADIOATIVA: O ânodo deve estar
dopado com um isótopo radioativo β ou α
emissor
DETECTORES
 Características Operacionais do DCE
 Polarização dos eletrodos: Vários modos de polarização
possíveis
 VOLTAGEM CONSTANTE: Pouco usada modernamente 
picos cromatográficos podem ser deformados
 VOLTAGEM PULSADA: Menos anomalias elétricas 
maior sensibilidade e linearidade
 Temperatura do detector: Dependência do sinal com
temperatura de operação bastante significativa
 Variação de ± 3 ºC na temperatura  Erro ~10% na área dos
picos
 Magnitude e sinal do erro depende do composto analisado!
 TEMPERATURA DO DCE DEVE SER RIGOROSAMENTE
CONTROLADA
DETECTORES
 Características Operacionais do DCE
GÁS DE ARRASTE: Funcionamento do
DCE é muito dependente da natureza do
gás de arraste
DETECTORES
 Características Operacionais do DCE
SENSIBILIDADE/LINEARIDADE:
 QMD=0,01 pg a 1 pg (organoclorados),
linearidade ~104 (pg a ng)
DETECTORES
 Características Operacionais do DCE
SELETIVIDADE/FATORES DE RESPOSTA
 Valores de S maximizados para compostos eletrofílicos
DETECTORES
 Detector de Captura
de Elétrons
 APLICAÇÃO
DETECTORES
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Compostos voláteis de pontos de
ebulição de até 350 ºC e pesos
moleculares menores que 500
 Compostos que possam produzir
derivados voláteis
 Compostos termicamente estáveis na
condições de trabalho
CROMATOGRAFIA GASOSA
 ALGUMAS
APLICAÇÕES
 Indústria
Petroquímica
 Alimentos e Bebidas
 Biocidas
 Medicamentos
 Meio ambiente
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
 GÁS DE ARRASTE
 FASE MÓVEL EM CG: NÃO interage com a amostra
– apenas a carrega através da coluna. Assim é
usualmente referida como gás de arraste
 INERTE: Não deve reagir com a amostra, fase
estacionária ou superfícies do instrumento
 PURO: Deve ser isento de impurezas que possam
degradar a fase estacionária
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Impurezas típicas em
gases e seus efeitos:
 H2O, O2 
oxida/hidrolisa algumas
FE, incompatíveis com
DCE
 Hidrocarbonetos 
ruído no sinal de DIC
CROMATOGRAFIA GASOSA
GASES - FILTROS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 CUSTO: Gases de
altíssima pureza
podem ser muito
caros
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COMPATÍVEL COM UM DETECTOR:
Cada detector demanda um gás de arraste
específico para melhor funcionamento
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Alimentação do gás
de arraste
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Dispositivos de Injeção de Amostra
Os dispositivos para injeção (INJETORES
ou VAPORIZADORES) devem prover meios
de introdução INSTANTÂNEA da amostra
na coluna cromatográfica
CROMATOGRAFIA GASOSA
 SISTEMAS DE INJEÇÃO
CROMATOGRAFIA GASOSA
INJETOR “ON-COLUMN” CONVENCIONAL
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Injeção “on-column” de líquidos
CROMATOGRAFIA GASOSA
 INJETORES SPLIT/SPLITLESS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 SPLIT
 Amostras concentradas onde a diluição com
solvente é impossível particularmente devido a
co-eluição
 SPLITLESS
 Amostras diluídas ou análise de traços
 Análise em ampla faixa de ponto de ebulição
e polaridade
 Adequado para análide de amostras
complexas (multicomponentes)
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Parâmetros de Injeção
 TEMPERATURA DO INJETOR: Deve ser
suficientemente elevada para que a amostra
vaporize-se imediatamente, mas sem
decomposição
  REGRA GERAL: Tinj=50 ºC acima da temperatura
de ebulição do componente menos volátil
 VOLUME INJETADO: Depende do tipo de coluna
e do estado físico da amostra
Sólidos: convencionalmente
se dissolve em um solvente
adequado e injeta-se a
solução
CROMATOGRAFIA GASOSA
 MICROSSERINGAS PARA INJEÇÃO
 LÍQUIDOS: capacidades típicas  1μL, 5 μL e 10
μL
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS
CROMATOGRÁFICAS
Colunas empacotadas
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS CROMATOGRÁFICAS
 Coluna Empacotada
 VANTAGENS
 Simples preparação e uso
 Tecnologia clássica
 Grande número de fases líquidas
 Capacidade alta e longa durabilidade
 Usada para análise de gases com DCT
 DESVANTAGENS
 Número de pratos limitado
 Exige controle da vazão da fase móvel
 Análises relativamente demoradas
 Baixa resolução para amostras
complexas
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Temperatura da Coluna
 Além da interação da FE, o tempo que
um analito demora para percorrer a
coluna depende de sua PRESSÃO DE
VAPOR (p0)
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Temperatura da Coluna
 CONTROLE CONFIÁVEL
DA TEMPERATURA DA
COLUNA É ESSENCIAL
PARA OBTER BOA
SEPARAÇÃO EM CG
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FORNO DA COLUNA
 Características desejáveis de um forno:
 Ampla faixa de temperatura de uso: Pelo
