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APRESENTAÇÃO

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APRESENTAÇÃO. Sérgio Machado Corrêa Técnico em Química – ETFQ Licenciado em Química – UERJ Mestre em Físico Química – UFRJ Doutor em Físico Química – UFRJ. Professor da Graduação em Engenharia de Produção Professor do Mestrado em Química Ambiental Professor do Doutorado em Meio Ambiente.

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Presentation Transcript
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APRESENTAÇÃO

Sérgio Machado Corrêa

Técnico em Química – ETFQ

Licenciado em Química – UERJ

Mestre em Físico Química – UFRJ

Doutor em Físico Química – UFRJ

Professor da Graduação em Engenharia de Produção

Professor do Mestrado em Química Ambiental

Professor do Doutorado em Meio Ambiente

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TÓPICOS

Cromatografia Gasosa

Cromatografia Líquida

Análise Quantitativa e Qualitativa

Cromatografia Preparativa

Problemas Mais Comuns

Cuidados com a Amostra

Aplicações Ambientais

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EMENTA DA CROMATOGRAFIA GASOSA

  • Histórico
  • Princípios e definições
  • Classificação
  • Aplicações
  • Equipamento básico
  • Vantagens e desvantagens
  • Teoria básica, clássica e cinética
  • Parâmetros operacionais
  • Componentes: fase móvel, filtros, injetor, microseringa, técnicas de injeção, forno, colunas, detetores (DIC, DCT, DCE, DNP e DSM)
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EMENTA DA CROMATOGRAFIA LÍQUIDA

  • Teoria básica
  • Parâmetros operacionais
  • Instrumentação
    • Bombas
    • Sistemas de introdução de amostras
    • Colunas
    • Fase móvel
    • Detectores
slide5

BIBLIOGRAFIA

  • Neto, F.R.A., Nunes, D.S.S. (2003) Cromatografia. Princípios básicos e técnicas afins, Editora Interciência, 1ª edição.
  • Collins, C.H., Braga, G.L., Bonato, P.S. (1993) Introdução aos métodos cromatográficos, Editora da UNICAMP, 5ª edição.
  • McNair, H.M., Miller, J.M. (1997) Basic Gas Chromatography, John Wiley & Sons, Inc., 1st edition.
  • Lanças F.M., Extração em Fase Sólida (SPE), Rima, São Carlos, SP, 2004.
  • Ciola R., Fundamentos da cromatografia a líquido de alto desempenho, Ed. Edgard Blücher, São Paulo, 1998.
slide6

HISTÓRICO

1900 – D. T. Day  estudo do petróleo

1906 – botânico Tswett  extrato vegetal

1930 – Huhn e Lederer  xantofilas e gema de ovo

1941 – Martin e Synge  teoria CG

1941 – Hesse  cromatografia gasosa

1952 – Martin e Synge  Prêmio Nobel

1956 – Griffin e George  primeiro equipamento

1957 – Golay  CG capilar

1970 – colunas SCOT

1974 – colunas PLOT

slide7

HISTÓRICO - Primeiros Experimentos

éter de

petróleo

mistura de

pigmentos

CaCO3

pigmentos

separados

slide8

PRINCÍPIOS

fase estacionária

fase móvel

Interação dos componentes da amostra entre a FM e a FE

slide9

DEFINIÇÃO DA IUPAC

Cromatografia é um método físico de separação no qual os componentes a serem separados estão distribuídos entre duas fases, uma delas é estacionária e outra se move em uma direção.

slide10

CLASSIFICAÇÃO

CROMATOGRAFIA

nosso

curso

planar

coluna

FM

líquido

gás

líquido

FE

líquido

sólido

líquido

sólido

líquido

sólido

CCD

TIPO

CP

CGL

CGS

CLL

CLS

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CROMATOGRAFIA GASOSA

PRINCÍPIOS - Pocesso de Separação

FE líquida  absorção

FE sólida  adsorção

FE sólida

FE líquida

FM

FM

componente

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CROMATOGRAFIA GASOSA

CLASSIFICAÇÃO

CONVENCIONAL

CG

ALTA RESOLUÇÃO

CGAR

  • até meados da década de 80
  • baixa resolução
  • picos largos
  • colunas recheadas
  • maior quantidade de amostra
  • domínio após década de 80
  • alta resolução
  • picos estreitos
  • colunas capilares
  • requer menos amostra
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CROMATOGRAFIA GASOSA

APLICAÇÕES

GERAL: separação e análise de misturas com constituintes com PE até 300oC e que sejam termicamente estáveis

EXEMPLOS:  química ambiental

 química forense

 petroquímica

 bioquímica

 cosméticos

 fármacos

70% de todas as técnicas analíticas

slide14

8 - cromatograma

1- fase móvel

2- regulador

3 - amostra

6 - detetor

7 - eletrônica

4 - injetor

5 – forno + coluna

CROMATOGRAFIA GASOSA

EQUIPAMENTO BÁSICO

slide15

CROMATOGRAFIA GASOSA

VANTAGENS

  • Análise rápida (escala de minutos)
  • Análise eficiente com alta resolução
  • Alta sensibilidade (>100 ppb)
  • Não destrutiva (alguns detectores)
  • Alta acurácia para análises quantitativa
  • Requer pouca amostra (1 mL)
  • Operação simples
  • Baixo custo analítico
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CROMATOGRAFIA GASOSA

DESVANTAGENS

  • Amostra deve ser volátil
  • Amostra deve ser estável termicamente
  • Conhecimento prévio da amostra
  • Difícil para amostras complexas
  • Não existe um detetor universal
  • Requer uso de padrões
  • Pessoal qualificado
  • Custo do equipamento (acima de R$ 60 mil)
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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA BÁSICA - Cromatograma

tr – tempo de retenção

w – largura a ½ altura

tr

tr1

tr2

w1

w2

0,5h

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA BÁSICA

onde:

KD – coeficiente de partição ou de equilíbrio

CE – concentração na fase estacionária

CM – concentração na fase móvel

KD é proporcional a tr

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA BÁSICA

  • Tempo Morto – tM
  • tempo entre a injeção e o detetor para componentes que não interagem com a FE
  • ex. ar para DCT e metano DIC
  • Tempo de Residência – tr
  • tempo entre a injeção da amostra e o detetor para componentes que interagem com a FE
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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA BÁSICA

Velocidade de migração do analito

Velocidade de migração da fase móvel

onde L = comprimento da coluna

t de retenção p/ componentes não retidos:

t de residência na FM + t de permanência na FE

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA

Analogia com a Destilação Fracionada

 pratos teóricos

 equilíbrio líquido-vapor

altura

do prato

L = N . AEPT

L  comprimento da coluna

N  número de pratos

AETP  altura entre pratos

prato

slide22

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA

  • FENÔMENOS ENVOLVIDOS NA SEPARAÇÃO
  • MIGRAÇÃO da FM para a FE
      • ABSORÇÃO de FE for líquida (CGL)
      • ADSORÇÃO se FE for sólida (CGS)
  • DIFUSÃO em ambos sentidos (Leis de Fick)
  • quanto maior tR maior o espalhamento
slide23

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA

Como Determinar o Número de Pratos ?

Teoria de GAUSS

W1/2=2,345 

melhor

ou

WB=4 

slide24

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA– Resolução (RS)

É a medida da separação de dois picos consecutivos

R=0,5

R=1,0

R=1,5

R=2,0

98,0% de separação

tr = 4

99,7% de separação

tr = 6

slide25

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA– Resolução (RS)

PROBLEMA:

Como a Gaussiana é assintótica, dois picos adjacentes

jamais estão integralmente separados.

SOLUÇÃO:

Kaiser e Trennzahl proporam o nº de separação - TZ.

slide26

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA– Resolução (RS)

  • Resumindo:
  • TZ fornece o nº de picos que teoricamente podem ser intercalados entre (x) e (x+1), com
  • RS = 4,7s
  • Caso RS = 1,177  TZ = 0, logo nenhum pico pode estar intercalado entre (x) e (x+1).
slide27

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CLÁSSICA– Resolução (RS)

EXEMPLO:

TZ = 0

não se pode acomodar picos

TZ = 5

pode-se acomodar 5 picos

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

MISSÃO PRINCIPAL: estreitar os picos  RS

COMO FAZER ? evitar o espalhamento (difusão)

aleatório

ESPALHAMENTO isotrópico

intrínseco

não pode ser eliminado

deve ser minimizado

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

slide30

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

slide31

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

EQUAÇÃO DE VAN DEEMTER

A, B e C são constantes para uma T e coluna

Deve-se buscar o para maior eficiência

é obtido com diversos experimentos

calculando AEPT contra velocidades

slide32

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

EQUAÇÃO DE VAN DEEMTER

A – percursos irregulares que a FM toma pela coluna

diminui com o diâmetro da coluna

diminui com a homogeneidade do enchimento

A  0 em colunas capilares

slide33

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

EQUAÇÃO DE VAN DEEMTER

B – responsável pelo fenômeno da difusão

aumenta com a temperatura

diminui com a pressão

maior faixa de trabalho útil: H2 e He

slide34

CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

EQUAÇÃO DE VAN DEEMTER

C – transferência de massa entre a FM e FE

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CROMATOGRAFIA GASOSA

TEORIA CINÉTICA

PROBLEMAS:

Como maximizar a eficiência da coluna ?

