Como a cromatografia funciona?

Pense na cromatografia como uma corrida e você verá que é muito mais simples do que parece. Esperando na linha de largada, você tem uma mistura de produtos químicos em algum líquido ou gás não identificado, assim como um monte de corredores todos misturados e agrupados. Quando uma corrida começa, os corredores logo se espalham porque têm diferentes capacidades. Exatamente da mesma maneira , os produtos químicos em algo como uma mistura de líquido em movimento se espalham porque viajam em velocidades diferentes sobre um sólido estacionário. A principal coisa a lembrar é que a cromatografia é um efeito de superfície.

À medida que o líquido começa a passar pelo sólido, algumas de suas moléculas (coisas energéticas que estão em constante movimento) são sugadas em direção à superfície do sólido e ficam lá temporariamente antes de serem puxadas de volta para o líquido de onde vieram. Essa troca de moléculas entre a superfície do sólido e o líquido é uma espécie de efeito adesivo ou de colagem denominado adsorção (com ad — não confunda com absorção, com ab, onde as moléculas de uma substância são permanentemente aprisionadas dentro do corpo de outra). Agora, lembre-se de que nosso líquido é, na verdade, uma mistura de alguns líquidos diferentes. Cada um sofre adsorção de uma forma ligeiramente diferente e passa mais ou menos tempo tanto na fase sólida quanto na líquida. Um dos líquidos pode passar muito mais tempo na fase sólida do que no líquido, de modo que se desloca mais lentamente sobre o sólido; outro poderia passar menos tempo no sólido e mais no líquido, então iria um pouco mais rápido. Outra maneira de olhar é pensar no líquido como uma mistura de líquidos semelhantes a cola, alguns dos quais aderem mais ao sólido (e viajar mais devagar) do que outros. Isso é o que faz com que os diferentes líquidos dentro de nossa mistura de líquido original se espalhem no sólido.

Arte: Como funciona a cromatografia: aqui a fase móvel é um líquido (azul) e a fase estacionária é um sólido (cinza). A molécula verde passa a maior parte do tempo no líquido, então se move mais rápido. A molécula amarela passa mais tempo na superfície do sólido, então se move mais devagar. A molécula vermelha passa ainda mais tempo na superfície sólida, então se move mais devagar.

Para que a cromatografia funcione de maneira eficaz, obviamente precisamos que os componentes da fase móvel se separem o máximo possível à medida que passam da fase estacionária . É por isso que a fase estacionária é frequentemente algo com uma grande área de superfície, como uma folha de papel de filtro, um sólido feito de partículas finamente divididas, um líquido depositado na superfície de um sólido ou algum outro material altamente adsorvente.

Quais são os diferentes tipos de cromatografia?

Existem muitas maneiras diferentes de usar a cromatografia. Estas são algumas das mais conhecidas:

Cromatografia em papel

Foto: Cromatografia de papel simples. Desenhe algumas gotas de tinta no papel (as pontas de fibras de crianças laváveis com giz de cera são perfeitas), enrole o papel em um cilindro e coloque em uma taça de vinho com um pouco de água. À medida que a água sobe pelo papel, as cores se separam em seus componentes. Essa é a cromatografia em ação!

Este é o experimento da “mancha de tinta no papel” que você costuma fazer na escola (também o efeito que descrevemos no início, quando você molha os papéis). Normalmente, você coloca uma mancha de tinta perto de uma borda de algum papel de filtro e, em seguida, vire o papel verticalmente com sua borda inferior (mais próxima do ponto) mergulhada em um solvente, como álcool ou água. A ação capilar faz com que o solvente viaje até o papel, onde se encontra e dissolve a tinta. a tinta dissolvida (a fase móvel) viaja lentamente pelo papel (a fase estacionária) e se separa em diferentes componentes. Às vezes, eles são coloridos; às vezes, você tem que colorir adicionando outras substâncias (chamadas de reveladores ou fluidos em desenvolvimento) que ajudam na identificação.

Cromatografia de coluna

Em vez de papel, a fase estacionária é um frasco de vidro vertical (a coluna) embalado com um sólido altamente adsorvente, como cristais de sílica ou gel de sílica, ou um sólido revestido com um líquido. A fase móvel goteja (ou é bombeado em alta pressão) através da coluna e se divide em seus componentes, que são então removidos e analisados.

Existem algumas variações, incluindo:

• Líquido- cromatografia em coluna, onde a mistura em estudo é colocada em uma extremidade da coluna e uma substância extra-adicionada chamada eluente (às vezes soletrado eluente) é derramada para ajudá-la a atravessar.
• A cromatografia de película fina é uma variação de esta técnica em que a “coluna” é na verdade um filme de vidro, plástico ou metal revestido com uma camada muito fina de material adsorvente.
• Cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC), onde a mistura é forçada através do coluna em alta pressão (cerca de 400 vezes a pressão atmosférica).Isso é mais rápido, mais preciso e mais sensível.

Foto: cromatografia de coluna: você pega sua coluna , contendo a fase estacionária, e carregue-o com sua amostra no topo (cinza escuro). Conforme você adiciona eluente (solvente) à amostra, ele se divide em seus componentes (digamos que eles sejam coloridos de vermelho, amarelo e azul). Eles viajam em velocidades diferentes e emergem um de cada vez na parte inferior, onde você pode coletá-los em recipientes diferentes.

Cromatografia de gás

Até agora, consideramos a cromatografia de líquidos que passam por sólidos, mas uma das técnicas mais amplamente utilizadas é um tipo de cromatografia em coluna usando gases como o dispositivo móvel fase. A cromatografia gasosa é um tipo amplamente automatizado de análise química que você pode fazer com um equipamento sofisticado de laboratório chamado, não surpreendentemente, de máquina de cromatografia a gás.

Foto: a cromatografia de gás é amplamente automatizada, mas ainda assim é necessário um operador treinado para operar uma dessas máquinas. Foto por cortesia do Centro Espacial Kennedy da NASA (NASA-KSC).

Primeiro, uma pequena amostra da mistura de substâncias que está sendo estudada é colocada em uma seringa e injetada na máquina. Os componentes da mistura são aquecidos e evaporam instantaneamente. Em seguida, adicionamos um carreador (o eluente), que é simplesmente um gás neutro como hidrogênio ou hélio, projetado para ajudar os gases em nossa amostra a se moverem pela coluna. Nesse caso, a coluna é um tubo fino de vidro ou metal geralmente preenchido com um líquido que tem um alto ponto de ebulição (ou às vezes um gel ou um sólido adsorvente). À medida que a mistura viaja pela coluna, é adsorvida e separada em seus componentes. Cada componente emerge por sua vez do final da coluna e passa por um detector eletrônico (às vezes um espectrômetro de massa), que o identifica e imprime um pico em um gráfico. O gráfico final tem uma série de picos que correspondem a todas as substâncias na mistura. A cromatografia de gás às vezes é chamada de cromatografia de fase de vapor (VPC) ou cromatografia de partição gás-líquido (GLPC).