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Cromatografia

A cromatografia é uma técnica de separação baseada na retenção seletiva dos componentes da mistra.

Profissional da área de química operando um aparelho de cromatografia de alta performance (Clae).
Profissional da área de química operando um aparelho de cromatografia de alta performance (Clae).
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A cromatografia é uma técnica de separação em que as substâncias são separadas de acordo com sua afinidade com duas fases presentes no método: uma fase fixa, chamada de estacionária, e outra fase móvel, a qual flui para um ponto específico do sistema. Tal técnica, de grande utilização, permite também a identificação e o isolamento das substâncias presentes na mistura.

Essa técnica apresenta, basicamente, dois tipos: em camada delgada e em coluna. Dentro da cromatografia em coluna estão técnicas mais modernas, como a cromatografia líquida de alta perfomance (Clae) e a cromatografia gasosa. Ambas têm sido muito empregadas em métodos de separação e identificação de componentes na indústria química.

Leia também: Tamisação, ventilação e imantação — técnicas de separação de misturas heterogêneas

Tópicos deste artigo

Resumo sobre cromatografia

  • A cromatografia é um método físico de separação de misturas em que os componentes são dispostos em uma fase fixa e outra fase móvel, a qual é direcionada para um ponto específico.

  • A fase fixa da cromatografia é chamada de fase estacionária.

  • A cromatografia permite, além da separação dos componentes, isolar e identificar componentes da mistura.

  • Para ocorrer a separação, a fase móvel deve ter contato com a fase estacionária. Dessa forma, os componentes se separam de acordo com suas afinidades com cada fase.

  • Basicamente, existem dois tipos de cromatografia: em camada delgada e em coluna.

  • A cromatografia em coluna pode ter uma fase móvel líquida ou gasosa.

Para que serve a cromatografia?

A cromatografia é um método físico de separação de misturas em que os componentes a serem separados são distribuídos em duas fases distintas, sendo uma destas chamada de estacionária (fixa) e a outra chamada de móvel, a qual se moverá em uma direção definida. As substâncias, antes misturadas, se distribuirão por essas fases, demonstrando a separação.

Essa técnica não só permite separar os componentes da mistura, mas também isolar e, muitas das vezes, identificar componentes pertencentes à mistura. Por vezes, a separação feita pela cromatografia não é passível de ser realizada com outro método e, por isso, mostra-se como uma técnica de ampla utilização em diversos ramos da ciência.

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Como ocorre a cromatografia?

Embora existam muitos tipos de cromatografia, toda técnica cromatográfica está baseada no princípio de retenção seletiva. No caso, a mistura é aplicada na fase estacionária e, posteriormente, a fase móvel é colocada. Ao entrar em contato, a fase móvel arrasta os componentes e, devido às diferentes afinidades que as substâncias da mistura possuem com a fase estacionária, obtém-se uma separação. Ou seja, os componentes da mistura que possuírem maior afinidade com a fase móvel serão carregados por esta com maior mobilidade, enquanto os que tiverem menor afinidade com a fase móvel apresentarão baixa mobilidade.

Esquema ilustrativo de um exemplo de uma cromatografia em papel.
Esquema ilustrativo de um exemplo de uma cromatografia em papel.

Na imagem acima, a fase móvel é composta por um solvente líquido, o qual ascende por capilaridade em um papel, que desempenha o papel de fase estacionária. A amostra, após interação com o solvente, separa-se. Quanto mais percorrer o componente, maior será sua interação com a fase móvel.

A fase estacionária pode consistir em um sólido ou um líquido fixado em um sólido ou em um gel, permitindo o empacotamento em coluna ou por meio da distribuição em uma película, um vidro ou uma lâmina. Já a fase móvel consiste em um fluido, o qual pode ser líquido ou gasoso.

Leia também: Separação magnética, destilação simples e evaporação — técnicas para isolar componentes

Tipos de cromatografia

Basicamente, existem dois tipos de cromatografia: a cromatografia em camada delgada (CCD) e a cromatografia em coluna. Mais detalhes de ambas serão elencados a seguir.

  • Cromatografia em camada delgada

Também chamada de cromatografia planar, nessa modalidade a fase estacionária está adsorvida sobre uma superfície plana. Entre suas vantagens estão o baixo custo, a velocidade na separação, além da facilidade de repetição, execução e compreensão.

Em geral, a fase estacionária consiste em um adsorvente polar (como sílica, alumina, celulose e poliamida), o qual adere à superfície de uma placa (na maioria das vezes, de vidro). Contudo, já há a comercialização de placas prontas, em que o material adsorvente é fixado em outros materiais, como alumínio, o que resulta em um material mais uniforme e com espessuras diferentes, garantindo uma separação mais satisfatória.