 obtendo-se

 valor mínimo da hipérbole onde

Problema 1: compressibilidade da FM  ñ cte

Problema 2: se  < ótimo  fator difusão

Problema 3: se  > ótimo  fator resistência à

transferência de massa.

slide36

CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

VAZÃO DA FASE MÓVEL - FM

1FM

2FM > 1FM

2FM

slide37

CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

VOLUME DE INJEÇÃO - Vinj

1,0 mL

1,5 mL

preserva o tr

slide38

CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

AUMENTO DA TEMPERATURA DE INJEÇÃO

  • tende a reduzir o tr
  • cauda do solvente

AUMENTO DA TEMPERATURA DA COLUNA

  • reduz o tr
  • diminui o tempo do componente na FE
  • diminui a eficiência
slide39

CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

AUMENTO DO COMPRIMENTO DA COLUNA

  • aumento do tr
  • aumenta o nº de pratos
  • aumenta a eficiência da coluna
  • aumenta a difusão
  • alargamento dos picos
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CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

AUMENTO DA QUANTIDADE DE FE

  • aumento do tr
  • aumenta o nº de pratos
  • geralmente filmes espessos só são usados em situações críticas
  • melhora a visualização mas não a separação efetiva
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CROMATOGRAFIA GASOSA

PARÂMETROS OPERACIONAIS

AUMENTO DA ATENUAÇÃO

  • diminuição da área dos picos
  • manutenção dos tr
  • é somente a inserção de resistores no amplificação do sinal que vai para o cromatograma.
  • não tem efeito na separação
slide42

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Fase Móvel

Também chamada de “gás de arraste”

  • Fonte usual  cilindro de alta pressão
  • Mais comuns  N2 , He , H2 e Ar
  • Não pode interagir com a fase estacionária
  • Não pode interagir com a amostra
  • Deve ser de baixo custo e alta disponibilidade
  • Alta pureza
  • Deve-se usar filtros para H2O, O2 e HC
  • H2O e O2 oxidam algumas FE
  • HC provoca ruídos no sinal do detetor
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Fase Móvel

A escolha depende do detetor empregado.

slide44

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Fase Móvel

3

6

4

2

1

1 – Cilindro de Gás

5

2 - Regulador de Pressão Primário

3 - “Traps” para eliminar impurezas

4 - Regulador de Pressão Secundário

5 - Regulador de Vazão

6 - Medidor de Vazão

slide45

- H2O

- O2

- HC

óxido de cobre

carvão ativo

sílica gel

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Filtros para FM

  • a FM pode ter diferentes graus de pureza:
    • He 99,995 %  US$ 55 (> 10 ppm)
    • He 99,999 %  US$ 140 (<10 ppm)
    • He 99,9999 %  US$ 280 (< 500 ppb)
    • Para análise de traços, usar filtros:
slide46

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Injetor

Função: - receber a amostra

- vaporizar rapidamente

- colocar a amostra na coluna

Características: - injeção rápida

- uniformemente aquecido

- menor volume possível

- boa junção com a coluna

- injeções reprodutíveis

- T acima do > PE da amostra

slide47

t = 0

t = x

t = 0

t = x

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Injetor

Injeção

Rápida

Injeção

Lenta

slide48

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Injetor

Injetor Convencional

1

5

1 – Septo de silicone

2

2 – Alimentação da fase móvel

3

3 – Bloco metálico aquecido

4

4 – Início da coluna cromatográfica

5 – Purga de Septo

6 – Divisor de amostra

6

slide49

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Injetor

Etapas de uma injeção

amostra

amostra

amostra

slide50

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Microseringa

Volumes típicos de 1, 5 e 10 mL

agulha (inox 316)

êmbolo

corpo (pirex)

slide51

FM

Split Vent fechado

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Técnicas de Injeção

  • sem divisão de amostra
  • alta sensibilidade
  • efeito do solvente
  • amostras diluídas
  • resfriar forno a cada injeção
  • forno < 20ºC que solvente

SPLITLESS

X

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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Técnicas de Injeção

  • divisão de amostra
  • baixa sensibilidade
  • componentes de alto PE retidos
  • divisão não linear
  • volume constante

SPLIT

FM

Split Vent aberto

slide53

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Técnicas de Injeção

slide54

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Forno

  • compartimento onde se localiza a coluna
  • alta estabilidade térmica:  0,01ºC
  • ampla faixa de temperatura: até 450ºC
  • disponibilidade de criogenia: <100ºC
  • temperatura independentes do injetor e detetor
  • boa taxa de aquecimento
  • boa taxa de resfriamento
  • facilidade de acesso à coluna
  • sistemas de segurança
slide55

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • É onde ocorre a separação dos componentes
  • Propriedades:
    • natureza do tubo
    • suporte sólido
    • tipo de fase estacionária
    • quantidade de fase estacionária
    • método de enchimento
    • comprimento
    • temperatura
slide56

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

EMPACOTADA

ou RECHEADA

CAPILAR

ou TUBULAR ABERTA

 = 2 a 4 mm

L = 0,5 m a 5 m

 = 0,2 a 0,7 mm

L = 5 m a 100 m

slide57

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

EMPACOTADA ou RECHEADA

suporte sólido

FE líquida

slide58

secagem

calcinação

fusão com soda

lavagem com ácido

silanização

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

EMPACOTADA

Fáceis de fazer e usar com baixo custo

Material: aço inox, vidro, níquel e teflon

FE: sólida ou líquida em suporte sólido (diatomácea)

Esqueletos fósseis

Chromosorb, Anachrom etc.

slide59

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

CAPILAR

caminho da FM e da amostra

parede do capilar

filme

slide60

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

COMPARAÇÕES

slide61

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

COMPARAÇÕES

Empacotada

Capilar

slide62

FE

líquida

SUPORTE

Sólido inerte poroso

Tubo capilar de material inerte

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

FasesEstacionárias

LÍQUIDOS:Depositados sobre a superfície de sólidos porosos inertes (colunas empacotadas) ou de tubos finos de materiais inertes (colunas capilares)

SÓLIDOS:Colunas recheadas com material finamente granulado (empacotadas) ou depositado sobre a superfície interna do tubo (capilar)

slide63

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

Propriedades de uma FE

  • Seletiva:  interação com cada componente da amostra
  • Temperatura: deve suportar uma ampla faixa
  • Estabilidade: química e térmica
  • Pureza: colunas reprodutíveis

baixa

alta

slide64

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

Processo de Separação

FE sólida: fenômeno da adsorção que ocorre

na interface FM-FE

FM

FE

slide65

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

Processo de Separação

FE líquida: fenômeno da absorção que ocorre

dentro da FE

FM

FE

slide66

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • COMO ESCOLHER UMA COLUNA ?
  • 1- Não hesite em perguntar para alguém experiente
  • 2- Catálogos de fabricantes de colunas
  • (método X  coluna Y)
  • 3-Periódicos especializados
  • (certamente alguém já fez a análise desejada)
  • 4- Usar as colunas “ genéricas”
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

COLUNAS GENÉRICAS

slide68

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • Diâmetro interno
  • Comprimento
  • Espessura do filme
  • Composição da fase estacionária
  • Vazão
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • Diâmetro interno
  • - podem variar de 0,15 a 0,53 mm
  • - as mais comuns são de 0,25 e 0,32 mm
  • RESOLUÇÃO
  • +
  • RAPIDEZ
  • +
  • CAPACIDADE
  • +
  • FACILIDADE
  • =
  • BOA COLUNA
slide70

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • Diâmetro interno
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

2. Comprimento

Nº de pratos teóricos é proporcional a L

Resolução é proporcional a L1/2

Tempo de retenção é proporcional a L

slide72

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • 3. Espessura da FE
  • FILMES POUCO ESPESSOS
  • espessuras mais comuns: 0,25 e 0,32 mm
  • filme fino = baixo sangramento da coluna
  • sangramento é proporcional à quantidade de FE
  • a resolução e rapidez passam a serem controladas pela vazão
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • 3. Espessura da FE
  • FILMES ESPESSOS
  • bons para componentes voláteis
  • bons para amostras com mais de 50 componentes
  • requer maior quantidade de amostra
  • requer maior temperatura = sangramento
  • requer maior comprimento para compensar a perda de pratos teóricos
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • 4- Fase Estacionária Líquida – CGL
  • Requisitos
  • baixa pressão de vapor
  • estabilidade térmica
  • viscosidade adequada
  • deve interagir com os componentes da amostra a serem analisados
  • EXISTEM CENTENAS DE POSSIBILIDADES, O QUE TORNA A ESCOLHA COMPLICADA.
slide75

CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

4- Fase Estacionária Líquida – CGL

REGRA GERAL:

SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE

  • MUITAS VARIÁVEIS ENVOLVIDAS:
    • polaridade
    • ponto de ebulição
    • pressão de vapor
    • capacidade de retenção
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

  • 4- Fase Estacionária Líquida – CGL
  • MAIS COMUNS:
  • ESQUALANO (C30H62)
    • baixa polaridade
    • Tmáx = 125ºC
  • APOLANO (C87H176)
    • ligeiramente mais polar que o Esqualano
    • Tmáx = 185ºC
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

  • 4- Fase Estacionária Líquida – CGL
  • DIMETIL SILICONE (OV-1 ou OV-101)
    • mais polar que o Apolano
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CROMATOGRAFIA GASOSA