menos de Tamb até 400 ºC. Sistemas
criogênicos (T < Tamb) podem ser necessários
em casos especiais
 Temperatura independente dos
demais módulos: Não deve ser
afetado pela temperatura do injetor e
detector
 Temperatura uniforme em seu interior:
Sistemas de ventilação interna muito eficientes
para manter a temperatura homogênea em
todo forno
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FORNO DA COLUNA
 Características desejáveis de um forno:
 Fácil acesso à coluna: A operação de troca de
coluna pode ser freqüente
 Aquecimento e resfriamento rápido: Importante
tanto em análises de rotina e durante o
desenvolvimento de metodologias analíticas
novas
 Temperatura estável e reprodutível:A
temperatura deve ser mantida com precisão e
exatidão de ± 0,1 ºC
EM CROMATÓGRAFOS MODERNOS (DEPOIS DE 1980)
O CONTROLE DE TEMPERATURA DO FORNO É
TOTALMENTE OPERADO POR
MICROCOMPUTADORES
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Programação Linear de Temperatura
Misturas complexas (constituintes com
volatilidades muito diferentes) separadas
ISOTERMICAMENTE:
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Programação Linear de Temperatura
A temperatura do forno pode ser variada
linearmente durante a separação:
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Programação Linear de Temperatura
POSSÍVEIS PROBLEMAS
ASSOCIADOS À PLT
CROMATOGRAFIA GASOSA
 DETECTORES: Dispositivos que
examinam continuamente o material eluído,
gerando sinal quando da passagem de
substâncias que não o gás de arraste
CROMATOGRAFIA GASOSA
 DETECTORES MAIS IMPORTANTES:
 Detector por condutividade térmica (DCT ou TCD):
Variação da condutividade térmica do gás de
arraste
 Detector por Ionização de Chama (DIC ou FID):
Íons gerados durante a queima dos eluatos em
uma chama de H2 + ar
 Detector por Captura de Elétrons (DCE ou ECD):
Supressão de corrente causada pela absorção de
elétrons por eluatos altamente eletrofílicos
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Características de uma FE ideal
SELETIVA: Deve interagir diferencialmente
com os componentes da amostra
REGRA GERAL: A FE deve ter
características tanto quanto
possível próximas das dos
solutos a serem separados
(polar, apolar, aromático...)
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Características de uma FE ideal
 AMPLA FAIXA DE TEMPERATURAS DE USO:
Maior flexibilidade na otimização da separação
 BOA ESTABILIDADE QUÍMICAE TÉRMICA: Maior
durabilidade da coluna, não reage com
componentes da amostra
 POUCA VISCOSIDADE: Colunas mais eficientes
(menor resistência à transferência do analito entre
fases)
 DISPONÍVEL EM ELEVA
DO GRAU DE PUREZA:
Colunas reprodutíveis; ausência de picos
“fantasma” nos cromatogramas
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS:
ADSORÇÃO
 O fenômeno físico-químico responsável pela
interação do analito + FE sólida é a ADSORÇÃO
A adsorção ocorre na interface entre o gás de arraste e a FE sólida
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS:
ADSORÇÃO
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS
Características Gerais:
 Sólidos finamente granulados (diâmetros de
partículas típicos de 105 m a 420 m)
 Grandes áreas superficiais (até 102 m2/g)
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS LÍQUIDAS:
ABSORÇÃO
 O fenômeno físico-químico responsável pela
interação do analito + FE sólida é a ABSORÇÃO
A ABSORÇÃO OCORRE NO INTERIOR DO FILME DE FE LÍQUIDA
(FENÔMENO INTRAFACIAL)
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS LÍQUIDAS:
ABSORÇÃO
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
QUIRAIS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
QUIRAIS
CROMATOGRAFIA GASOSA
 FASES ESTACIONÁRIAS
QUIRAIS
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS EMPACOTADAS
 Tubo de material inerte recheado com FE sólida
granulada ou FE líquida depositada sobre um
suporte sólido
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS EMPACOTADAS
FE Líquidas: SUPORTE
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS CAPILARES
CROMATOGRAFIA GASOSA
 COLUNAS CAPILARES
DIÂMETRO INTERNO
CROMATOGRAFIA GASOSA
ANÁLISE QUANTITATIVA
Duas metodologias:
 Métodos por normalização
 Métodos absolutos
MÉTODOS POR NORMALIZAÇÃO
*Assume-se que todos os componentes da amostra eluem da coluna
e são detectáveis
Existem dois procedimentos:
 Normalização de área (% em área)
 Normalização utilizando-se a área corrigida
CROMATOGRAFIA GASOSA
 ANÁLISE QUANTITATIVA
Métodos por normalização
Normalização de área (% em área)
Ai = área do composto i
ΣAi = somatória das áreas de todos componentes
Considera-se que todos os componente apresentam
resposta proporcional à sua concentração e que mesma
concentração de diferentes compostos resulte em áreas
iguais (o que dificilmente ocorre).
