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APOSTILA
DE CROMATOGRAFIA
GASOSA
Versão 1.0
2
1. CROMATOGRAFIA
1.1 INTRODUÇÃO
A descoberta da cromatografia como uma técnica analítica é geralmente, atribuída
ao botânico russo M. Tswett o qual, no início deste século, conseguiu separar pigmentos
de cloroplastos contidos em folhas verdes de plantas utilizando um tubo de vidro cheio
com carbonato de cálcio. Apesar do fato de que D.T. Day separou frações de petróleo
utilizando esta técnica na mesma época, Tswett foi o primeiro a compreender e interpretar
o processo cromatográfico como hoje é aceito, empregando o termo cromatografia para
descrever as zonas coloridas que se moviam dentro da coluna de vidro.
1.2 DEFINIÇÕES
A expressão cromatografia abrange várias técnicas usadas para separar os
diversos componentes de uma solução. Apesar de muito diferentes entre si, todas essas
técnicas têm em comum a passagem da solução-problema, conduzida por um solvente
adequado, através de uma substância que é mantida fixa e que interage de maneiras
distintas com os diversos solutos, de forma que, quanto mais forte a interação, maior o
tempo gasto para eluir. São assim introduzidos alguns conceitos fundamentais:
• A substância mantida fixa, responsável pela separação dos diversos
componentes, é chamada de fase fixa ou estacionária;
• O conjunto solução-teste mais solvente, chama-se fase móvel;
pigmentos separados
éter de petróleo
CaCO3
mistura de de
pigmentos
Cromatografia =kroma [cor] + graph [escrever]
(grego)
3
• O solvente, responsável pelo transporte da amostra através da fase fixa, chama-
se eluente, quando se trata de um gás, é simplesmente gás de arraste;
• O tempo gasto por cada componente para atravessar toda a fase fixa é
chamado tempo de retenção (Tr);
Conforme se mudam as fases fixa e móvel, ou os equipamentos usados para
montar o sistema cromatográfico, a técnica recebe nomes diversos , ou seja, definen-se
diversos tipos de cromatografia, conforme se segue:
• Cromatografia de gás-sólido: a fase fixa é um sólido e a fase móvel, um gás. É
muitas vezes chamada simplesmente de cromatografia de gás, ou cromatografia
gasosa;
• Cromatografia de gás-líquido: a fase fixa é um líquido embebido num sólido
inerte e a fase móvel, um gás. É chamada também de cromatografia de
permeação em gel, ou simplesmente GPC (do inglês gel permeation
chromatography);
• Cromatografia de líquido-sólido: a fase fixa é um sólido e a fase móvel, um
líquido. É chamada simplesmente de cromatografia líquida;
• Cromatografia de líquido-líquido: a fase fixa é um líquido embebido num sólido
inerte e a fase móvel, um líquido. É também chamada de cromatografia de
partição.
É importante frisar que a cromatografia é essencialmente um método de separação.
Pode ser usada como técnica de análise quantitativa porque, mantidas as fases fixa e
móvel juntamente com as condições instrumentais, os tempos de retenção de um
componente são constantes. É necessário, portanto, conhecer o tempo de retenção de
cada componente que se deseja analisar, e se preparar um padrão com composição
semelhante à da amostra-problema.
2. TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS 2.1 Cromatografia em fase gasosa.
É um procedimento físico utilizado para separar uma amostra em seus
componentes individuais. A base para esta separação é a distribuição da amostra entre
duas fases - uma fase estacionária e uma fase gasosa móvel. A fase móvel é denominada
4
gás de arraste ou gás portador, uma vez que se trata de um gás inerte cuja finalidade é
transportar as moléculas a serem separadas, através da coluna.
De acordo com a natureza da fase estacionária, é possível dividir-se, para efeitos
didáticos, a cromatografia gasosa em: cromatografia gás-líquido (C.G.L.) e cromatografia
gás-sólido (C.G.S.).
No caso da cromatografia gás-sólido, C.G.S. a fase estacionária é um sólido de
grande área superficial, usualmente um adsorvente como carvão vegetal, sílica-gel, ou
peneira molecular (zeolita sintética). A adsorsão diferencial dos componentes da mistura a
ser separada sobre a superfície sólida é a base para a separação cromatográfica na
C.G.S. a qual é geralmente empregada na separação de gases como nitrogênio, oxigênio,
monóxido de carbono e outros.