COMPONENTES – Colunas Cromatográficas

  • ESCOLHA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
  • 5- Vazão da FM
  • obter a vazão ótima para menor largura de pico
  • hidrogênio é a melhor opção para filmes finos
  • faixa de trabalho: 1,0 a 3,0 mL/min
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COMPONENTES – Detetores

~ 60 detectores já usados em CG

~ 15 equipam cromatógrafos comerciais

5 respondem por mais de 95% das aplicações

DCTTCD

Detector por

Condutividade

Térmica

DICFID

Detector por

Ionização em

Chama

DCEECD

Detector por

Captura de

Elétrons

DNP NPD

Detector de

Nitrogênio e

Fósforo

DSMMSD

Detector Seletivo de Massas

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COMPONENTES – Detetores

  • POSIÇÃO: ao final da coluna cromatográfica
  • FUNÇÃO: medir a concentração do analito
  • Na verdade, detetores são transdutores, gerando um sinal elétrico proporcional à quantidade de moléculas de analito.
  • O sinal elétrico é então enviado a um sistema de coleta de dados que então amplifica, trata e então gera o cromatograma.
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COMPONENTES – Detetores

  • CLASSIFICAÇÃO
  • CONCENTRAÇÃO x VAZÃO
  • SELETIVO x UNIVERSAL
  • DESTRUTIVO x NÃO DESTRUTIVO
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COMPONENTES – Detetores

Características Desejáveis

  • resposta rápida para soluto na FM
  • resposta linear
  • sensibilidade
  • estabilidade
  • facilidade de uso
  • baixa manutenção
  • baixo custo
  • baixo ruído
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COMPONENTES – Detetores

  • Características Desejáveis:
  • quantidade mínima detectável

S

= 3

N

SINAL (S)

RUÍDO (N)

RUÍDO:gerado pelo detector que não se origina da amostra

Contaminantes nos gases

Fontes

de

Ruído

Impurezas acumuladas no detector

Aterramento elétrico deficiente

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COMPONENTES – Detetores

Características Desejáveis

  • resposta rápida para soluto na FM

Tempo decorrido entre a entrada do analito na cela do detector

e a geração do sinal elétrico.

t

SINAL

63,2% FSD

TEMPO

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COMPONENTES – Detetores

Características Desejáveis

  • resposta linear

A partir de certo ponto o sinal não aumenta mais linearmente

ÁREA

MASSA

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COMPONENTES – Detetores

Características Desejáveis

  • sensibilidade

Fator de Resposta, S: inclinação da reta Área do pico x Massa do analito

ÁREA

MASSA

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DETETOR DE IONIZAÇÃO NA CHAMA – DIC

É o detetor mais comum

PRINCÍPIO:Formação de íons quando um composto é queimado em uma chama de hidrogênio e oxigênio a mais de 2000ºC, formando um plasma temporário.

300V

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Estrutura da chama

três regiões básicas

DIC – Química da Chama

Incandescência

> 2000ºC

Reação

Quebra

Região de quebraMistura dos gases, pré-aquecimento, início da quebra das moléculas de H2, O2 e dos analitos.

Zona de reaçãoReações 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 incandescênciaEmissão de luz por decaimento de espécies excitadas: OH (luz UV), CH e C2 (visível).

slide90

DIC - Funcionamento

O ar e o H2se misturam ao efluente da coluna e queimam:

COLETOR

AR

FLAME TIP

Uma ddp é aplicada entre o flame tip e o coletor - quando se formam íons na chama, é gerada uma corrente elétrica:

H2

BLOCO

COLUNA

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Gases nobres

NH3, NxOy

H2, O2, N2

SiX4 (X = halogênio)

CO, CO2, CS2

H2O

CCl4, peralogenados

HCOOH, HCHO *

DIC - Características

Detetor de Ionização na Chama

SELETIVIDADE:Seletivo para substâncias que contém ligações C-H em sua estrutura química (universal).

Compostos que NÃO produzem resposta no DIC:

slide92

DIC - Características

Detetor de Ionização na Chama

FATORES DE RESPOSTAO fator de resposta de um determinado composto é aproximadamente proporcional ao número átomos de carbono. Presença de heteroelementos diminui o fator de resposta.

Mistura equimolares de:

Número Efetivo de Carbonos (NEC)

C2H6 NEC = 2,00

C2H5OH  NEC = 1,40

CH3CHO  NEC = 1,00

(X = Contribuição de cada átomo ao NEC)

slide93

DIC – Condições Usuais

  • Mínima Quantidade Detectável: 10-11g (>50 ppb)
  • Resposta: hidrocarbonetos
  • Linearidade: excelente até 106
  • Estabilidade: excelente
  • T mínima: 125ºC (evitar condensação de água)
  • T máxima: 400ºC
  • Fase Móvel: nitrogênio, hidrogênio ou hélio
slide94

DIC – Aplicações

  • Hidrocarbonetos em geral
  • Derivados do petróleo
  • Amostras ambientais
  • BTEX, PCA, HC oxigenados etc
  • Amostras desconhecidas
  • Avaliações preliminares
slide95

DETETOR DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA - DCT

PRINCÍPIO:Variação na condutividade térmica da FM e analito.

A taxa de transferência de calor entre umcorpo quentee umcorpo friodepende da condutividade térmica do gás no espaço que separa os corpos

Se a condutividade térmica do gás diminui, a quantidade de calor transferido também diminui e o corpo quente se aquece.

slide96

DCT - Funcionamento

i

Cela de Detecção do DCT:

1 Bloco metálico (aço)

2 Entrada de gás de arraste

3 Saída de gás de arraste

4 Filamento metálico (liga W-Re) aquecido

5 Alimentação de corrente elétrica para aquecimento do filamento

5

3

4

2

1

slide97

CELAS DA AMOSTRA

CELAS DA

AMOSTRA

CELAS DE REFERÊNCIA

CORTE SUPERIOR

CORTE LATERAL

CELAS DE REFERÊNCIA

DCT - Funcionamento

Diferença de resistência elétrica entre os filamentos de amostra e referência

slide98

DCT - Funcionamento

Os filamentos do DCT são montados numa ponte de Wheatstone que transforma a diferença de resistência numa diferença de voltagem:

VBateria

FAjuste da corrente

IMedida da corrente

B1 B2Ajuste de zero

R1 R2Filamentos de referência

A1 A2Filamentos da amostra

slide99

DCT - Características Operacionais

SELETIVIDADE:Observa-se sinal para qualquer substância eluida diferente do gás de arraste = UNIVERSAL

VAZÃO DE GÁS DE ARRASTE:O sinal é proporcional à concentração do analito no gás de arraste que passa pela cela de amostra.

Com DCT, a área dos picos cromatográficos é MUITO dependente da vazão do gás de arraste !!!

NATUREZA DO GÁS DE ARRASTEQuanto maior a diferença entre a condutividade térmica do gás de arraste puro e do analito maior a resposta.

QUANTO MENOR A MASSA MOLECULAR DO GÁS DE ARRASTE, MAIOR A RESPOSTA

slide100

DCT - Características Operacionais

Gás de arraste com DCT:HeouH2

outro gás

He ou H2

2

1

1

2

Usando He ou H2 como gás de arraste o sinal é maximizado: MAIOR RESPOSTA

1

Com outros gases, eventualmente ocorre queda no sinal: PICOS NEGATIVOS

2

slide101

DCT - Sensibilidade

CHCl3

Mistura de quantidades equimolares de:

C2H5OH

C2H6

Etanol = 17,5

Clorofórmiol = 6,0

Etanoll = 12,7

slide102

DCT - Aplicações

Separação e quantificação de compostos que não geram sinal em outros detectores (gases nobres, gases fixos)

Separação de Gases Fixos e Hidrocarbonetos:

Coluna:CP Sil 5CB

(50 m x 0.32 mm x 5 µm)

Gás de Arraste:He @ 3 mL.min-1

TCOL:40°C

Detector:DCT

1 N2 2 CH4

3 CO2 4 n-C2

5 NH3 6 n-C3

7 i-C4 8 n-C4

slide103

DCT – Condições Usuais

  • Mínima Quantidade Detectável: 10-9g (>10 ppm)
  • Resposta: universal
  • Linearidade: até 104
  • Estabilidade: boa
  • T: altamente sensível
  • T máxima: 400ºC
  • Fase Móvel: hélio
slide104

DETETOR DE CAPTURA DE ELÉTRONS - DCE

PRINCÍPIOSupressão de um fluxo de elétrons lentos (termais) causada pela sua absorção por espécies eletrofílicas

Um fluxo contínuo deelétronslentos é estabelecido entre umanôdo (fonte radioativa b -emissora) e umcatodo.