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Normalização com área corrigida
onde Fi= Ci/Ai do componente i na mistura padrão
Ai = área do composto i
Fi = fator de resposta do componente i
ΣAiFi = somatória das áreas de todos componentes multiplicadas
pelos respectivos fatores de resposta
É necessário conhecer todos os componentes da amostra para
determinação dos fatores de resposta de cada componente
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Métodos absolutos
Utiliza-se métodos absolutos quando:
 O objetivo da análise é quantificar um ou alguns dos componentes da
amostra.
 Ao utilizar detectores específicos ou seletivos que detectam somente os
componentes de interesse
 Existência de compostos na amostra que não são eluídos nas condições
de análise ou não são detectados e que não haja interesse de quantificá-
los.
 Quantificação de componentes em baixa concentração.
 Existem dois procedimentos:
Padronização externa
Padronização interna
CROMATOGRAFIA GASOSA
Métodos absolutos - Padronização externa
1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da
análise de misturas padrões injetando-se um determinado volume;
2. Posteriormente, injeta-se o mesmo volume da amostra e obtém-se a
concentração do analito através da curva de calibração.
Nesta técnica, se o volume injetado não for exatamente o mesmo ou se houver
alteração de algum parâmetro que afete a resposta do componente no detector,
como por exemplo, variação da intensidade de luz do UV-VIS ou alteração na FM, as
áreas dos picos poderão ser maiores ou menores daquelas obtidas na calibração e
consequentemente os resultados serão incorretos.
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Métodos absolutos - Padronização interna
Para minimizar os problemas da padronização externa, a amostra e a
mistura padrão são modificadas pela adição de um composto
considerado como padrão interno. O padrão interno deve ter as
seguintes características:
1. Não estar presente na amostra original, ser estável e não reativa.
2. Pico separado dos componentes da amostra
3. Eluir próximo dos componentes de interesse
4. Detecção semelhante dos picos de interesse
5. Concentração que produza área similar aos picos analisados
6. Pureza elevada ou conhecida (possíveis impurezas não devem eluir
com os picos de interesse).
CROMATOGRAFIA GASOSA
 Métodos absolutos - Padronização interna
1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da análise de
misturas padrões contendo o padrão interno. Nessa curva de calibração utiliza-se a
relação entre área do componente i e área do padrão interno em função das relações
de suas concentrações.
2. Posteriormente, injeta-se a amostra contendo padrão interno (preferencialmente na
mesma concentração utilizada na calibração) e obtem-se a concentração do analito
através da curva de calibração.
Se o volume de amostra injetado for diferente do utilizado na calibração, ou se algum
parâmetro analítico for alterado resultando em áreas diferentes daquelas esperadas nas
condições de calibração, a relação de área entre analito e padrão interno não será
afetada.
Calculo da concentração via Padrão Interno:
Conc.% = area analito x FR x massa P.I(g) x100
area do P.I massa Amt (g)
CROMATOGRAFIA GASOSA
CROMATOGRAFIA GASOSA
Produto Nível 1 Nível 2 Nível 3
Etilbenzeno 5,3% 20,3% 40,1%
Estireno 95,1% 80,1% 60,2%
Amilbenzeno 21,3% 21,3% 21,3%
CROMATOGRAFIA GASOSA
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CROMATOGRAFIA GASOSA
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  • 1. Curso Básico de Cromatografia Gasosa João Mário Silva Técnico / Químico CRQ14100603/14ª Região Janeiro/2023
  • 2. DEFINIÇÃO  Conjunto de técnicas de separação cujo princípio depende da distribuição diferenciada dos componentes de uma mistura entre duas fases, uma considerada estacionária, e a outra, móvel. KROMA + (COR) GRAPH (ESCREVER)
  • 3. DEFINIÇÃO  Diferenças nas propriedades das fases móvel e estacionária possibilitam com que os componentes da amostra se desloquem através do material cromatográfico com velocidades desiguais, gerando a separação
  • 5. PRINCIPAIS FATOS HISTÓRICOS 1897-1903 David Talbot Day Separação de HC do petróleo Separação de pigmentos; proposição do termo cromatografia Mikhail Tswett 1903-1906 1930 Kuhn e Lederer Cromatografia em coluna Cromatografia em papel Izmailov e Shraiber 1938 1941 Martin e Synge Particição em cromatografia líquida; Princípios de fase gasosa Primeira publicação em fase gasosa Martin e Synge 1952 1958 Egon Stahl Cromatografia em camada delgada
  • 6. LÍQUIDA CROMATOGRAFIA PLANAR COLUNA LÍQUIDA GÁS FLUÍDO SUPERCRÍTICO Líquida (CP) Sólida (CCD) Ligada (CCD) Ligada (CSFL) Sólido (CSS) Líquida (CGL) Sólida (CGS) Ligada (CGFL) Líquida (CLL) Sólida (CLS, CE) Ligada (CFLF, CTI e CB)
  • 7. TIPOS DE CROMATOGRAFIA SIGLA NOME TIPO DE SEPARAÇÃO CP Papel Partilha CCD Camada Delgada Partilha CCD-FL Camada Delgada com Fase Quimicamente Ligada Partilha e Adsorção CGL Gás-Líquido Distribuição CGS Gás-Sólido Adsorção CGFL Gasosa com Fase Quimicamente Ligada Adsorção CSS Sólida com Fase Móvel Super-crítica Adsorção CSFL CSS com Fase Quimicamente Ligada Adsorção CLL Líquido-Líquido Partilha CLS Líquido-Sólido Adsorção CE Exclusão Permeação CLFL LíquidacomFaseQuimicamente Ligada Partilha e Adsorção CTI Troca Iônica Interações Polares CB Bioafinidade Bioatividade
  • 8. TIPOS DE SEPARAÇÃO  Os princípios físico-químico básicos de separação são:  Adsorção: O soluto é retido pela superfície da fase estacionária através de interações químicas ou físicas.  Partição: O soluto se dissolve na parte líquida que envolve a superfície do suporte sólido.  Troca iônica: O íon da amostra se liga à carga fixa (grupo funcional) da fase estacionária.  Exclusão moléculas: As moléculas são separadas por tamanho, havendo retenção das maiores.  Bioafinidade: Ocorre uma ligação molecular específica e reversível entre o soluto e o ligante fixado à fase estacionária.