Na cromatografia gás-líquido, C.G.L., a fase estacionária é uma película delgada, a
qual recobre um sólido inerte denominado suporte. A base para a separação
cromatográfica, neste caso, é a distribuição da amostra dentro e fora desta película, ou
seja, a partição da amostra entre a fase móvel e a fase líquida estacionária.
A fase estacionária encontra-se acondicionada dentro da coluna, através da qual o
gás de arraste flui continuamente. A amostra é introduzida na coluna através de um
injetor, onde o gás arrastará a amostra. As moléculas da amostra irão distribuir-se ao
equilibrar-se entre o gás de arraste e a fase líquida. As espécies mais solúveis na fase
líquida permanecerão menos tempo no gás de arraste em movimento e, como
conseqüência, irão deslocar-se mais lentamente através da coluna. Conectando-se um
detetor à saída da coluna, constata-se a eficiência da separação através do
cromatograma registrado. Depois de separados, os componentes serão identificados e
quantificados utilizando-se padrões adequados. Caso se encontre uma fase líquida que
apresente solubilidade seletiva para dois dados compostos, estes poderão ser separados
por cromatografia gás-líquido, devido à diferença de solubilidade na fase líquida.
Devido à grande diversidade de fases líquidas disponíveis, a cromatografia gás-
líquido torna-se a mais versátil e seletiva forma de cromatografia em fase gasosa. Isto
permite que sejam analisadas amostras sólidas, líquidas ou gasosas desde que sejam
voláteis ou possam ser volatilizadas sem sofrerem decomposição no cromatógrafo. Desta
forma é preferível a denominação cromatografia em fase gasosa uma vez que o processo
cromatográfico ocorre em fase gasosa, independente do estado físico inicial da amostra.
5
Separação de misturas por interação diferencial dos seus componentes entre uma FASE ESTACIONÁRIA (líquido ou
sólido) e uma FASE MÓVEL (gás).
CROMATOGRAFIAPrincípio Básico
FM = Líquido
FM = Gás
CromatografiaLíquida
CromatografiaGasosa (CG)
Em CG a FEpode ser:
Sólida
Líquida
CromatografiaGás-Sólido (CGS)
CromatografiaGás-Líquido (CGL)
6
2.2 Instrumentação
2.2.1 Gás de arraste
A função do gás de arraste é levar as moléculas da amostra a ser separada do
ponto de injeção até o detector, passando pela coluna onde a separação irá ocorrer.
Idealmente, deve apresentar as seguintes características: não interagir com a fase
estacionária nem com a amostra, ser barato e ser adequado ao detector em uso. Do
ponto de vista prático, este conjunto de condições não é fácil de ser encontrado: o gás de
arraste é, usualmente, escolhido a partir do detector empregado.
Além da adequação do detector, devem-se ponderar alguns outros fatores quando
da escolha do gás de arraste apropriado. O gás de arraste deve ser o mais puro
disponível no mercado e, ainda assim, deverá ser passado por dispositivos especiais para
1 - Reservatório de Gás e Controles de Vazão / Pressão. 2 - Injetor (Vaporizador) de Amostra. 3 - Coluna Cromatográfica e Forno da Coluna. 4 - Detector. 5 - Eletrônica de Tratamento (Amplificação) de Sinal. 6 - cromatograma (Registrador ou Computador).
reter possíveis impurezas como oxigênio, traços de água e compostos orgânicos
dissolvidos. Uma alternativa é colocar-se entre o tanque do gás de arraste e o
cromatógrafo uma coluna empacotada com peneira molecular e sílica gel.
Resumo
COMPATÍVEL COM DETECTOR Cada detecpara melhor fun
Seleção de Gases de Arrast
Fase Móvel em CG: NÃO interage com a amostra - apenas a carrega através da coluna. Assim é usualmente referida como GGÁÁSS DDEE AARRRRAASSTTEE
Requisitos:
INERTE Não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou superfícies do instrumento.
PURO Deve ser isento de impurezas que possam degradar a fase estacionária.