Na passagem de umasubstância eletrofílicaalguns elétrons são absorvidos, resultando uma supressão de corrente elétrica.

slide105

1

2

3

4

5

DCE - Estrutura

1Anodo (fonte radioativa b - emissora)

2Saída de gases

3Catodo

4Cavidade

5Coluna cromatográfica

slide106

DCE - Mecanismo de Funcionamento

1Geração de elétrons pela interação entre a radiaçãob, moléculas do gás de arrasteGe moléculas de bloqueadorQ

b- + G  G++ e- + e*  energia

b- + G  G* + Q  G + e- + Q  energia

2Elétrons lentos são capturados pela espécie eletrofílicaAB

AB + e-  AB- + energia

O decréscimo na corrente elétrica fluindo pela cela de detecção é proporcional à concentração da espécie.

slide107

Emprego universal em DCE comerciais:

3H (b-, 0,02 MeV)

63Ni (b-, 0,06 MeV)

Sob a forma de Ta3H3

Usado como 63Ni

Maior sensibilidade

Maior linearidade

Tdet deve ser < 225ºC

Útil até ~400oC

DCE - Fonte Radioativa

O anôdo é dopado com um isótopo radioativo b- emissor

- Maior durabilidade (t1/2 = 100 a x 12 a para 3H)

63Ni preferido em equipamentos modernos

- Maior estabilidade térmica

- Menor risco de uso (radioatividade)

slide108

Variação de  3oC na temperatura

Erro de ~ 10% na área dos picos

DCE - Temperatura do Detector

Dependência do sinal com T de operação bastante significativa

Magnitude e sinal do erro depende do composto analisado !

TEMPERATURA DO DCE DEVE SER RIGIDAMENTE CONTROLADA

slide109

DCE - Fase Móvel

Funcionamento do DCE é muito dependente

da natureza do gás de arraste

N2

Geram elétrons lentos quando bombardeados com b-

MAIS USADOS:

Ar + 5% CH4

O gás deve ser o mais puro possível !!!

(traços de H2O e O2 comprometem o sinal do DCE)

slide110

DCE - Seletividade

S típicos (clorobenzeno: S = 1)

hidrocarbonetos e esteres alifáticos, dienos

álcoois, cetonas e aldeídos alifáticos, aminas, nitrilas, mono - Cl, mono - F

enóis, oxalatos, mono - Br, di - Cl, hexa - F

tri - Cl, cloretos de ácidos, alquil - Pb, anidridos

mono - I, di - Br, tri - Cl, mono - nitro, CS2

di - I, tri - Br, poli - Cl, di - nitro, 1,2 - dicetonas, fumaratos, organo - Hg

O DCE É O DETECTOR PREFERENCIAL PARA ANÁLISES DE TRAÇOS DE ORGANOHALOGENADOS E SIMILARES

slide111

DIC

DCE

DCE - Aplicações: HC em ar atmosférico

1, 2, 3 - Hidrocarbonetos aromáticos

4, 5, 6 - Hidrocarbonetos clorados

slide112

DCE - Aplicações

  • Pesticidas (principal)
  • Borrachas cloradas
  • Organoclorados em geral
slide113

DCE – Condições Usuais

  • Mínima Quantidade Detectável: 10-12g
  • Resposta: altamente seletivo
  • Linearidade: até 104
  • Estabilidade: ruim
slide114

DETETOR DE NITROGÊNIO E FÓSFORO - DNP

  • Anteriormente conhecido como AFID (alkaline flame ionization detector), por ser um DIC com um leito de sal alcalino.
  • Em seguida foi chamado de TID (thermionic ionization detector), e outros nomes.
  • Basicamente é um DIC onde a chama entra em contato com uma pérola de sal de rubídio.
  • Ao ser aquecido, o Rb vai para a fase gasosa e na presença de N ou P, forma-se CN e PO ou PO2, que ionizam o Rb e descarregam no coletor.
slide115

DNP - Estrutura

Pérola de

Rubídio

slide116

FAIXA DE TRABALHO DOS DETETORES

DCT

DIC

DCE

DNP

DSM

SIM

SCAN

quantidade detectável (g)

slide117

abundância

M/Z

tempo

DETETOR SELETIVO DE MASSAS - DSM

  • A CG-EM é uma técnica que combina:
  • o poder de separação da cromatografia
  • a capacidade de identificar substâncias
slide118

DETETOR SELETIVO DE MASSAS - DSM

  • HISTÓRICO
  • 1913 J.J. Thompson: separação de isótopos
  • 1959 Gohlke: acoplamento com CG
  • anos 80: equipamentos comerciais
  • anos 90: desejo de 10 em 10 analistas
slide119

amostra

CG

EM

cromatograma

fragmentograma

DETETOR SELETIVO DE MASSAS - DSM

EQUIPAMENTO DA CG-EM

US$ 40 mil

slide120

DETETOR SELETIVO DE MASSAS - DSM

O QUE OCORRE NO DSM ?

IONIZAÇÃO

ABCD + e- ABCD+ + 2e-

ABCD+ AB + CD+

ABCD+ AB+ + CD

ABCD+ ACD+ + B

FRAGMENTAÇÃO

ABCD+

CD+

ACD+

DETECÇÃO

slide121

SISTEMA DE DADOS

fonte de ionização

vácuo

CG

ANALISADOR

B

O

M

B

A

detetor

interface

DSM - Componentes

slide122

DSM - Componentes

Divisão da Amostra

CG

split

DSM

DESCARTE

100 partes

1 parte

a interface deve ser capaz de remover a FM e deixar entrar apenas uma porção da amostra.

slide123

DSM – Componentes – Tipos de Interface

SEPARADOR MOLECULAR

fase móvel

analito

CG

DSM

VANTAGEM simples e barato

DESVANTAGEM seletividade depende do PM

VÁCUO

slide124

DSM – Componentes – Tipos de Interface

INTERFACE DE PERMEAÇÃO

para o DSM

membrana

Membrana seletiva por polaridade ou PM

Resposta lenta

Pouca entrada de analito

slide125

DSM – Componentes – Tipos de Interface

RESTRITOR DE FLUXO

entrada de Hélio

saída de Hélio

CG

DSM

liner

restritor de fluxo

slide126

DSM – Componentes – Tipos de Interface

INTERFACE DIRETA P/ CAPILAR

final da coluna capilar

fonte de ionização

slide127

DSM – Componentes – Sistema de Vácuo

  • A necessidade do vácuo:
  • aumentar o livre caminho médio, que é o caminho percorrido por íons e moléculas antes de colidir
  • um grande livre caminho médio conduz a uma fragmentação previsível e reprodutível
  • o vácuo empregado costuma ser da ordem de 10-4 Torr podendo chegar a 10-6 Torr
slide128

DSM – Componentes – Sistema de Vácuo

  • 1º estágio do vácuo:
      • bomba rotativa
        • 10-2 a 10-3 Torr
  • 2º estágio do vácuo:
      • bomba turbomolecular ou difusora
      • 10-5 Torr
slide129

DSM – Componentes – Sistema de Vácuo

BOMBA TURBOMOLECULAR

opera de 30.000 a 90.000 rpm

funciona como uma turbina

lâminas rotativas

lâminas fixas

p/ pré-vácuo

motor

eixo

slide130

DSM – Componentes – Sistema de Vácuo

BOMBA DIFUSORA

entrada

aspersores

refrigeração

p/ pré-vácuo

aquecedor

slide131

DSM – Tipos de Ionização

aumento da energia

e da fragmentação

mais usados

  • Impacto de Elétrons (EI)
  • Ionização Química (CI)
  • Bombardeamento por Átomos Rápidos (FAB)
  • Ionização por Campo
  • Desorção por Plasma
slide132

DSM – Tipos de Ionização

Ionização por Impacto de Elétrons

e- de baixa energia

slide133

DSM – Tipos de Ionização

Ionização por Impacto de Elétrons

lentes

slide134

DSM – Tipos de Ionização

Ionização por Ionização Química

lentes

filamento

anodo/alvo

magneto

feixe de e-

amostra

final da coluna

slide135

DSM – Tipos de Ionização

Mecanismos da Ionização Química

Troca de Carga

He+ + M  He + M+

Acido/Base com metano

CH5+ + M  CH4 + MH+

CH5+ + MH  CH4 + M+

Acido/base com água

OH- + MH  H2O + M-

Adição de alquila

C2H5+ + M  MC2H5+

slide136

DSM – Analisadores de Massa

  • Magnético
  • Eletrostático
  • Tempo de Vôo
  • Filtro de Massa Quadrupolo
  • Estoque de Íons Quadrupolo (ion trap)

mais comuns

slide137

DSM – Analisadores de Massa

Quadrupolo

analisador quadrupolo

lentes

fonte de

ionização

detetor

slide138

DSM – Analisadores de Massa

Quadrupolo

consiste em quatro fios

operam em pares com potenciais definidos

somente íons com razão massa/carga definida atravessam o eixo Z

slide139

DSM – Analisadores de Massa

Armadilha de Íons – Ion Trap

filamento

entrada de e-

passagem dos íons

detetor

slide140

DSM – Deteção dos Íons

DESCRIÇÃO DO DETETOR

  • Uma vez separados os íons, o detetor gera um sinal elétrico
  • O mais usado é o multiplicador de elétrons
  • É um detetor do tipo diodo contínuo
slide141

DSM – Deteção dos Íons

íon

COMO FUNCIONA

1

  • A parte interior do detetor é um material que emite elétrons
  • Quando um íon colide com o este material, vários elétrons são ejetados
  • A cada choque mais elétrons são emitidos

2

3

4

5

slide142

DSM – Fragmentograma Típico do Hexano

  • CH3CH2CH2CH2CH2CH3
  • e-

[CH3CH2CH2CH2CH2CH3]+

CH3CH2CH2CH2CH2+ CH3CH2CH2CH2+ CH3CH2CH2+ CH3CH2+

M/Z71 57 43 29

slide144

DSM – Modos de Aquisição de Dados

  • SIM – monitoramento de alguns fragmentos
    • aumento da sensibilidade
    • altamente seletivo
    • pequeno arquivo de dados
    • evita-se o solvente
    • análise de rotina pode omitir compostos
    • cromatograma mais “limpo”
  • SCAN – monitoramento de todos os fragmentos
    • diminuição da sensibilidade
    • não seletivo
    • grande arquivo de dados
    • problema com o solvente
    • bom para análises preliminares
    • cromatograma complexo
slide145

SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS

  • Sem um SAD não haveria como manipular os dados gerados por um DSM
  • Baixo custo
  • REQUISITOS
  • controlar as operações do CG e DSM
  • ajustar o DSM
  • receber e armazenar os dados
  • controlar o hardware
slide146

AJUSTE DO DSM

  • Ao contrário dos demais detetores, o DSM precisa ser ajustado / calibrado periodicamente
  • O ajuste é para calibrar o tempo de retenção em função da razão massa / carga
  • Também é importante para otimizar a resposta e a linearidade do detetor
  • O material de referência é o perfluortributilamina (PFTBA)
  • Este ajuste depende de cada aparelho e devem ser seguidas as recomendações de cada fabricante.
slide147

LIMPEZA DO DSM

  • O DSM deve sofrer uma limpeza periódica
  • Depende muito do tipo de amostra analisada e das condições de operação do CG
  • Os primeiros sinais são perda de intensidade de sinal para massas pesadas
  • É um processo difícil, demorado e requer “sala limpa”
  • Para cada tipo de equipamento é um processo único
  • Deve ser feito nas primeiras vezes pelo fabricante
  • Após alguns acompanhamentos é possível ser realizado por um técnico local habilidoso
  • Se for mal feito pode inutilizar o equipamento
slide148

ANÁLISE QUALITATIVA

  • Comparação do tr do padrão com o tr da amostra
  • É um processo arriscado, podendo haver duas substâncias diferentes com o mesmo tr
  • Estima-se mais de 30.000 compostos usuais em CGAR
  • Deve-se analisar o padrão e amostra nas mesmas condições, no menor intervalo de tempo possível.
  • Na dúvida deve-se fazer a comparação em condições diferentes, em especial colunas diferentes ou detetores diferentes.
  • O ideal é dispor de um DSM
slide149

ANÁLISE QUANTITATIVA

  • Como medir a área do pico ?
  • Cortar e pesar
  • Triangulação
  • Planímetro
  • Integrador eletrônico
slide150

ANÁLISE QUANTITATIVA

  • É a comparação entre a área de um pico da amostra com a área de um padrão.
  • Existem 5 técnicas básicas:
  • Normalização de Áreas
  • Normalização de Áreas com Fatores de Resposta
  • Normalização Externa (Curva de Calibração)
  • Normalização Interna (Padrão Interno)
  • Adição de Padrão
slide151

ANÁLISE QUANTITATIVA

1- Normalização de Áreas

A

B

C

slide152

ANÁLISE QUANTITATIVA

1- Normalização de Áreas

  • Independe do uso de padrões
  • Todos os componentes devem ter sido detectados
  • Todos os componentes devem ter sido eluídos
  • Todos os componentes devem ter a mesma sensitividade
  • Raramente é usado pois as condições acima devem ser satisfeitas conjuntamente.
slide153

ANÁLISE QUANTITATIVA

2- Normalização de Áreas - Fatores de Resposta

1ª Etapa:

Fazer cromatograma dos padrões de igual concentração

2ª Etapa

Obter as áreas de cada padrão

3ª Etapa

Obter os fatores de resposta em relação a um dos padrões

slide154

ANÁLISE QUANTITATIVA

2- Normalização de Áreas - Fatores de Resposta

3ª Etapa

Obter os fatores de resposta em relação a um dos padrões

4ª Etapa

Calcular o teor de cada componente

slide155

ANÁLISE QUANTITATIVA

2- Normalização de Áreas - Fatores de Resposta

  • Depende do uso de padrões
  • Todos os componentes devem ter sido detectados
  • Todos os componentes devem ter sido eluídos
  • Todos os componentes devem ter a mesma sensitividade
  • Difícil de ser usado pois as condições acima devem ser satisfeitas conjuntamente.
slide156

ANÁLISE QUANTITATIVA

3- Normalização Externa - Curva de Calibração

3,0 ppb

1ª Etapa

Passar padrões

2,0 ppb

hexano

1,0 ppb

0,5 ppb

slide157

ANÁLISE QUANTITATIVA

3- Normalização Externa - Curva de Calibração

2ª Etapa

Construir Curva de Calibração

3ª Etapa

Obter a equação da reta

mV = 0,111 + 4,591 x ppb

slide158

ANÁLISE QUANTITATIVA

3- Normalização Externa - Curva de Calibração

4ª Etapa

Analisar a amostra

5ª Etapa

Obter o sinal do analito

6ª Etapa

Interpolar a concentração da amostra

mVamostra = 0,111 + 4,591 x ppbamostra

slide159

ANÁLISE QUANTITATIVA

3- Normalização Externa - Curva de Calibração

  • Não é necessário detectar todos os componentes
  • Deve-se trabalhar na faixa linear da curva de calibração
  • É o método mais empregado
  • Pode ser implementado nos sistema de aquisição
  • Pode ocasionar problemas para amostras complexas ( tR)
slide160

ANÁLISE QUANTITATIVA

4- Normalização Interna - Padrão Interno

  • Usado em situações não reprodutíveis
  • Usado quando não é possível calibrar frequentemente
  • ESCOLHA DO PADRÃO INTERNO:
  • Deve eluir próximo ao pico de interesse
  • Ser similar quimicamente e não reagir com os demais
  • Deve ser disponível em alta pureza
  • Deve ser injetado em teores próximos ao analito
slide161

ANÁLISE QUANTITATIVA

4- Normalização Interna - Padrão Interno

  • As etapas são similares à Curva de Calibração com a adição do PI tanto na curva de calibração quanto na amostra.
  • Uma vez elaborada a curva do padrão contra o PI só é necessário o uso regular do PI na amostra.

amostra

AreaPI/Areapadrão

CPI/Cpadrão

slide162

ANÁLISE QUANTITATIVA

5- Adição de Padrão

  • Os padrões são injetados em porções da amostra aumentando o pico do analito.
  • Resolvido graficamente

adições de

padrão

amostra

slide163

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

  • É a variação da temperatura da coluna cromatográfica durante uma análise.
  • É de grande importância para otimizar um cromatograma
  • Temperatura é um dos dois parâmetros mais importantes em uma análise cromatografia, o segundo é a fase estacionária.
  • Tempos de retenção sempre diminuem com o aumento da temperatura pois a pressão de vapor decresce com o logaritmo da T:
slide164

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

  • Geralmente, ao se aumentar a Temperatura:
  • tempo de retenção
  • fator de retenção
  • seletividade

 eficiência

slide165

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

EXEMPLO DA SEPARAÇÃO DE QUEROSENE

Isotérmico a 150ºC

50 a 250ºC a 8ºC/min

slide166

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

  • VANTAGENS
  • Boa ferramenta para investigações preliminares
  • Diminuição do tempo de análise
  • Melhor separação para comp. com grandes  em PE
  • Melhora no limite de detecção
  • Melhora na forma dos picos finais
  • Boa ferramenta de limpeza de colunas
slide167

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

  • DESVANTAGENS
  • Instrumentação mais complicada
  • Aumento do ruído em altas temperaturas
  • Número limitado de FE para escolher
  • Problema de sangramento de colunas
  • Apesar da redução do tempo de análise, é necessário aguardar esfriar a coluna para nova injeção.
slide168

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

  • INSTRUMENTAL NECESSÁRIO
  • Fase móvel seca
  • Programador de temperatura
  • Três fornos separados (injetor, coluna e detector)
  • Controlador de fluxo
  • Fase estacionária adequada
    • baixa pressão de vapor na faixa de trabalho de T
    • baixa viscosidade na faixa de trabalho de T
slide169

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM A PRESSÃO DE VAPOR

slide170

PROGRAMAÇÃO DA TEMPERATURA

TEORIA DA PTCG

Exemplo:

Determinar o aumento de temperatura necessário para reduzir o volume retido de 50%.

Regra de Trouton:

Para um PE de 500 K (227ºC):

É preciso aumentar 30ºC para reduzir o tR de 50%.

slide171

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • FASE MÓVEL
  • Usar gases ultrapuros, mín 99,9% e 99,999% para DSM
  • Usar filtros para H2O e HC (principalmente CH4)
  • Usar filtro para O2 para ECD e T alta em colunas capilares
  • Usar He ou H2 para DCT ao invés do N2
  • Usar He ou N2 para DIC
  • Conheça a gráfico de Van Deemter de sua coluna  vótimo
slide172

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • INJETOR
  • Tenha certeza que todos os componentes da amostra são voláteis
  • Tenha certeza do caráter ácido/básico da amostra
  • Troque o septo a cada 20 injeções
  • Faça limpeza regular com solventes voláteis / ultrassom
  • Cuidado com T alta para não degradar a amostra
  • Usar liner corretamente
slide173

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • COLUNA
  • Compre colunas de fabricantes confiáveis
  • Não tente fazer economia barata
  • Teste sua coluna regularmente contra um padrão
  • Faça a limpeza da coluna regularmente:
    • Deixe durante a noite a coluna passando FM a uma T 30º abaixo da T limite
    • Corte os 5 cm iniciais uma vez por mês
slide174

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • COLUNA CAPILAR
  • COMPRIMENTO
      • começar com 25m
  • DIÂMETRO INTERNO
      • começar com 0,25 ou 0,32 mm
  • FASE MÓVEL
      • começar com He ou H2
  • ESPESSURA DO FILME
      • começar entre 0,2 e 0,5 mm
slide175

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • DETETOR
  • Usar a FM recomendada pelo fabricante e de boa pureza
  • Usar filtros
  • Mantenha o detetor aquecido mesmo fora de uso para evitar condensação.
  • Manter o detetor coberto quando fora de uso para evitar poeira
  • Evitar corrente de ar em cima dos detectores
slide176

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • VAZAMENTOS
  • Não apertar as juntas em excesso
  • Apertar com a mão e em seguida ¼ de volta
  • Não reaproveitar anilhas de grafite
  • Não usar bolhas de sabão para procurar vazamentos
  • Seguir o fluxo da FM desde o cilindro até o detetor
slide177

COMO EVITAR PROBLEMAS ?