  • 16. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em colunas convencionais  Considere a aplicação de uma mistura de compostos orgânicos no topo de uma coluna cromatográfica
  • 17. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em colunas convencionais  Estabelecida a percolação da FE com o eluente (FM), os componentes da mistura passarão a migrar com velocidades desiguais caso o sistema seja adequado para a separação
  • 18. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em colunas convencionais  Uma boa seletividade cromatográfica garantirá uma boa separação entre os componentes da amostra
  • 19. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em colunas convencionais  Cada componente da amostra poderá ser coletado isoladamente, através de um coletor de frações (neste caso, um simples frasco coletor)
  • 20. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em coluna  O monitoramento do eluato da coluna pode ser feito através de um detector, cujo sinal identifica a “saída” de cada componente da mistura, isoladamente
  • 21. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em coluna  A resposta do detector é traduzida em um gráfico, ou CROMATOGRAMA, que relaciona o seu sinal com o tempo necessário para a eluição de cada componente.
  • 22. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Separação em coluna  As moléculas de cada componente também migram com velocidades desiguais devido a fenômenos de difusão e transferência de massa
  • 23. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA  Eluição típica em cromatografia líquida
  • 24. DEFINIÇÃO DE TERMOS  Tempo de retenção   O tempo gasto desde o ato de injeção até a saída do ponto máximo do pico do sistema O tempo de retenção engloba todo o tempo que o componente em questão fica no sistema cromatográfico, quer na fase móvel quer na fase estacionária
  • 25. DEFINIÇÃO DE TERMOS  Tempo de retenção corrigido Quando as moléculas do soluto ficam na fase móvel, elas devem movimentar-se com a mesma velocidade das moléculas da própria fase móvel. Parte do tempo em que as moléculas do soluto estão na fase móvel é igual ao tempo gasto para as moléculas da fase móvel percorrerem a coluna, tm SENDO ASSIM, PARTE DO TEMPO EM QUE AS MOLÉCULAS DO SOLUTO FICAM RETIDAS NA FASE ESTACIONÁRIA É CALCULADA PELA DIFERENÇA   
  • 26. DEFINIÇÃO DE TERMOS  Seletividade  Para a cromatografia em coluna, o fator de separação (SELETIVIDADE) é calculado pela razão entre os respectivos fatores de retenção que, por sua vez, são relacionados aos tempos de retenção corrigidos
  • 29. MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS  TEORIAS  Martin e Synge – Biochem. J. 35, 1358 (1941)  Meio descontínuo análogo às colunas de destilação fracionada, constituído por um grande número de estágios de equilíbrio ou PRATOS TEÓRICOS (TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS)  Van Deemerter, Zuiderweg e Klinkenberg – Chem. Eng. Sci. 5, 271 (1956)  Meio contínuo através do qual a separação ocorre por fenômenos de difusão e transporte de massa (TEORIA DA VELOCIDADE)
  • 30. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Número de pratos teóricos  Coluna cromatográfica definida como uma série de estágios independentes onde acontece um quase-equilíbrio entre o analito dissolvido na fase estacionária (FE) e o gás de arraste
  • 31. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Número de pratos teóricos  O coeficiente Kc determina a distribuição da amostra (A) entre as fases móvel (M) e estacionária (S) em um determinado estágio do equilíbrio, obviamente hipotético.  Quanto mais efetiva for a presença de A na fase móvel (M) menor será o seu tempo de retenção
  • 32. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Número de pratos teóricos
  • 33. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Número de pratos teóricos
  • 34. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Cálculo do número de pratos teóricos
  • 35. TEORIA DOS PRATOS TEÓRICOS  Altura equivalente à um prato teórico
  • 39. DETECTORES  Definições Gerais  Dispositivos que geram um sinal elétrico proporcional à quantidade eluída de um analito  ~60 detectores já usados em CG ~15 equipam cromatógrafos comerciais 4 respondem pela maior parte das aplicações  Detector por Condutividade Térmica DCT  Detector por Ionização em Chama DIC  Detector por Captura de Elétrons DCE  Detector Espectrométrico de Massas EM
  • 40. DETECTORES  Parâmetros Básicos de Desempenho  Quantidade Mínima Detectável  Massa de um analito que gera um pico com altura igual a três vezes o nível de ruído
  • 41. DETECTORES  Parâmetros Básicos de Desempenho  Limite de Detecção  Quantidade de analito que gera um pico com S/N=3 e wb=1 unidade de tempo
  • 42. DETECTORES  Parâmetros Básicos de Desempenho  Velocidade de Resposta  Tempo decorrido entre a entrada do analito na cela do detector e a geração do sinal elétrico
  • 43. DETECTORES  Parâmetros Básicos de Desempenho  Sensibilidade  Relação entre o incremento de área do pico e o incremento de massa do analito.
