CROMATOGRAFIA

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas RESUMO Uma das técnicas de separação mais utilizadas da química, é a cromatografia. Este método de separação é realizado através da distribuição de componentes ao longo de duas fases que estão em contato, fase estacionária e fase móvel. Podendo ser acoplado com identificadores de compostos, a cromatografia tem grande aplicação industrial para separação de compostos e em seguida identificação (através dos identificadores). Considerando sua importância, a prática realizada foi a Separação de o-nitrofenol e p-nitrofenol por cromatografia em coluna cromatográfica.

INTRODUÇÃO Utilizando características intermoleculares de cada molécula, como polaridade, a cromatografia vem sendo modernizada, aprimorada e cada vez mais amplamente utilizada em suas mais variadas vertentes, como a cromatografia gasosa, porém seus princípios de separação continuam sendo o mesmo. ( ENGEL, 2009). Sendo uma fundamental técnica físico-química de separação, alguns autores trazem definições dos princípios utilizados para a realização da separação por cromatografia (WAL, ARAUJO, ALMEIDA, 2004). Segundo Dias, Costas e Guimarães, (2004), p.107 “Fundamentalmente, um fluido contendo um conjunto de substâncias

dissolvidas (fase móvel) passa através de um sólido ou um líquido adsorvido num sólido (fase (f ase estacionária) .”

O processo cromatográfico pode ter classificações diferentes devido as variadas formas de interações possíveis entre a fase móvel e estacionária, e também pela natureza da fase, como seu estado físico, polaridade. (DEGANI, CASS, VIERA, 1998). Os fenômenos que fazem a separação são os de adsorção, partição, troca iônica e exclusão, já os estados físicos da fase, classificam a cromatografia quanto ao estado físico da fase móvel, sendo, cromatografia líquida e cromatografia gasosa (NOGUTI, NAKAMURA, VIEIRA, 2002).

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas Segundo Andrade et.al., 1995. p.1, “ A grande variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias torna a cromatografia uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação .” Uma dessas variedades de combinação é a cromatografia em coluna, que é composta de uma coluna de vidro, contendo duas fases, a estacionária sendo geralmente sílica e a móvel sendo solventes orgânicos variados A coluna é então eluída, deixando que o solvente (fase móvel) selecionado para a separação “passe”

através dela (MUHLEN, LANÇAS, 2004). Desta forma, o experimento realizado foi a separação do o-nitrofenol e p-nitrofenol através de cromatografia por coluna cromatográfica.

PARTE EXPERIMENTAL Materiais e Reagentes: Cubas cromatográficas Papel de filtro Sílica gel Placas cromatográficas Coluna cromatográfica Tubo capilar Bastão de vidro Béquer de 100 mL  Algodão hidrófilo Fenol  Água Destilada  Ácido Nítrico Aquoso (1:1) P-nitrofenol PA O-nitrofenol PA

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas Diclorometano  Acetato de etila Hexano Metanol

Procedimento: 1- Preparação da Coluna Colocou-se uma fina camada de algodão hidrófilo na base inferior da coluna com o auxílio de um bastão de vidro e introduziu-se o primeiro eluente ou mistura de eluente na coluna até cerca de ¼ da sua altura total. Verificou o funcionamento da torneira. Pesou-se aproximadamente 10g de sílica-gel para um béquer de 100 mL, a este adicionou-se o suficiente para formar uma papa homogênea (sílica-solvente), misturou-se com bastão de vidro. Foi aberto um pouco a coluna, deixando-a gotejar para dentro de um erlenmeyer durante o processo de enchimento. Com a ajuda do bastão de vidro, deitou-se de modo contínuo a suspensão de sílica na coluna. Deixou-se gotejar o solvente 5 minutos após o enchimento da coluna para facilitar a sedimentação dos grânulos de sílica (empacotamento). Feche a torneira deixando o solvente cobrir a parte superior da coluna preenchida. 2- Preparação e Aplicação da amostra Foi adicionado cerca de 0,5 mL da solução de mistura de nitrofenóis em um béquer pequeno, adicionou-se uma quantidade pequena de sílica e mexeu-se até a sílica incorporar toda a mistura de nitrofenóis.  Adicionou-se o solvente até o topo da coluna e deixou-se gotejar. 3- Eluição dos componentes da amostra