  • Verificar regularmente a calibração do medidor de vazão com um medidor de bolhas de sabão
  • Não colocar o medidor de vazão digital na saída dos detetores em funcionamento
  • Não abrir a porta do forno com a coluna em T alta
  • Usar estabilizadores de voltagem de boa qualidade
  • Usar um terra eletrônico
  • Evite usar o microcomputador para outras tarefas durante a aquisição de dados
  • Lavar a seringa com solvente após cada injeção
slide178

ERROS MAIS COMUNS

ligar a força

trocar fusível

ligar detetor

ajustar amplificador

ajustar a FM

conectar o SAD

aumentar T injetor

trocar seringa

força desligada

fusível queimado

detetor desligado

amplificador desligado

ausência de FM

SAD não conectado

T baixa do injetor

seringa vazando

ausência de picos

slide179

ERROS MAIS COMUNS

trocar septo

trocar/apertar uniões

checar a chama

ligar/medir a ddp

aumentar T coluna

vazamento no septo

vazamento na coluna

chama do DIC apagada

ddp do detetor desligada

T baixa da coluna

ausência de picos

slide180

ERROS MAIS COMUNS

reduzir atenuação

aumentar a Vinjeção

reduzir split

trocar seringa

trocar septo

aumentar a corrente

usar outro detetor

muita atenuação

pouca amostra

muito split

vazamento de seringa

vazamento de septo

baixa cond. térmica DCT

baixa resposta DIC

picos pequenos

sem alterar tR

slide181

ERROS MAIS COMUNS

picos pequenos

com alteração

de tR

vazamento de FM

vazamento no injetor

eliminar vazamento

eliminar vazamento

slide182

ERROS MAIS COMUNS

picos invertidos

conexões trocadas

injeção na coluna errada

MODE na posição errada

inverter pólos

injetar corretamente

verificar MODE

slide183

ERROS MAIS COMUNS

evitar fluxo de ar

evitar cond. de ar

providenciar terra

abaixar T

localizar e corrigir

limpar e rinsar

verificar e corrigir

verificar e corrigir

trocar filamento

linha base irregular

em modo

isotérmico

localização do CG

falta de aterramento

coluna sangrando

vazamento de FM

detetor contaminado

FM com fluxo variando

H2 ou Ar variando DIC

filamento defeituoso DCT

slide184

ERROS MAIS COMUNS

aumento da linha base em modo de programação de temperatura

coluna contaminada

sangramento da coluna

cortar 10 cm

limpar a noite

usar menos filme

abaixar temperatura

slide185

ERROS MAIS COMUNS

picos na linha base

mudança da pressão ambiente

poeira no detetor

ruídos na eletrônica

evitar ambientes pressurizados

não usar salas abertas

aterrar equipamento

usar estabilizadores

slide186

ERROS MAIS COMUNS

ruídos na linha base

coluna sangrando

coluna contaminada

FM de baixa qualidade

fluxo alto da FM

fluxo alto do H2 ou Ar

vazamentos

falta de aterramento

injetor sujo

detetor sujo

abaixar T

limpar coluna

trocar FM ou filtros

abaixar fluxo

abaixar fluxo

localizar e corrigir

aterrar

limpar

limpar

slide187

ERROS MAIS COMUNS

cauda frontal

injetar menos amostra

aumentar o split

muita amostra

slide188

ERROS MAIS COMUNS

pico com cauda

trocar de coluna

aumentar a T

aumentar a vazão da FM

FE muito ativa

slide189

AMOSTRA – requisitos desejáveis

  • Quantidade disponível - mínimo desejável de 2 mL
  • Dividir em 2 ou 3 porções (segurança)
  • Orgânico, inorgânico ou ambos ?
  • Volátil ?
  • Qual o solvente ?
  • Qual o componente principal ?
  • Qual o maior ponto de ebulição ?
  • Possui pressão de vapor elevada ?
  • Degrada com a luz ?
  • Sensível ao calor ?
slide190

AMOSTRA – requisitos desejáveis

  • Qual a polaridade da amostra ?
  • Amostra ácida, alcalina ou neutra ?
  • Amostra oxidante ou redutora ?
  • Qual a composição aproximada ?
  • Quantos componentes ?
  • Qual os teores aproximados ?
  • Existe cromatograma prévio ?
  • Existe método analítico padrão ?
  • Existem padrões disponíveis ?
slide191

FABRICANTES MAIS COMUNS

VARIAN

PERKIN ELMER

SHIMADZU

AGILENT - HP

slide192

Cromatografia Líquida

CROMATOGRAFIA LÍQUIDA

HPLC – High Performance Liquid Chromatography

CLAE – Cromatografia Líquida de Alto Desempenho

Fase móvel líquida

Alta pressão (> 1000 psi)

Fase estacionária sólida

slide193

Cromatografia Líquida

CROMATOGRAFIA LÍQUIDA - APLICAÇÕES

GERAL: separação e análisedemisturas de compostos não voláteis ou termoinsatáveis

Solúveis

EXEMPLOS:  química ambiental

 química forense

 petroquímica

 bioquímica

 cosméticos

 fármacos

% crescente nas técnicas analíticas

slide194

Cromatografia Líquida

TIPOS DE EQUIPAMENTOS

Quanto ao tipo de separação

HPLC: separação e análisedemisturas de compostos não voláteis ou termoinsatáveis.

GPC (Cromatografia de Permeação em Gel):

separação de macromoléculas, naturais ou sintéticas.

Troca Iônica: separação de moléculas com carga

formal diferente de zero.

slide195

Cromatografia Líquida

EQUIPAMENTO BÁSICO

bomba

coluna

controle e

aquisição

de dados

injetor

detetor

fase

móvel

purga

amostra

slide196

Cromatografia Líquida

CONSIDERAÇÕES BÁSICAS

1- Solubilidade: hexano, clorofórmio, metanol, água, outros.

2- Peso Molecular: CPG pode ser útil na análise ou na preparação da amostra ?

3- Grupos Funcionais: algum grupo ionizável? Ácido, básico ou neutro?

4- Matriz: quais quantidades são esperadas?

5- Detectabilidade: grupos cromóforos ou fluoróforos? Considerar reações redox ou derivatização.

6- Como as espécies diferem em sua estrutura.

slide197

Cromatografia Líquida

FABRICANTES MAIS COMUNS

VARIAN

PERKIN ELMER

SHIMADZU

AGILENT – HP

WATERS

LACHROM - MERCK

slide198

Cromatografia Líquida

VANTAGENS

  • Análise ainda rápida (minutos)
  • Análise eficiente com alta resolução
  • Alta sensibilidade (>100 ppb)
  • Não destrutiva (exceção do DSM)
  • Quantitativa
  • Requer pouca amostra (1-20 mL)
  • Operação relativamente simples
  • Boa relação custo / Benefício
  • Capaz de analisar quase todo tipo de amostra
  • Baixo consumo de energia (temperatura ambiente)
  • Dispensa uso de gases
slide199

Cromatografia Líquida

DESVANTAGENS

  • Amostra deve ser solúvel
  • Conhecimento prévio da amostra
  • Difícil para amostras complexas
  • Requer uso de padrões
  • Pessoal qualificado
  • Custo do equipamento (acima de R$ 80 mil)
  • Custo operacional médio
slide200

Cromatografia Líquida

TEORIA BÁSICA - Cromatograma

slide201

Cromatografia Líquida

TEORIA BÁSICA

onde:

KD – coeficiente de partição ou de equilíbrio

CE – concentração na fase estacionária

CM – concentração na fase móvel

KD é proporcional a tr

slide202

Cromatografia Líquida

TEORIA CLÁSSICA

  • FENÔMENOS ENVOLVIDOS NA SEPARAÇÃO
  • MIGRAÇÃO da FM para a FE
  • ADSORÇÃO FE sólida
  • DIFUSÃO em ambos sentidos (Leis de Fick)
  • quanto maior tR maior o espalhamento
  • HPLC: tempo de análise maior que CG
  • picos mais largos
slide203

Cromatografia Líquida

TEORIA GERAL

Fase Normal Fase Estacionária Polar

Fase Móvel Apolar

Fase Reversa Fase Estacionária Apolar

Fase Móvel Polar

Fase Móvel

slide204

Cromatografia Líquida

GPC - Cromatografia por Permeação em Gel

Cromatografia Exclusão em Gel ou de

separação por tamanho de partícula

slide205

Cromatografia Líquida

GPC - Cromatografia por Permeação em Gel

ou Cromatografia por Filtração em Gel

slide206

Cromatografia Líquida

GPC - Cromatografia por Permeação em Gel

  • Separação de biomoléculas (proteínas e polinucleotídeos)
  • Caracterização de PM de polímeros sintéticos
  • Difusão de moléculas poliméricas nos interstícios capilares de um gel
  • Técnica desenvolvida por Moore em 1964
slide207

Cromatografia Líquida

Teoria da GPC

Vtotal = V0 + Vp + Vgel

V0 = volume morto: V ocupado pela FM externa aos poros

Vp = V dos poros

Vgel = V do material que constitui o gel

VE = V de eluição de uma molécula

K = coef. de partição: fração de volume de poros disponível

Depende do tamanho da molécula.