  • 44. DETECTORES  Parâmetros Básicos de Desempenho  Faixa Linear Dinâmica  Intervalo de massas dentro do qual a resposta do detector é linear
  • 46. DETECTORES  DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA  Princípio: Variação na condutividade térmica do gás quando da eluição de um analito
  • 47. DETECTORES  DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA SELETIVIDADE SENSIBILIDADE/ LINEARIDADE VAZÃO DO GÁS DE ARRASTE
  • 48. DETECTORES  DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA  Configuração tradicional do DCT: bloco metálico com quatro celas interligadas em par – por duas passa o efluente da coluna e por duas, o gás de arraste puro
  • 49. DETECTORES  DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA  Quando da eluição de um composto com condutividade térmica menor que a do gás de arraste puro:
  • 50. DETECTORES  DETECTOR POR CONDUTIVIDADE TÉRMICA  Os filamentos do DCT são montados numa ponte de Wheatstone que transforma a diferença de resistência quando da eluição de amostra numa diferença de voltagem:
  • 51. DETECTORES  CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS DO DCT  SELETIVIDADE: Observa-se sinal para qualquer substância eluída diferente do gás de arraste = UNIVERSAL  SENSIBILIDADE/LINEARIDADE: Dependendo da configuração particular e do analito: QMD=0,4 ng a 1 ng com linearidade de 104 (ng = dezenas de g)  VAZÃO DO GÁS DE ARRASTE: O sinal é proporcional à concentração do analito no gás de arraste que passa pela cela de amostra
  • 52. DETECTORES  Características Operacionais do DCT  Natureza do Gás de Arraste: Quanto maior a diferença de Δ entre a condutividade térmica do gás de arraste puro, A, e do analito X, MAIOR A RESPOSTA. Δ = A - X Como  ≈ 1/M (M=massa molecular) QUANTO MENOR A MASSA MOLECULAR DO GÁS DE ARRASTE, MAIOR A RESPOSTA
  • 53. DETECTORES  Características Operacionais do DCT  FATORES DE RESPOSTA: Quanto menor a condutividade térmica do analito, maior o sinal  Os fatores de resposta dependem da condutividade térmica do analito  Quantidades iguais de substâncias diferentes geram picos cromatográficos com áreas diferentes!!!
  • 54. DETECTORES  Características Operacionais do DCT TEMPERATURAS DE OPERAÇÃO: Quanto maior a diferença entre a temperatura dos filamentos e do bloco metálico maior a resposta.
  • 55. DETECTORES  APLICAÇÕES  Separação e quantificação de compostos que não geram sinal em outros detectores (gases nobres, gases fixos)  Por ser um detector NÃO-DESTRUTIVO, pode ser usado em CG preparativa ou detecção seqüencial com dois detectores em “tandem”.
  • 57. DETECTORES  DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA PRINCÍPIO: Formação de íons quando um composto é queimado em uma chama de hidrogênio e oxigênio.
  • 58. DETECTORES  DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA
  • 59. DETECTORES  DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA  Região de quebra: Mistura dos gases, pré- aquecimento, início da quebra das moléculas de H2, O2 e outros analitos  Zona de reação: Reações exotérmicas com produção e/ou consumo de radicais H, O, OH, HO2 (provenientes do H2), CH e C2 (proveniente do analito) e íons CHO+ (analito)  Zona de incandescência: Emissão de luz por decaimento de espécies excitadas: OH (luz UV), CH e C2 (visível)
  • 60. DETECTORES  DETECTOR POR IONIZAÇÃO EM CHAMA
  • 61. DETECTORES  Características Operacionais do DIC  SELETIVIDADE: Seletivo para substâncias que contém ligações C-H em sua estrutura química  Como virtualmente todas as substâncias analisáveis por CG são orgânicas, na PRÁTICA o DIC é UNIVERSAL)
  • 62. DETECTORES  Características Operacionais do DIC  SENSIBILIDADE/LINEARIDADE: QMD típicas = 10 pg a 100 pg com linearidade entre 107 e 108 (pg a mg)  VAZÕES DE GASES: Além do gás de arraste, as vazões de alimentação de ar (comburente) e hidrogênio (combustível) devem ser otimizadas.
  • 63. DETECTORES  Características Operacionais do DIC TEMPERATURA DE OPERAÇÃO: O efeito da temperatura sobre o sinal do DIC é negligenciável. TRATAMENTO DO SINAL: Por causa da baixa magnitude da corrente elétrica gerada (pA a nA), ela deve ser amplificada para poder ser registrada.
  • 64.
