O cromatografia em fase gasosa (CG) é uma técnica analítica instrumental usada para separar e analisar os componentes de uma mistura. É também conhecida pelo nome de cromatografia de partição gás-líquido, que, como veremos adiante, é a mais adequada para se referir a essa técnica..
Em muitas áreas da vida científica, é uma ferramenta indispensável nos estudos de laboratório, pois é uma versão microscópica de uma torre de destilação, capaz de gerar resultados de alta qualidade..
Como o próprio nome indica, utiliza gases no desenvolvimento de suas funções; mais precisamente, são a fase móvel que carrega os componentes da mistura.
Esse gás carreador, que na maioria das vezes é o hélio, viaja pelo interior de uma coluna cromatográfica, enquanto ao mesmo tempo todos os componentes acabam se separando.
Outros gases transportadores usados para essa finalidade são nitrogênio, hidrogênio, argônio e metano. A seleção destes vai depender da análise e do detector acoplado ao sistema. Na química orgânica, um dos principais detectores é o espectrofotômetro de massa (MS); portanto, a técnica adquire a nomenclatura CG / EM.
Assim, não só são separados todos os componentes da mistura, mas também são conhecidas suas massas moleculares, e a partir daí, para sua identificação e quantificação..
Todas as amostras contêm suas próprias matrizes e, como a cromatografia é capaz de "esclarecê-las" para o estudo, tem sido uma ajuda inestimável para o avanço e desenvolvimento de métodos analíticos. E também, junto com ferramentas multivariadas, seu escopo poderia ser elevado a níveis insuspeitados..
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Como essa técnica funciona? A fase móvel, cuja composição máxima é a do gás portador, arrasta a amostra pelo interior da coluna cromatográfica. A amostra líquida precisa ser vaporizada e, para garantir isso, seus componentes devem ter altas pressões de vapor.
Assim, o gás portador e a amostra gasosa, volatilizada da mistura líquida original, constituem a fase móvel. Mas qual é a fase estacionária?
A resposta depende do tipo de coluna com a qual a equipe trabalha ou exige a análise; e de fato, esta fase estacionária define o tipo de CG considerado.
A imagem central representa de forma simples a operação de separação dos componentes dentro de uma coluna em CG.
As moléculas do gás transportador foram omitidas para não serem confundidas com as da amostra vaporizada. Cada cor corresponde a uma molécula diferente.
A fase estacionária, embora pareça ser as esferas laranja, é na verdade uma fina película de líquido que umedece as paredes internas da coluna.
Cada molécula irá se dissolver ou vai distribuir diferentemente no referido líquido; aqueles que mais interagem com ele são deixados para trás, e aqueles que não, avançam mais rapidamente.
Consequentemente, ocorre a separação das moléculas, como pode ser visto com os pontos coloridos. Diz-se então que os pontos ou moléculas roxas vai escapar primeiro enquanto o blues vai sair por último.
Outra maneira de dizer o acima é a seguinte: a molécula que foge primeiro tem o menor tempo de retenção (TR).
Assim, você pode identificar o que são essas moléculas por comparação direta de seus TR. A eficiência da coluna é diretamente proporcional à sua capacidade de separar moléculas com afinidades semelhantes para a fase estacionária..
Assim que a separação for concluída conforme mostrado na imagem, os pontos serão iludidos e serão detectados. Para isso, o detector deve ser sensível às perturbações ou alterações físicas ou químicas causadas por essas moléculas; e depois disso, ele responderá com um sinal que é amplificado e representado por meio de um cromatograma.
É então nos cromatogramas que podem ser analisados os sinais, suas formas e alturas em função do tempo. O exemplo dos pontos coloridos deve originar quatro sinais: um para as moléculas roxas, um para as verdes, outro para as mostardas e um último sinal, com um T maiorR, para os azuis.
Suponha que a coluna seja deficiente e não consiga separar as moléculas de cor azulada e mostarda de maneira adequada. O que aconteceria? Nesse caso, você não obteria quatro bandas de eluição, mas três, já que os dois últimos se sobrepõem.
Isso também pode acontecer se a cromatografia for realizada em uma temperatura muito alta. Por quê? Porque quanto mais alta a temperatura, maior a velocidade de migração das moléculas gasosas e menor sua solubilidade; e, portanto, suas interações com a fase estacionária.