Varia entre 0 (molécula > poros) e 1 (molécula < poro)

VE = V0 + K.Vp

K = (VE – V0)/Vp = CS/CM

slide208

Cromatografia Líquida

TROCA IÔNICA

fase móvel

Moléculas carregadas contrariamente a fase estacionária apresentam um tr MAIOR

bomba

coluna

amostra

slide209

Cromatografia Líquida

TROCA IÔNICA

  • PROCESSO EM 6 ETAPAS:
  • Condicionamento Prévio: encharcar em água para atingir máximo volume
  • Carga: contato com a solução contendo os íons
  • Eluição: remoção dos íons fixados durante a carga
  • Lavagem: remoção do excesso de reagente da superfície da resina
  • Regeneração: preparação para o próximo ciclo
  • Retrolavagem: eliminação de partículas finas de resinas produzidas durante os ciclos.
slide211

Cromatografia Líquida

OTIMIZAÇÃO DOS PARÂMETROS OPERACIONAIS

  • Trabalhar a Fase Móvel
  • Corrida programada
  • Troca de coluna
  • Temperatura
  • Vazão
slide212

Cromatografia Líquida

PARÂMETROS OPERACIONAIS: fase móvel

Fase móvel - proporção

slide214

PARÂMETROS OPERACIONAIS: temperatura

  • Deve ser considerada em último caso
  • Favorece a transferência de massa
  • Melhora a resolução
  • Diminui o tempo de análise
  • Diminui a viscosidade da fase móvel
  • Pode alterar a seletividade
  • Diminui a pressão de trabalho
slide223

Cromatografia Líquida

FASE ESTACIONÁRIA

Fase Normal

  • Sílica de alta superfície
  • Grupamentos polares
  • Fase móvel apolar
slide224

Cromatografia Líquida

FASE ESTACIONÁRIA

Fase Reversa

  • Sílica de alta superfície
  • Grupamentos apolares
  • Fase móvel polar
slide227

RESOLUÇÃO X VELOCIDADE

Pratos Seletividade Retenção

  • L =  N
  • dP =  N

 dP =  N

Para manter Rs

L/2  dP/2

slide228

RESOLUÇÃO X VELOCIDADE

Partículas menores exibem curvas mais planas

mL/min

slide229

L x dP x EFICIÊNCIA

Colunas curtas com partículas pequenas

=

Colunas longas com partículas grandes

slide232

L x dPx PRESSÃO

  • P = queda de pressão
  • = viscosidade

L = comprimento da coluna

v = velocidade

dP = diâmetro da partícula

 = parâmetro adimensional

slide233

FASE MÓVEL

  • Pureza
  • Compatibilidade com o detector
  • Solubilidade do analito
  • Baixa viscosidade
  • Inércia química
  • Preço razoável
  • Fase normal: principalmente apolar
  • Fase reversa: água + outro polar (acetonitrila)
slide234

Cromatografia Líquida

FASE MÓVEL

Tipos de Eluições:

  • Isocráticas: Composição invariávelda FM
  • Gradiente: Composição variávelda FM
  • Mistas
slide235

Cromatografia Líquida

TIPOS DE ELUIÇÕES

Isocráticas

  • Sem mistura de fases
  • Baixo poder de resolução
  • Diminuição de custos (equipamento)
  • Menor gasto de solvente (célula e tubos menores)
  • Analitos dissolvidos no solvente = FM
  • Injeções consecutivas
  • Evita problemas com resposta do detector
slide236

Cromatografia Líquida

TIPOS DE ELUIÇÕES

  • Gradiente
  • Menor custo (solventes e tempo de análise)
  • Maior resolução
  • Tipo:
    • Binário
    • Ternário
    • Quaternário
slide237

Cromatografia Líquida

FORÇA DO ELUENTE: FASE ???

éter de petróleo

hexano

tetracloreto de carbono

benzeno

clorofórmio

acetona

acetato de etila

etanol

metanol

água

aumento da polaridade

aumento do poder de eluição

Resolução X Tempo de análise

slide238

Cromatografia Líquida

ESCOLHA DO ELUENTE

  • Viscosidade
  • Pressão de vapor
  • Ponto de fulgor
  • Valor limite de toxidez
  • Compressibilidade
  • Índice de refração
  • Corte do UV
  • Custo
slide239

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

FasesEstacionárias

HPLC:Colunas recheadas com material finamente granulado (empacotadas) sob alta pressão em equipamentos especiais. Grande superfície de contato Alta Resolução/ Alta Pressão

GPC: Resinas com cavidades excludentes a macromoléculas

TROCA IÔNICA: Resinas com grupos funcionais iônicos capaz de interagir com moléculas carregadas

slide240

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

COMO ESCOLHER UMA COLUNA ?

1- Perguntar para alguém experiente

2- Catálogos de fabricantes de colunas

(método X  coluna Y)

3-Periódicos especializados

4- Usar as colunas “ genéricas”

5- Bibliografia

slide241

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

slide242

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

  • Colunas Guarda
  • Servem para proteção da coluna principal
  • MicroColunas ou Colunas capilares p/ HPLC
  • Alta resolução
  • Equipamentos menores
slide243

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

  • Colunas Preparatórias
  • Servem para separação de amostras.
  • Grandes quantidades 100-500 mL
slide244

Cromatografia Líquida

COLUNAS CROMATOGRÁFICAS

  • Amostra a ser trabalhada:
  • Separação de micromoléculas ? Macromoléculas ?
  • Polares ? Muito ou Pouco ?
slide245

Cromatografia Líquida

COMPONENTES – Detetores

  • POSIÇÃO: ao final da coluna cromatográfica
  • FUNÇÃO: medir a concentração do analito
  • Na verdade, detectores são transdutores, gerando um sinal elétrico proporcional à quantidade de moléculas de analito.
  • O sinal elétrico é então enviado a um sistema de coleta de dados que então amplifica, trata e então gera o cromatograma.
slide246

Cromatografia Líquida

TIPOS DE DETETORES

Condutividade

Ultravioleta

Índice de Refração

Fluorescência

Eletroquímico

Espalhamento de Luz por Evaporação

Espectrometria de Massas

slide247

Cromatografia Líquida

DETETOR DE CONDUTIVIDADE

  • Medida da condução elétrica
  • Medida de espécies carregadas eletricamente
  • Cátions, ânions e moléculas com carga
  • Alta sensibilidade
  • Também denominada cromatografia de íons
  • Usado em modo isocrático
  • Severo controle da temperatura

Waters 432

slide248

Cromatografia Líquida

DETETOR UV-VIS

Sens. = 5 ng

  • Baseado na absorção molecular
  • Obedece a Lei de Lambert Beer

Comprimento de Onda Fixo

Comprimento de Onda Variável

slide249

Cromatografia Líquida

DETETOR DE INDICE DE REFRAÇÃO

  • É o único detector universal na CLAE
  • Medida da alteração no índice de refração
  • Procurar FM com IR diferente da amostra (sensibilidade)
  • É um instrumento de medida diferencial
  • Muito útil na identificação de isômeros óticos
  • Sensibilidade: 4mg

Waters 2414

slide250

Cromatografia Líquida

DETETOR DE FLUORESCÊNCIA

  • Um dos detectores mais sensíveis
  • Possível detectar uma única molécula na célula de medida
  • 10-1000 vezes mais sensível que UV-VIS
  • Fluorescência: moléculas recebem l curto e emitem l longo
  • Cerca de 15% das moléculas exibem fluorescência: ligações duplas, principalmente os aromáticos
  • Sensibilidade = 3 pg

Waters 2475

slide251

Cromatografia Líquida

DETETOR ELETROQUÍMICO

  • Resultante da variação na corrente resultante de um processo de oxidação/redução em um eletrodo.
  • Corrente desenvolvida é proporcional à concentração, de acordo com a Lei de Faraday
  • Requer FM que conduza corrente elétrica
  • Requer cuidadosos ajustes de pH
  • Alta sensibilidade e especificidade
  • Muito útil em matrizes complexas
  • Aplicações: fenol, nitrosaminas, ácidos orgânicos.
  • Sensibilidade = 0,1 pg

Waters 2465

slide252

Cromatografia Líquida

DETETOR ESPALHAMENTO DE LUZ POR EVAPORAÇÃO

  • Grupamento não cromóforos
  • Substâncias semi e não voláteis
  • Sinal proporcional a concentração
  • Quase universal
  • Formação de aerossol, com formação de FM gasosa e particulado com analito