  • 65. DETECTORES  Características Operacionais do DIC  FATORES DE RESPOSTA: O fator de resposta de um determinado composto é aproximadamente proporcional ao número de átomos de carbono. Presença de heteroelementos diminui o fator de resposta.
  • 66. DETECTORES  DETECTOR DE NITROGÊNIO- FÓSFORO Modificação do DIC altamente seletiva para compostos orgânicos nitrogenados e fosforados
  • 67. DETECTORES  DETECTORES POR CAPTURA DE ELÉTRONS  PRINCÍPIO: Supressão de um fluxo de elétrons lentos (termais) causada pela sua absorção por espécies eletrofílicas
  • 68.
  • 69. DETECTORES  DETECTOR POR CAPTURA DE ELÉTRONS MECANISMO DE CAPTURA DE ELÉTRONS
  • 70. DETECTORES  Características Operacionais do DCE FONTE RADIOATIVA: O ânodo deve estar dopado com um isótopo radioativo β ou α emissor
  • 71. DETECTORES  Características Operacionais do DCE  Polarização dos eletrodos: Vários modos de polarização possíveis  VOLTAGEM CONSTANTE: Pouco usada modernamente  picos cromatográficos podem ser deformados  VOLTAGEM PULSADA: Menos anomalias elétricas  maior sensibilidade e linearidade  Temperatura do detector: Dependência do sinal com temperatura de operação bastante significativa  Variação de ± 3 ºC na temperatura  Erro ~10% na área dos picos  Magnitude e sinal do erro depende do composto analisado!  TEMPERATURA DO DCE DEVE SER RIGOROSAMENTE CONTROLADA
  • 72. DETECTORES  Características Operacionais do DCE GÁS DE ARRASTE: Funcionamento do DCE é muito dependente da natureza do gás de arraste
  • 73. DETECTORES  Características Operacionais do DCE SENSIBILIDADE/LINEARIDADE:  QMD=0,01 pg a 1 pg (organoclorados), linearidade ~104 (pg a ng)
  • 74. DETECTORES  Características Operacionais do DCE SELETIVIDADE/FATORES DE RESPOSTA  Valores de S maximizados para compostos eletrofílicos
  • 75. DETECTORES  Detector de Captura de Elétrons  APLICAÇÃO
  • 77. CROMATOGRAFIA GASOSA  Compostos voláteis de pontos de ebulição de até 350 ºC e pesos moleculares menores que 500  Compostos que possam produzir derivados voláteis  Compostos termicamente estáveis na condições de trabalho
  • 78. CROMATOGRAFIA GASOSA  ALGUMAS APLICAÇÕES  Indústria Petroquímica  Alimentos e Bebidas  Biocidas  Medicamentos  Meio ambiente
  • 85. CROMATOGRAFIA GASOSA  GÁS DE ARRASTE  FASE MÓVEL EM CG: NÃO interage com a amostra – apenas a carrega através da coluna. Assim é usualmente referida como gás de arraste  INERTE: Não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou superfícies do instrumento  PURO: Deve ser isento de impurezas que possam degradar a fase estacionária
  • 86. CROMATOGRAFIA GASOSA  Impurezas típicas em gases e seus efeitos:  H2O, O2  oxida/hidrolisa algumas FE, incompatíveis com DCE  Hidrocarbonetos  ruído no sinal de DIC
  • 88. CROMATOGRAFIA GASOSA  CUSTO: Gases de altíssima pureza podem ser muito caros
  • 89. CROMATOGRAFIA GASOSA  COMPATÍVEL COM UM DETECTOR: Cada detector demanda um gás de arraste específico para melhor funcionamento
  • 91. CROMATOGRAFIA GASOSA  Dispositivos de Injeção de Amostra Os dispositivos para injeção (INJETORES ou VAPORIZADORES) devem prover meios de introdução INSTANTÂNEA da amostra na coluna cromatográfica
  • 94. CROMATOGRAFIA GASOSA  Injeção “on-column” de líquidos
  • 96. CROMATOGRAFIA GASOSA  SPLIT  Amostras concentradas onde a diluição com solvente é impossível particularmente devido a co-eluição  SPLITLESS  Amostras diluídas ou análise de traços  Análise em ampla faixa de ponto de ebulição e polaridade  Adequado para análide de amostras complexas (multicomponentes)
  • 97. CROMATOGRAFIA GASOSA  Parâmetros de Injeção  TEMPERATURA DO INJETOR: Deve ser suficientemente elevada para que a amostra vaporize-se imediatamente, mas sem decomposição   REGRA GERAL: Tinj=50 ºC acima da temperatura de ebulição do componente menos volátil  VOLUME INJETADO: Depende do tipo de coluna e do estado físico da amostra Sólidos: convencionalmente se dissolve em um solvente adequado e injeta-se a solução
  • 98. CROMATOGRAFIA GASOSA  MICROSSERINGAS PARA INJEÇÃO  LÍQUIDOS: capacidades típicas  1μL, 5 μL e 10 μL
  • 101. CROMATOGRAFIA GASOSA  COLUNAS CROMATOGRÁFICAS  Coluna Empacotada  VANTAGENS  Simples preparação e uso  Tecnologia clássica  Grande número de fases líquidas  Capacidade alta e longa durabilidade  Usada para análise de gases com DCT  DESVANTAGENS  Número de pratos limitado  Exige controle da vazão da fase móvel  Análises relativamente demoradas  Baixa resolução para amostras complexas
  • 102. CROMATOGRAFIA GASOSA  Temperatura da Coluna  Além da interação da FE, o tempo que um analito demora para percorrer a coluna depende de sua PRESSÃO DE VAPOR (p0)
  • 103. CROMATOGRAFIA GASOSA  Temperatura da Coluna  CONTROLE CONFIÁVEL DA TEMPERATURA DA COLUNA É ESSENCIAL PARA OBTER BOA SEPARAÇÃO EM CG