Impurezas típicas em gases e seus efeitos:
CUSTO Gases de altíssima
CU
STO
PUREZAA
BC
CU
STO
PUREZAA
BC
CU
STO
PUREZA
CU
STO
PUREZAA
BC
H
N2
N
oxida / hidroliza algumas FE incompatíveis com DCE
H2O, O2
hidrocarbonetos
ruído no sinal de DICtor demanda um gás de arraste específico cionamento.
e em Função do Detector:
pureza podem ser muito caros.
A = 99,995 % (4.5)B = 99,999 % (5.0)C = 99,9999 % (6.0)
A = 99,995 % (4.5)B = 99,999 % (5.0)C = 99,9999 % (6.0)
e , H2
DCT, H2
DIC2 (SS), Ar + 5% CH4
DCE7
8
2.2.2 Injetor
Existem dois sistemas para injeção de amostras; seringa e válvula. Para injeção de
amostras gasosas, a seringa utilizada deve ser do tipo denominada “GAS TIGHT”,
apresentando vedação especial para gases.
As válvulas são mais caras, porém apresentam a vantagem de permitirem maior
reprodutibilidade nas injeções. Adicionalmente são de fácil manipulação e permitem
automação do sistema com relativa facilidade. A amostra é empurrada por uma solução
saturada de cloreto de sódio, passando pelo “loop” de amostragem, de volume fixo, em
seguida passa por uma válvula de seis vias indo para a atmosfera. Girando-se, então, o
rotor da válvula, por um comando do cromatógrafo, o volume contido no “loop” é injetado
na coluna.
2.2.3 Introdução da Amostra
A obtenção de picos ideais em cromatografia gasosa é altamente dependente da
forma de se introduzir a amostra na coluna. Idealmente a amostra deveria ser injetada
instantaneamente, o que não tem sido possível até o momento com nenhum dos métodos
de injeção conhecidos. Uma forma de tentar contornar este problema é introduzir a
amostra na forma de uma banda, tão estreita quanto possível. A escolha apropriada das
condições de injeção dependem, em larga escala, do estado físico da amostra.
A grande maioria das amostra líquidas requer, para sua rápida volatilização, que a
temperatura do injetor esteja 20 a 30°C acima da temperatura de ebulição do componente
menos volátil. O elevado coeficiente de expansão dos líquidos, quando vaporizados,
permite que sejam injetados pequenos volumes, o que maximiza a resolução do sistema e
confere uma forma ideal aos picos eluídos.
Para a injeção de líquidos prefere-se, sem dúvida, o uso de seringas cujos volumes
são altamente flexíveis. Apesar de largamente difundido em cromatografia líquida, o uso
de válvulas para injeção de líquidos não se popularizou ainda na cromatografia gasosa.
Um dos prováveis fatores que contribuem para isto é a perda de reprodutibilidade e o
encurtamento do tempo de vida quando a válvula é operada em temperaturas superiores
a 150 °C o que limita, portanto, seu uso a baixas temperaturas.
9
2.2.4 Coluna A coluna é considerada o “coração do sistema cromatográfico”, uma vez que é nela
que a separação irá ocorrer. A escolha da coluna apropriada para uma dada separação é
de suma importância e, muitas vezes, difícil.
As colunas para cromatografia gasosa podem ser classificadas em dois grandes
grupos de acordo com o diâmetro interno: colunas empacotadas, geralmente com 2 a 4
mm de diâmetro interno, e colunas capilares tendo diâmetro interno igual ou inferior a 1
mm.
Para a análise de gases fixos (H2, N2, O2, CO, CO2) tradicionalmente são usadas
colunas empacotadas, feitas de aço inoxidável.
As dimensões ideais que uma coluna deve ter são determinadas pelo propósito do
experimento e da eficiência desejada na separação. As colunas analíticas empacotadas,
por exemplo, possuem entre 0,5 e 10 metros de extensão. O comprimento das colunas
capilares está acima de 25 m.