Waters 2420

slide253

Cromatografia Líquida

DETETOR DE ESPECTROMETRIA DE MASSA

  • Necessidade de volatilizar a FM
  • Equipamento mais vendido atualmente (sensibilidade = 1pg)
slide254

Cromatografia Líquida

DETETOR DE ESPECTROMETRIA DE MASSA

slide255

Cromatografia Líquida

SISTEMA DE INJEÇÃO

Injetando

Fluxo normal

seringa

bomba

loop

coluna

Amostrando

slide256

Cromatografia Líquida

UPLC

Ultra High Pressure Liquid Chromatography

  • Diâmetro de coluna < 50 mm
  • Colunas longas: 25 – 50 cm
  • Partículas pequenas: < 1 mm
  • Alta pressão: > 7500 bar
  • Baixa vazão: < 50 nL/min
  • Número de pratos teóricos: N > 100.000
slide257

Extração em Fase Sólida

EXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA - SPME

Início em meados dos anos 70

  • O QUE É ?
  • Separação líquido-sólido
  • Técnica de preparação de amostras
  • Adsorção seletiva
  • Remoção de interferentes
  • Retenção de analitos
  • Concentração de analito
  • Precede geralmente uma técnica cromatográfica
  • Alternativa de excelente custo/benefício à extração líquido-líquido
slide258

Extração em Fase Sólida

SPME - Aplicação

Separação de Naproxeno de Soro Humano

DEPOIS DE CARTUCHO C18

ANTES

padrão

interno

slide259

Extração em Fase Sólida

SPME x Extração Líquido Líquido

Tempo de espera

para separação de fases

Trabalho braçal

slide260

Extração em Fase Sólida

SPME x Extração Líquido Líquido

  • Processamento paralelo x serial
  • Menor uso de solventes
  • Menor geração de resíduos
  • Recuperação superior e mais reprodutível
  • Extração mais limpa
  • Não há formação de emulsões
  • Seletividade
  • Passível de automação
  • 500 mL na ELL contra 10 mL na SPME
  • 60 min na ELL contra 5 min na SPME
slide261

Extração em Fase Sólida

SPME – Aplicações Típicas

  • Limpeza de amostra (cleanup)
    • Detectores sensíveis (DSM)
    • Estudos farmacocinéticos
    • Isolamento de analitos em matrizes complexas
    • Remoção de substância que danificam colunas
    • Eliminação de substâncias que eluem tarde
  • Pré-Concentração
    • Amostras ambientais (analito em matriz inerte)
    • Aplicações farmecêuticas e agroquímica
  • Remoção de sais (CG)
  • Troca de solvente
  • Preservação e armazenagem de amostra
slide262

Extração em Fase Sólida

SPME – Diferentes Modos

  • Adsorção do Analito
  • Analito retido (KD >> 1)
  • Matriz não retida (KD ~ 0)
  • Matriz fortemente retida (KD >>1)
  • Pré-concentração
  • Extração mais limpa
  • 50 – 150 mL s-1 (1-3 gotas)
  • Adsorção da Matriz
  • Analito não retido (KD ~ 0)
  • Matriz retida (KD >> 1)
  • Sem pré-concentração
  • Eluato não está limpo
  • Menos empregada
  • Carga por gravidade
slide263

Extração em Fase Sólida

SPME – Etapas Principais

lavagem condicionamento carga lavagem eluição

remoção de contaminantes

preparo do cartucho

MeOH ou CH3CN

passagem da amostra

< 2mL/min

lavagem com solvente que não remova o analito

eluição do analito com mínimo de solvente

slide265

Extração em Fase Sólida

SPME – Estrutura do Cartucho

slide266

Extração em Fase Sólida

SPME – Formato Típico dos Meios

slide267

Extração em Fase Sólida

SPME – Automação

slide268

Extração em Fase Sólida

SPME – Automação

96 cartuchos

múltiplos filtros e adsorventes

slide269

Extração em Fase Sólida

SPME – Automação

slide270

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Extração

centrifugação

manifold de vácuo

pressão

vácuo

slide271

Extração em Fase Sólida

SPME – Extratores Automáticos

slide272

Extração em Fase Sólida

SPME – Fases Extratoras Mais Comuns

  • Sílica gel (mais popular)
  • Polímeros (resinas PS-DVB, copolímeros etc.)
  • Óxidos metálicos (alumina, titania, zircônia)
  • Carbono grafitizado
  • Florisil (silicato de magnésio)
slide273

Extração em Fase Sólida

SPME – Sílica Gel

pontes de hidrogênio

ligações siloxano

grupos silanol isolados

silica gel

SiO2 – C18

C18 monocloro siloxano

slide274

Extração em Fase Sólida

SPME – Sílica Gel

superfície da sílica gel

A separação ocorre majoritariamente dentro dos poros

poros

slide275

Extração em Fase Sólida

SPME – Exclusão por Tamanho

slide276

Extração em Fase Sólida

SPME – Comparação das Aplicações

slide277

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Interação

  • Apolar (fase reversa)
  • Alquil (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, C12, C18, C20, ciclohexil)
  • Aromático (fenil e difenil)
  • Polimérico (PS-DVB, PS-DVB-C18, XAD, DVB-N-vinilpirrolidona)
slide278

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Interação

  • 2. Polar (fase normal)
  • Sílica gel
  • Florisil
  • Kieselguhr
  • Alumina
  • Cianopropil
  • Aminopropil
  • Diol
  • Polimérico (DVB-vinilpirrolidona)
slide279

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Interação

  • 3. Troca Aniônica
  • Amino e diamino
  • Amina primária/secundária (quelante)
  • dietilamino etil (DEAE)
  • Amina quaternária
  • Polietilenoimina (PEI)
slide280

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Interação

  • 4. Troca Catiônica
  • Tipo ácido alquil sulfônico (SCX)
  • Tipo ácido carboxílico (WCX)
  • Tipo ácido sulfônico aromático (SCX)
slide281

Extração em Fase Sólida

SPME – Tipos de Interação

  • 5. Mistos
  • Fases que contêm dois ou mais tipos de grupos funcionais que permitem múltiplas interações químicas objetivando-se seletividade.
  • Ex.:
  • PS-DVB, C18, e vinilpiridina
  • PS-DVB, C18 e grupos ácidos sulfônicos
  • SiO2, C8 e ácido propil sulfônico
  • SiO2, C18 e troca catiônica
slide282

Extração em Fase Sólida

SPME – Desenvolvimento de Método

analito

Quais são as diferenças entre analito e matriz ?

Como o analito é adsorvido e dessorvido ?

MÉTODO

matriz

adsorbente

Como a matriz interage com o adsorvente ?

slide283

Extração em Fase Sólida

SPME – Método: Estratégias

  • Pesquisa do Problema
    • Existe condições de análises anteriores para analito/matriz ?
    • Artigos, livros, normas, fabricantes, profissionais experientes
  • Caracterização do Analito
    • Estrutura, pKa, polaridade, grupos funcionais
    • Solubilidade e estabilidade do solvente
    • Restrições do solvente com o detector
  • Caracterização da Matriz
  • - Possíveis interferentes com similaridade química
  • - pH e força iônica
  • - Estabilidade e solubilidade do solvente
  • - Variação quantitativa e qualitativa
slide284

Extração em Fase Sólida

SPME – Método: Estratégias

  • 4. Verificação da Eficiência (CLAE ou CG)
    • Eficiência e limpeza
  • 5. Seleção dos Adsorventes
    • Determinação de possíveis adsorventes p/ retenção do analito
    • Determinação do solvente com melhor recuperação
  • Seleção do Solvente de Lavagem
    • Limpeza do eluato e máxima retenção do analito
    • Solvente que não elua o eluato
  • Seleção do Solvente de Eluição
    • Solvente que elua o analito somente
  • Testes com amostras reais
slide285

Extração em Fase Sólida

SPME – Recuperação

Recuperação

valor ótimo

baixa

alta

Vazão

slide286

Extração em Fase Sólida

SPME – Aplicações Ambientais

HPAs em Águas

Cartucho:

AccuBOND, 500 mg, 6 mL

Preparação da Amostra:

- 2 mL isopropanol em 20 mL água

- mistura vigorosa

Condicionamento:

- 5 mL cloreto de metileno

- 5 mL de metanol

- 5 mL água deionizada

- 1 mL água deionizada até preencher

Carga:

- 24 mL de amostra

- fluxo < 10 mL/min

Lavagem:

- 3 mL acetonitrila 1:1 água

- vácuo por 30 s

- centrifugação 1000-1500 rpm por 5 min

Eluição:

- 3 mL cloreto de metileno e coletar

- evaporar a 50-200 mL (sem calor)

- avolumar a 200 mL

slide287

Extração em Fase Sólida

SPME – Desenvolvimento de Método

slide288

Extração em Fase Sólida

SPME – Seleção do Solvente de Eluição

slide289

Extração em Fase Sólida

Extração em Fase Sólida

SPME – Fornecedores

  • 3M – www.3m.com
  • Alttech – www.alltech.com
  • Varian – Chrompack – www.varianinc.com
  • Merck – www.merck.com
  • Hamilton – www.hamiltongroup.com
  • Supelco – www.supelco.com
  • Baker – www.jtbaker.com
  • Restek – www.restekcorp.com
  • Whatman – www.whatman.com
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