  • 104. CROMATOGRAFIA GASOSA  FORNO DA COLUNA  Características desejáveis de um forno:  Ampla faixa de temperatura de uso: Pelo menos de Tamb até 400 ºC. Sistemas criogênicos (T < Tamb) podem ser necessários em casos especiais  Temperatura independente dos demais módulos: Não deve ser afetado pela temperatura do injetor e detector  Temperatura uniforme em seu interior: Sistemas de ventilação interna muito eficientes para manter a temperatura homogênea em todo forno
  • 105. CROMATOGRAFIA GASOSA  FORNO DA COLUNA  Características desejáveis de um forno:  Fácil acesso à coluna: A operação de troca de coluna pode ser freqüente  Aquecimento e resfriamento rápido: Importante tanto em análises de rotina e durante o desenvolvimento de metodologias analíticas novas  Temperatura estável e reprodutível:A temperatura deve ser mantida com precisão e exatidão de ± 0,1 ºC EM CROMATÓGRAFOS MODERNOS (DEPOIS DE 1980) O CONTROLE DE TEMPERATURA DO FORNO É TOTALMENTE OPERADO POR MICROCOMPUTADORES
  • 106. CROMATOGRAFIA GASOSA  Programação Linear de Temperatura Misturas complexas (constituintes com volatilidades muito diferentes) separadas ISOTERMICAMENTE:
  • 107. CROMATOGRAFIA GASOSA  Programação Linear de Temperatura A temperatura do forno pode ser variada linearmente durante a separação:
  • 108. CROMATOGRAFIA GASOSA  Programação Linear de Temperatura POSSÍVEIS PROBLEMAS ASSOCIADOS À PLT
  • 109. CROMATOGRAFIA GASOSA  DETECTORES: Dispositivos que examinam continuamente o material eluído, gerando sinal quando da passagem de substâncias que não o gás de arraste
  • 110. CROMATOGRAFIA GASOSA  DETECTORES MAIS IMPORTANTES:  Detector por condutividade térmica (DCT ou TCD): Variação da condutividade térmica do gás de arraste  Detector por Ionização de Chama (DIC ou FID): Íons gerados durante a queima dos eluatos em uma chama de H2 + ar  Detector por Captura de Elétrons (DCE ou ECD): Supressão de corrente causada pela absorção de elétrons por eluatos altamente eletrofílicos
  • 112. CROMATOGRAFIA GASOSA  Características de uma FE ideal SELETIVA: Deve interagir diferencialmente com os componentes da amostra REGRA GERAL: A FE deve ter características tanto quanto possível próximas das dos solutos a serem separados (polar, apolar, aromático...)
  • 113. CROMATOGRAFIA GASOSA  Características de uma FE ideal  AMPLA FAIXA DE TEMPERATURAS DE USO: Maior flexibilidade na otimização da separação  BOA ESTABILIDADE QUÍMICAE TÉRMICA: Maior durabilidade da coluna, não reage com componentes da amostra  POUCA VISCOSIDADE: Colunas mais eficientes (menor resistência à transferência do analito entre fases)  DISPONÍVEL EM ELEVA DO GRAU DE PUREZA: Colunas reprodutíveis; ausência de picos “fantasma” nos cromatogramas
  • 114. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS: ADSORÇÃO  O fenômeno físico-químico responsável pela interação do analito + FE sólida é a ADSORÇÃO A adsorção ocorre na interface entre o gás de arraste e a FE sólida
  • 115. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS: ADSORÇÃO
  • 116. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS SÓLIDAS Características Gerais:  Sólidos finamente granulados (diâmetros de partículas típicos de 105 m a 420 m)  Grandes áreas superficiais (até 102 m2/g)
  • 118. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS LÍQUIDAS: ABSORÇÃO  O fenômeno físico-químico responsável pela interação do analito + FE sólida é a ABSORÇÃO A ABSORÇÃO OCORRE NO INTERIOR DO FILME DE FE LÍQUIDA (FENÔMENO INTRAFACIAL)
  • 119. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS LÍQUIDAS: ABSORÇÃO
  • 120. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
  • 121. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
  • 122. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS FAMÍLIAS DE FE LÍQUIDAS
  • 123. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS QUIRAIS
  • 124. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS QUIRAIS
  • 125. CROMATOGRAFIA GASOSA  FASES ESTACIONÁRIAS QUIRAIS
  • 127. CROMATOGRAFIA GASOSA  COLUNAS EMPACOTADAS  Tubo de material inerte recheado com FE sólida granulada ou FE líquida depositada sobre um suporte sólido
  • 128. CROMATOGRAFIA GASOSA  COLUNAS EMPACOTADAS FE Líquidas: SUPORTE
  • 130. CROMATOGRAFIA GASOSA  COLUNAS CAPILARES DIÂMETRO INTERNO
  • 131. CROMATOGRAFIA GASOSA ANÁLISE QUANTITATIVA Duas metodologias:  Métodos por normalização  Métodos absolutos MÉTODOS POR NORMALIZAÇÃO *Assume-se que todos os componentes da amostra eluem da coluna e são detectáveis Existem dois procedimentos:  Normalização de área (% em área)  Normalização utilizando-se a área corrigida
  • 132. CROMATOGRAFIA GASOSA  ANÁLISE QUANTITATIVA Métodos por normalização Normalização de área (% em área) Ai = área do composto i ΣAi = somatória das áreas de todos componentes Considera-se que todos os componente apresentam resposta proporcional à sua concentração e que mesma concentração de diferentes compostos resulte em áreas iguais (o que dificilmente ocorre).