Existem essencialmente dois tipos de cromatografia gasosa: CGS e CGL..
CGS é a sigla para Gas-Solid Chromatography. É caracterizado por ter uma fase estacionária sólida em vez de líquida.
O sólido deve ter poros de diâmetro controlado por onde as moléculas são retidas à medida que migram pela coluna. Este sólido é geralmente peneiras moleculares, como zeólitas.
É usado para moléculas muito específicas, uma vez que CGS geralmente enfrenta várias complicações experimentais; como por exemplo, o sólido pode reter irreversivelmente uma das moléculas, alterando completamente a forma dos cromatogramas e seu valor analítico.
CGL é cromatografia gás-líquido. É esse tipo de cromatografia gasosa que cobre a grande maioria de todas as aplicações e, portanto, é o mais útil dos dois tipos..
Na verdade, o CGL é sinônimo de cromatografia gasosa, embora não se especifique de qual se está falando. Doravante, apenas será feita menção a este tipo de CG.
A imagem acima mostra um esquema simplificado das partes de um cromatógrafo de gás. Observe que a pressão e o fluxo do fluxo do gás portador podem ser regulados, bem como a temperatura do forno que aquece a coluna..
A partir desta imagem você pode resumir o CG. Do cilindro sai uma corrente de He, que dependendo do detector, uma parte é desviada para ele e a outra é direcionada para o injetor.
Uma microsseringa é colocada no injetor com a qual um volume de amostra da ordem de µL é liberado imediatamente (não gradualmente)..
O calor do forno e do injetor deve ser alto o suficiente para evaporar instantaneamente a amostra; a menos que uma amostra gasosa seja injetada diretamente.
Porém, a temperatura também não pode ser muito alta, pois pode evaporar o líquido da coluna, que funciona como uma fase estacionária..
A coluna é empacotada em forma de espiral, embora também possa ter a forma de U. Após percorrer todo o comprimento da coluna, a amostra chega ao detector, cujos sinais são amplificados, obtendo-se os cromatogramas..
No mercado existem uma infinidade de catálogos com múltiplas opções de colunas cromatográficas. A seleção destes dependerá da polaridade dos componentes a serem separados e analisados; se a amostra for apolar, então uma coluna com uma fase estacionária que seja a menos polar será escolhida.
As colunas podem ser do tipo empacotado ou capilar. A coluna da imagem central é capilar, pois a fase estacionária cobre seu diâmetro interno, mas não todo o seu interior..
Na coluna compactada, todo o interior foi preenchido com um sólido que geralmente é pó de tijolo refratário ou terra diatomácea..
Seu material externo consiste em cobre, aço inoxidável ou mesmo vidro ou plástico. Cada um tem as suas características distintas: o modo de utilização, o comprimento, os componentes que melhor consegue separar, a temperatura óptima de trabalho, o diâmetro interno, a percentagem de fase estacionária adsorvida no suporte sólido, etc..
Se a coluna e a fornalha são o coração do GC (seja CGS ou CGL), o detector é seu cérebro. Se o detector não estiver funcionando, não adianta separar os componentes da amostra, pois você não saberá o que são. Um bom detector deve ser sensível à presença do analito e responder à maioria dos componentes..
Um dos mais utilizados é a condutividade térmica (TCD), que responderá a todos os componentes, embora não com a mesma eficiência de outros detectores projetados para um conjunto específico de analitos..
Por exemplo, o detector de ionização de chama (FID) é destinado a amostras de hidrocarbonetos ou outras moléculas orgânicas.
-Um cromatógrafo de gás não pode faltar em um laboratório de investigações forenses ou criminais.
-Na indústria farmacêutica é utilizado como ferramenta de análise de qualidade em busca de impurezas nos lotes de medicamentos industrializados..
-Ajuda a detectar e quantificar amostras de drogas, ou permite o teste para ver se um atleta foi dopado.
-É usado para analisar a quantidade de compostos halogenados em fontes de água. Da mesma forma, o nível de contaminação por pesticidas pode ser determinado a partir dos solos.
-Analisar o perfil de ácidos graxos de amostras de diferentes origens, sejam vegetais ou animais.
-Ao transformar biomoléculas em derivados voláteis, elas podem ser estudadas por esta técnica. Assim, o conteúdo de álcoois, gorduras, carboidratos, aminoácidos, enzimas e ácidos nucléicos podem ser estudados..
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