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas Deixou-se gotejar o eluente, e recolheu-se aproximadamente 8 mL de eluído em tubos de ensaio de 10 mL, previamente numerados. Foi realizado o monitoramento da separação cromatográfica, em CCD.  As frações eluídas contendo o-nitrofenol puros e p-nitrofenol foram reunidas.  Após a reunião deixou-se secar as frações, acondicione os sólidos puros em frascos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Para a escolha do eluente adequado foram feitas quatro placas cromatográficas, onde em cada uma foi aplicada uma amostra de o-nitrofenol padrão, p-nitrofenol padrão e a mistura das duas substâncias com o auxílio de um tubo capilar.  A primeira placa foi eluida com diclorometano, a mancha do onitrofenol subiu bastante, enquanto que o p-nitrofenol não subiu muito. Concluindo que diclorometano não é um bom eluente, pois a distância entre as manchas foi muito grande, o que demoraria muito e gastaria muito eluente.  A segunda placa foi eluida com hexano, a mancha de o-nitrofenol e a mancha de p-nitrofenol subiram pouco e quase na mesma altura, desta forma, o hexano não é um eluente bom, pois seria difícil de separar as duas substâncias da mistura.  A terceira placa foi eluida com metanol, a mancha de o-nitrofenol e de p-nitrofenol subiram muito e praticamente na mesma altura, desta forma, o metanol não é um bom eluente, já que não separaria as substâncias da mistura.  A quarta placa foi eluida em uma mistura de hexano e acetato (75/25), a mancha de o-nitrofenol subiu bastante, enquanto que a mancha de p-nitofenol subiu até ao meio da placa, mostrando que houve uma diferença boa de interação entre os compostos e o eluente e gastaria menos solvente.

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas Como a fase estacionária é polar (sílica), não devem ser usados solventes pouco polares, pois não removeriam o composto da fase estacionária, nem muito polar, pois removeriam os dois compostos ao mesmo tempo. Desta forma, os melhores resultados são obtidos com a mistura de solventes, pois obtêm-se uma polaridade média que separa os compostos em momentos diferentes (DEGANI, CASS E VIEIRA,1998, p. 22). De acordo com os resultados da placa cromatográfica e da literatura, o eluente escolhido foi a mistura de hexano e acetato (75/25).  Após a escolha do eluente adequado, foi realizada a coluna cromatográfica, com a adição de algodão na base inferior da coluna, mistura de hexano e acetato (75/25) como fase móvel, om 10,03 g de sílica-gel como fase estacionária, amostra com a mistura de compostos em forma de pastilha. Foi retirada muitas frações da coluna cromatográfica, onde foi realizada uma placa cromatográfica com o padrão do o-nitrofenol, p-nitrofenol e as frações 8, 12 e 16 retiradas da coluna.  Após a eluição da placa cromatográfica e revelação em cuba de iodo, foram medidas as alturas das manchas dos compostos e realizados os cálculos de retenção utilizando a equação 1:  =

â   â  

 A mancha de o-nitrofenol atingiu uma altura de 5,1 cm.  =

5,1 8,5

 = 0,6

 A mancha de p-nitrofenol atingiu uma altura de 3,5 cm.  =

3,5 8,5

 = 0,412

 A mancha da fração 8 atingiu uma altura de 4,8 cm.  =

4,8 8,5

 = 0,565

 A mancha da fração 12 atingiu uma altura de 5 cm.

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas  =

5 8,5

 = 0,588

 A mancha da fração 16 atingiu uma altura de 5 cm.  =

5 8,5

 = 0,588

Segundo Guimarães (2004, p. 114), o cálculo de retenção é empregado para auxiliar a identificação de uma substância em relação a um padrão, onde os Rf das mesmas substâncias são semelhantes. Desta forma, as frações 8, 12 e 16 são constituídas por o-nitrofenol, pois possuem um fator de retenção mais próximo ao fator de retenção da amostra padrão de o-nitrofenol.