  • 133. CROMATOGRAFIA GASOSA  Normalização com área corrigida onde Fi= Ci/Ai do componente i na mistura padrão Ai = área do composto i Fi = fator de resposta do componente i ΣAiFi = somatória das áreas de todos componentes multiplicadas pelos respectivos fatores de resposta É necessário conhecer todos os componentes da amostra para determinação dos fatores de resposta de cada componente
  • 134. CROMATOGRAFIA GASOSA  Métodos absolutos Utiliza-se métodos absolutos quando:  O objetivo da análise é quantificar um ou alguns dos componentes da amostra.  Ao utilizar detectores específicos ou seletivos que detectam somente os componentes de interesse  Existência de compostos na amostra que não são eluídos nas condições de análise ou não são detectados e que não haja interesse de quantificá- los.  Quantificação de componentes em baixa concentração.  Existem dois procedimentos: Padronização externa Padronização interna
  • 135. CROMATOGRAFIA GASOSA Métodos absolutos - Padronização externa 1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da análise de misturas padrões injetando-se um determinado volume; 2. Posteriormente, injeta-se o mesmo volume da amostra e obtém-se a concentração do analito através da curva de calibração. Nesta técnica, se o volume injetado não for exatamente o mesmo ou se houver alteração de algum parâmetro que afete a resposta do componente no detector, como por exemplo, variação da intensidade de luz do UV-VIS ou alteração na FM, as áreas dos picos poderão ser maiores ou menores daquelas obtidas na calibração e consequentemente os resultados serão incorretos.
  • 136. CROMATOGRAFIA GASOSA  Métodos absolutos - Padronização interna Para minimizar os problemas da padronização externa, a amostra e a mistura padrão são modificadas pela adição de um composto considerado como padrão interno. O padrão interno deve ter as seguintes características: 1. Não estar presente na amostra original, ser estável e não reativa. 2. Pico separado dos componentes da amostra 3. Eluir próximo dos componentes de interesse 4. Detecção semelhante dos picos de interesse 5. Concentração que produza área similar aos picos analisados 6. Pureza elevada ou conhecida (possíveis impurezas não devem eluir com os picos de interesse).
  • 137. CROMATOGRAFIA GASOSA  Métodos absolutos - Padronização interna 1. Determina-se a curva de calibração de cada componente através da análise de misturas padrões contendo o padrão interno. Nessa curva de calibração utiliza-se a relação entre área do componente i e área do padrão interno em função das relações de suas concentrações. 2. Posteriormente, injeta-se a amostra contendo padrão interno (preferencialmente na mesma concentração utilizada na calibração) e obtem-se a concentração do analito através da curva de calibração. Se o volume de amostra injetado for diferente do utilizado na calibração, ou se algum parâmetro analítico for alterado resultando em áreas diferentes daquelas esperadas nas condições de calibração, a relação de área entre analito e padrão interno não será afetada. Calculo da concentração via Padrão Interno: Conc.% = area analito x FR x massa P.I(g) x100 area do P.I massa Amt (g)
  • 139. CROMATOGRAFIA GASOSA Produto Nível 1 Nível 2 Nível 3 Etilbenzeno 5,3% 20,3% 40,1% Estireno 95,1% 80,1% 60,2% Amilbenzeno 21,3% 21,3% 21,3%
  • 140. CROMATOGRAFIA GASOSA min 5 10 15 20 25 30 35 40 45 pA 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 FID1 A, (REC-STDREC00130.D) 7 . 6 1 2 7 . 7 3 3 - E T I L B E N Z E N O 8 . 1 8 8 - E S T I R E N O 8 . 6 0 6 8 . 8 0 7 8 . 9 1 9 9 . 0 2 6 9 . 1 3 3 9 . 3 1 6 9 . 4 1 2 9 . 5 5 0 9 . 7 9 5 1 0 . 4 7 6 1 1 . 0 5 0 1 1 . 5 0 9 - A M I L B E N Z E N O 1 6 . 1 4 6 1 6 . 2 7 0 1 6 . 5 1 4 2 0 . 7 4 9 2 1 . 4 1 4 2 1 . 4 9 3 2 1 . 5 4 9 2 1 . 6 0 3