2.2.4.1 Colunas empacotadas
Nas colunas empacotadas, a FE líquida é depositada sob a forma de um filme fino
e uniforme sobre partículas de um suporte adequado. O suporte deve ser um sólido
poroso com grande área superficial, inerte e de boa resistência mecânica. O tamanho das
partículas e dos poros deve ser o mais uniforme possível. O material mais empregado
como suporte é a diatomite, esqueletos fósseis de algas microscópicas (diatomáceas),
compostos principalmente de SiO2 amorfa e traços de óxidos metálicos. Muitas vezes, o
material é submetido a tratamentos químicos para diminuir a sua atividade superficial, e
torná-lo mais inerte. A diatomite preparada para suporte de CG é comercializada com o
nome de "Chromosorb", dentre outros.
Para preparar uma coluna empacotada, o material de enchimento (FE sobre
suporte) é colocado da forma mais uniforme e compacta possível ("empacotado") em um
tubo de comprimento e diâmetro adequados. Os materiais mais usados para os tubos de
colunas são o aço inox e o vidro, sendo o primeiro preferido pelo manuseio mais fácil. Se
o material de enchimento não for colocado na coluna de forma compacta e uniforme, os
espaços vazios resultantes funcionarão como câmaras de diluição para a amostra. O
resultado serão picos mais largos e menor eficiência.
O tamanho da coluna é variável. Tipicamente são usadas colunas com diâmetros
internos de 1 mm a 4 mm e 1 m a 3 m de comprimento. Quanto maior a coluna, maior a
10
eficiência; entretanto, também aumenta o tempo de análise. Colunas muito longas
oferecem uma resistência muito alta à passagem de gás, exigindo pressões
excessivamente altas.
Além da natureza da FE e da qualidade do empacotamento, existem duas variáveis
importantes que influem no desempenho de uma coluna empacotada:
- A percentagem de FE no material de enchimento. A percentagem de FE sobre o suporte
é um parâmetro que deve ser rigidamente controlado. Se a quantidade de FE for muito
baixa, partes da superfície do suporte ficarão expostas à amostra, que poderá ser
adsorvida. O resultado é o alargamento ou deformação dos picos. Quanto mais FE, maior
a retenção. A seletividade também aumenta, porém às custas de aumento do tempo de
análise e diminuição da eficiência. Atualmente, colunas contendo de 2 % a 10 % de FE
são as mais usadas. Dificilmente são empregadas colunas com mais de 30 % de carga.
- O diâmetro das partículas do suporte. Quanto menor o diâmetro das partículas do
suporte, maior a eficiência da coluna. A uniformidade das partículas também é importante.
Recheios com partículas cuja distribuição de tamanho seja muito grande serão pouco
eficientes. Normalmente, empregam-se suportes com 80-100 mesh (149 µm a 177 µm de
diâmetro) ou 100-120 mesh (125 µm a 149 µm). Se for usado suporte com partículas
excessivamente finas, a resistência à passagem de gás será muito alta.
2.2.4.2 Colunas Capilares
Até o momento, discutiram-se sobre as colunas para cromatografia gasosa nas
quais o suporte sólido é recoberto por uma fina camada de fase líquida, sendo que este
conjunto é acondicionado de forma bastante coesa em um tubo cromatográfico. J.E.
Golay introduziu no final da década de 50, um novo conceito de usar colunas
"convencionais" com cerca de 4 mm de diâmetro interno e recheá-las com um suporte
sólido recoberto com uma fase líquida, como era comum na época, Golay preferiu usar
colunas com diâmetro capilar e recobrir a parede interna do tubo com um filme bastante
fino de fase líquida. Portanto, dispensou o uso do suporte sólido, fazendo com que o
interior do tubo capilar ficasse vazio, ou seja, tratava-se de uma coluna "aberta" com
apenas uma película da fase líquida recobrindo a parede interna. Estas colunas
demonstraram um aumento no poder de separação quando comparadas com as colunas
empacotadas convencionais, trazendo uma nova dimensão à cromatografia em fase
gasosa.
Nas colunas empacotadas, o processo cromatográfico é limitado principalmente
pela difusão lenta das moléculas ao redor das partículas do suporte e dentro de seus
11
poros. Ao usar uma coluna longa e de diâmetro interno estreito ao invés de uma coluna
empacotada, Golay conseguiu um "caminho aberto", sem restrições, para o gás de
arraste e as moléculas da amostra ao longo do tubo da coluna. Uma vez que agora a fase
líquida é distribuída na forma de um filme fino o qual recobre a parede interna da coluna,
a difusão das moléculas dentro e fora deste filme será muito maior do que no caso da
coluna empacotada onde o suporte sólido funciona como um "obstáculo" à difusão da
amostra e do gás de arraste.