CONCLUSÃO Os compostos o-nitrofenol e p-nitrofenol são compostos levemente polares, e possuem um elemento eletronegativo em suas composições (oxigênio), desta forma, fazem ligações de hidrogênio com a sílica (fase estacionária) que é polar. O o-nitrofenol além de fazer ligações de hidrogênio com a sílica, faz ligação de hidrogênio intramolecular entre o grupamento nitro com a hidroxila, assim o o-nitrofenol sai primeiro com o eluente.

QUESTIONÁRIO 1- Segundo Guimarães (2004, p. 110), o poder de eluição é paralelo à polaridade.  As separações ocorrem através de interações eletrostáticas, o composto terá uma maior ou menor adsorção dependendo das forças de interação, que variam na ordem, formação de sais> coordenação> pontes de hidrogênio> dipolo-dipolo> Van der Waals.

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas 2- Solventes polares são usados para substâncias que adsorvem fortemente, e solventes apolares são utilizados para substâncias fracamente adsorvidos na fase estacionária. 3- Deve-se colocar papel filtro na parede da cuba cromatográfica para saturar o meio com o vapor do eluente, o que facilita a corrida da amostra. 4- Devem ser reveladas por irradiação com luz ultravioleta, associação reversível com iodo (método mais comum) e uso de reagentes específicos. 5- O Rf é empregado para auxiliar na identificação de substâncias desconhecidas, caso se desconfie de qual substância se trata. Rf é a razão entre a distância percorrida por um componente e a dist ância percorrida pelo solvente. 6- É utilizada para determinar número de componentes da mistura a ser analisada, determinar a pureza do composto, identificar componentes em uma mistura comparando-os com padrões, acompanhar o curso de uma reação e isolar componentes puros de uma mistura. 7- A sílica gel é polar, o tolueno é apolar, desta forma para diminuir o fator de retenção deve-se diminuir a distância percorrida pela amostra, consequentemente deve-se substituir o tolueno por clorofórmio que é mais polar. 8- A) O eluente é um tipo de solvente, porém não dissolve ou reage com as amostras, e sim interage com elas. É a fase móvel que separa os componentes. B) 1 = 2 = 3 = 4 =

,  ,  , 

, 

= 0,83

= 0,2 = 0,7 = 0,37

C) Provavelmente não, já que todas amostras possuem fator de retenção bem distintos. 9- (E)

REFERÊNCIAS

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Universidade Norte do Paraná Unidade Arapongas MUHLEN, V.C; LANÇAS M.F. Cromatografia Unificada. Quím. Nova vol.27 no.5 São Paulo Set./Out. 2004. DEGANI G.L.A; CASS B.Q; VIEIRA C.P. Cromatografia, Um breve ensaio. Química nova na escola. Cromatografia N° 7, MAIO 1998.

 ANDRADE, J.B.; PINHEIRO, H.L.C.; LOPES, W.A.; MARTINS, S.; AMORIM, A.M.M. e BRANDÃO, A.M. Determinação de cafeína em bebidas através de cromatografia Líquida de alta eficiência (CLAE). Química Nova, v. 18, n. 4, p. 379-381, 1995. NOGUTI O.K; NAKAMURA H.O; VIERA H.G.J; Aplicação da Cromatografia Líquida de Alta Performance Como Método Preparativo Para a Dosagem de Esteroides Hormonais Por RIE: Dosagens de 17OH-Progesterona e Diidrotestosterona.  Arq. Bras. Endócrino Metab. vol. 46 nº 1. São Paulo, Fevereiro 2002. ENGEL G. R; KRIZ, S. G; PAVIA D.L. Química orgânica experimental. Tradução de Ricardo Alencastro; Porto Alegre, 2009. GUIMARÃES C.I.P; COSTA A.M; DIAS G.A. Guia prático de química orgânica. v.1 Rio de Janeiro: Interciência, 2004.

WAL E; ARAÚJO P.M; ALMEIDA P.M. MANUAL DE PRÁTICA DE QUÍMICA ORGÂNICA. Curitiba: Imprensa da UFPR, 1972.