A sua grande vantagem sobre as colunas empacotadas é que, pelo fato de serem
tubos abertos, podem ser feitas colunas capilares de grandes comprimentos. Como,
quanto maior o comprimento, mais pratos teóricos contém a coluna (e maior a sua
eficiência), colunas capilares são muito mais eficientes que as empacotadas.
Normalmente, encontram-se colunas de 5 m até 100 m, embora já tenha sido fabricada
uma coluna com 2175 m. Podem-se empregar tubos metálicos, de vidro ou de sílica
fundida, sendo os últimos atualmente os preferidos pela sua flexibilidade e inércia
química.
Nas colunas empacotadas, o desempenho é afetado pelo diâmetro e uniformidade
das partículas do recheio e pela carga de FE. Nas colunas capilares, são importantes o
diâmetro interno da coluna e a espessura do filme de FE. Quanto mais fina for a coluna,
mais eficiente ela será. Entretanto, colunas muito estreitas suportam pouca FE, o que
diminui a sua seletividade. Tipicamente, usam-se colunas com diâmetros internos entre
0,1 mm e 0,5 mm. A espessura do filme de FE equivale à percentagem de FE das colunas
empacotadas, de modo que quanto mais espesso for o filme, maior a retenção e a
seletividade. Filmes excessivamente espesso causam alargamento dos picos e grandes
tempos de análise. Normalmente, empregam-se filmes de 0,1 µm a 3,0 µm.
As FE são as mesmas usadas para colunas empacotadas. Muitas vezes, para
minimizar as perdas de fase por volatilização durante o uso, a FE é fixada às paredes do
tubo. Pode-se polimerizar parcialmente a fase após a deposição (fases imobilizadas) ou
então ligá-la quimicamente às paredes (fase ligada).
A capacidade de processamento de amostra das colunas capilares é menor que
aquela das empacotadas. Dependendo da coluna, ela pode ser saturada com
quantidades tão pequenas quanto 0,001 µl de amostra. Como a injeção direta de volumes
de amostra desta ordem de grandeza é inviável, deve-se recorrer ao artifício da divisão de
amostra na injeção. Porém, o uso de divisão de amostra apresenta alguns
inconvenientes. É difícil ajustar reprodutivelmente a razão de divisão (fração da amostra
injetada que entra na coluna), o que pode acarretar erros na análise quantitativa. Além
12
disso, amostras contendo constituintes com volatilidades muito diferentes podem ser
alteradas pela divisão: a fração da amostra que realmente vai para a coluna fica
enriquecida com os componentes menos voláteis.
Dada a grande eficiência das colunas capilares, podem ser realizadas separações
de misturas extremamente complexas: frações de petróleo, essências, amostras
biológicas, etc. No caso específico de análises de interesse ambiental (poluentes em
águas e ar, por exemplo), é quase que obrigatório o seu uso. A tendência atual é que a
maioria das análises seja feita com o uso de colunas capilares. Isto não significa que as
colunas empacotadas estão sendo abandonadas, porém o seu uso deve ficar restrito à
aplicações específicas.
2.2.3 Detectores
O detector é um dispositivo que indica e quantifica os componentes separados pela
coluna. Um grande número de detectores tem sido descritos e usados em CG. Existem,
entretanto, algumas características básicas comuns para descrever seu desempenho:
- Seletividade. Alguns detectores apresentam resposta para qualquer substância
diferente do gás de arraste que passe por ele. Estes são os chamados detectores
universais. Por outro lado, existem detectores que respondem somente a compostos que
contenham um determinado elemento químico em sua estrutura, que são os detectores
específicos. Entre estes dois extremos, alguns detectores respondem a certas classes de
compostos (detectores seletivos).
- Ruído. São os desvios e oscilações na linha de base (sinal do detector quando só
passa o gás de arraste). Pode ser causado por problemas eletrônicos, impurezas e
sujeiras nos gases e no detector, etc. Por melhor que seja o funcionamento do sistema,
sempre existe ruído.
- Tipo de Resposta. Alguns detectores apresentam um sinal que é proporcional à
concentração do soluto no gás de arraste; em outros, o sinal é proporcional à taxa de
entrada de massa do soluto no detector. Isto depende do mecanismo de funcionamento
de cada detector.
- Quantidade Mínima Detectável (QMD). É a quantidade de amostra mínima para
gerar um sinal duas vezes mais intenso que o ruído. É uma característica intrínseca do
detector. Quanto menor a QMD, mais sensível o detector.
- Fator de Resposta. É a intensidade de sinal gerado por uma determinada massa
de soluto, que depende do detector e do composto estudado. Pode ser visualizado como
13
a inclinação da reta que correlaciona o sinal com a massa de um soluto (curva de
calibração). Quanto maior o fator de resposta, mais confiável a análise quantitativa.
- Faixa Linear Dinâmica. É a razão entre a menor e a maior massa entre as quais o
fator de resposta de um detector para um soluto é constante, isto é, onde a curva de
calibração é linear. Os dois detectores mais significativos em CG são o TCD (Thermal
Conductivity Detector) ou Detector por Condutividade Térmica (DCT) e o FID (Flame
Ionization Detector) ou Detector por Ionização em Chama (DIC).
2.2.3.1 Detector por Condutividade Térmica
O funcionamento do DCT é baseado no fato de que a velocidade de perda de calor
de um corpo quente para um corpo mais frio é proporcional, dentre outros fatores, à
condutividade térmica do gás que separa estes corpos. Um filamento metálico muito fino
(de W, Au ou liga W-Re) é aquecido pela passagem de uma corrente elétrica constante.
Este filamento fica montado dentro de um orifício em um bloco metálico (cela), aquecido à
uma temperatura mais baixa que aquela do filamento, por onde o gás de arraste
proveniente da coluna passa continuamente (Figura 3). Enquanto passar gás de arraste
puro pela cela, a taxa de perda de calor do filamento para o bloco é constante e a
temperatura do filamento não varia. Quando um componente é eluido da coluna, ele sai
misturado com o gás de arraste e passa pelo detector. Se a condutividade desta mistura
for diferente daquela do gás de arraste puro, o filamento passa a perder calor para o bloco
numa taxa diferente daquela do equilíbrio. Por exemplo, se a taxa de perda de calor
diminuir, o filamento se aquece quando a amostra é eluida. O aquecimento do filamento
causa uma variação na sua resistência elétrica e a resistividade de um metal aumenta
com a temperatura. O filamento é montado em um circuito de ponte de Wheatstone, que
converte a variação na resistência elétrica do filamento numa variação de voltagem, que é
coletada em um registrador gerando o cromatograma.
Figura 3 - Cela de um detector de condutividade térmica.
14
O DCT é um detector universal, sensível à concentração do soluto no gás de
arraste. Geralmente, quando se usa DCT, o gás de arraste é He ou H2. Pelo fato destes
gases terem condutividades térmicas altíssimas, as misturas gás de arraste mais o soluto
sempre terão condutividades térmicas menores que a do gás de arraste puro, o que
impede sinais negativos, além de se obter maiores fatores de resposta.
Entretanto, ele é considerado um detector pouco sensível. A QMD de um modelo
moderno, para propano, é de 400 pg/ml de gás de arraste, com faixa linear de 106.
Apesar disso, o fato de ser universal, barato e de operação simples, o faz extremamente
útil para análises que não necessitem de alta sensibilidade.
2.2.3.2 Detector por ionização de chama
Durante a queima de um composto orgânico, são formados diversos íons e como
consequência, a chama resultante torna-se condutora de eletricidade. O funcionamento
do DIC baseia-se neste fenômeno. O gás de arraste saindo da coluna cromatográfica é
misturado com H2 e queimado com ar ou O2. A chama resultante fica contida entre dois
eletrodos, polarizados por uma voltagem constante (Figura 4). Como a chama de H2
forma poucos íons, ela é um mau condutor elétrico e quase nenhuma corrente passa
entre os eletrodos. Ao eluir um composto orgânico, ele é queimado e são formados íons
na chama, que passa a conduzir corrente elétrica. A corrente elétrica resultante, da ordem
de pA, é amplificada e constitui o sinal cromatográfico.
Figura 4 - Cela de um detector por ionização de chama.
Quase todos compostos orgânicos podem ser detectados pelo DIC. Apenas
substâncias não inflamáveis (CCl4, H2O) ou algumas poucas que não formam íons na
15
chama (HCOOH) não dão sinal. Assim, ele é um detector praticamente universal. De um
modo geral, quanto ligações C-H tiver o composto, maior a sua resposta (maior
sensibilidade).
Ele é muito mais sensível que o DCT, pois dependendo do composto, podem ser
detectados entre 10 pg e 400 pg, com faixa linear dinâmica de 107. Provavelmente é o
detector mais usado em CG.
A CG é uma técnica eminentemente quantitativa. O princípio básico da
quantificação é que a área dos picos registradas no cromatograma é proporcional à
massa do composto injetada. Assim, é fundamental para a confiabilidade da análise que a
área dos picos seja medida a mais exata e reprodutível possível. Existem vários modos
de se medir a área de um pico cromatográfico
- Técnicas Manuais. Quando o cromatograma é coletado por um registrador
analógico, usualmente a área dos picos é medida manualmente. O procedimento mais
empregado consiste em supor que o pico cromatográfico se aproxima de um triângulo
isósceles. Mede-se a altura do pico (h) e a sua largura de base (wb) ou à meia-altura (wh),
e calcula-se a área pelas fórmulas usadas para cálculo de área de triângulo:
ou
A conveniência de se usar uma ou outra forma depende da largura do pico, da
assimetria, etc. Pode-se também substituir a área pela altura do pico. Isto só é possível
para picos estreitos e simétricos.
- Integradores Eletrônicos. Integradores são dispositivos baseados em
microprocessadores que coletam o sinal cromatográfico, digitalizam-no (transformam o
sinal elétrico em números), detectam a presença de picos e calculam a sua área.
Integradores são muito mais precisos e rápidos que qualquer método manual de medida,
desde que empregados convenientemente. Embora sejam dispositivos caros, quando é
necessária rapidez na produção de resultados, o seu uso é quase mandatório.
- Computadores. O integrador pode ser substituído por um computador, desde que
este tenha um dispositivo para converter o sinal elétrico em números que possam ser
guardados em memória (conversor analógico-digital), e se disponha de programas
adequados para fazer a análise do cromatograma digitalizado. O custo de um computador
com os acessórios necessários para coletar e analisar cromatogramas é, via de regra,
16
inferior ao de um bom integrador. Além disso, com um software e operação adequada,
pode fornecer resultados mais confiáveis que este último.
Qualquer que seja o modo usado para medir a área dos picos, o procedimento
geral de uma análise quantitativa por CG envolve a obtenção do cromatograma da
amostra, a medida da área dos picos de interesse e o cálculo da massa correspondente a
cada um dos picos. Este cálculo deve ser feito empregando uma curva de calibração: um
gráfico correlacionando a área do pico com a massa do composto. A curva de calibração
é obtida analisando padrões contendo massas conhecidas dos compostos a serem
quantificados. Para cada substância, deve ser feita uma curva de calibração própria, já
que cada composto responde de maneira diferente ao detector.
O esquema geral proposto acima é chamado de padronização externa. Como é
muito difícil conseguir boa reprodutibilidade entre injeções diferentes, ele é muitas vezes
sujeito à grande imprecisão e inexatidão. Para contornar este problema, pode-se usar a
chamada padronização interna, onde a cada solução a ser injetada adiciona-se uma
quantidade exatamente igual de um composto que seja separável dos componentes da
amostra, e que não exista nela (padrão interno). Como para todas as soluções, tanto das
amostras como dos padrões existe a mesma massa do padrão interno, a área do seu pico
deverá ser a mesma. Este fato faz com que este pico possa ser usado para corrigir a área
dos picos dos constituintes da amostra e dos padrões, eliminando-se, pelo menos
parcialmente muitas deficiências da injeção.
17
Anexos
Cromatogramas (cromatografia gasosa)
18