Sendo a fase estacionária de natureza polar, é interessante que a fase móvel tenha caráter antagônico, ou seja, apolar ou muito pouco polar. Contudo, a seleção da fase móvel não é muito simples, necessitando de análises prévias para haver uma boa separação dos componentes.

Abaixo, temos o resultado de uma cromatografia em camada delgada. Perceba os componentes separados ao longo da placa. O que percorreu um menor caminho possui uma maior afinidade com a fase estacionária.

Resultado de uma cromatografia em camada delgada.
Resultado de uma cromatografia em camada delgada.
  • Cromatografia em coluna

Nesse caso, a fase estacionária é colocada em um tubo cilíndrico. O diâmetro do tubo dependerá do rigor técnico a ser adotado na separação. A fase móvel, também chamada de eluente, passa pela fase estacionária e pode estar no estado líquido ou gasoso. Ao sair da coluna, o eluente é chamado de eluato.

Nessa técnica, a amostra é aplicada no topo da coluna. Já a fase móvel pode ser colocada de duas formas: formando uma pasta com a fase estacionária, o que é conhecido como enchimento da coluna por via úmida, ou aplicação direta sobre a amostra, o que é conhecido como enchimento de coluna por via seca. O primeiro componente a chegar à base da coluna (que elui primeiro) é aquele que possui maior afinidade com a fase móvel.

Demonstração de uma cromatografia em coluna
Demonstração de uma cromatografia em coluna. O componente C, o primeiro a eluir, é o que possui maior afinidade com a fase móvel aplicada.

Dentro da cromatografia em coluna com eluente líquido, há a chamada cromatografia líquida de alta eficiência (Clae, ou HPLC, que vem do inglês high performance liquid chromatography). Na Clae são utilizadas colunas metálicas, além de altas pressões sobre a fase móvel e temperaturas um pouco acima da temperatura ambiente. Ultimamente, tem-se acoplado os aparelhos de Clae aos espectrômetros de massa. Tais espectrômetros possuem a função de aumentar a confiabilidade da separação cromatográfica, pois eles permitem confirmar a identidade das substâncias separadas, além de quantificá-las.

A identificação de substâncias pela cromatografia era mais difícil sem a utilização do espectrômetro de massa, pois era feita considerando-se basicamente o tempo de retenção, algo que não é particular de um composto (outros compostos podem apresentar o mesmo tempo de retenção).

Veja um aparelho de Clae a seguir. As garrafas, acima, consistem na fase móvel. Nos níveis abaixo estão a bomba de alta pressão e a coluna com fase estacionária. No fim, há um detector.

Aparelho de cromatografia líquida de alta eficiência (Clae).
Aparelho de cromatografia líquida de alta eficiência (Clae).

Na cromatografia gasosa (CG), é utilizado um gás de arraste inerte, como um gás nobre ou nitrogênio, como fase móvel. A fase estacionária pode ser um sólido ou um líquido não volátil. Já os componentes a serem separados consistem em gases ou líquidos voláteis.

A coluna é um capilar, de diâmetro menor que 1 milímetro, mas com comprimento longo, na faixa de 25 a 30 metros. A técnica permite a separação de dezenas substâncias de uma mesma amostra. Assim como a Clae, também é comum um espectrômetro de massa ser acoplado a um aparelho de CG.

Veja a seguir a representação tridimensional de um aparelho de cromatografia gasosa. O gás de arraste se encontra no cilindro, enquanto a amostra é injetada pela seringa. O tubo verde enrolado consiste na coluna, a qual está ligada a um detector.

Representação tridimensional de um aparelho de cromatografia gasosa.
Representação tridimensional de um aparelho de cromatografia gasosa.

Exercícios resolvidos sobre cromatografia

Questão 1

(Uerj 2018) A cromatografia é uma técnica de separação de substâncias orgânicas por meio da polaridade das suas moléculas. Admita que um corante natural foi analisado por essa técnica e que sua composição apresenta as seguintes substâncias:

Fórmula estrutural de substâncias contidas em corante — questão UERJ 2018

Após a separação cromatográfica, as moléculas do corante se distribuíram em duas fases: na primeira, identificaram-se as moléculas com grupamentos polares; na segunda, a molécula apolar.

A substância presente na segunda fase é indicada por:

(A) I

(B) II

(C) III

(D) IV

Resposta: Letra A.

A molécula apolar é aquela que possui o menor número de átomos ou grupos com átomos muito eletronegativos. Nesse caso, a molécula que atende melhor a esse critério é a molécula I.

Questão 2

(Enem 2017) A cromatografia em papel é um método de separação que se baseia na migração diferencial dos componentes de uma mistura entre duas fases imiscíveis. Os componentes da amostra são separados entre a fase estacionária e a fase móvel em movimento no papel. A fase estacionária consiste em celulose praticamente pura, que pode absorver até 22% de água. É a água absorvida que funciona como fase estacionária líquida e que interage com a fase móvel, também líquida (partição líquido-líquido). Os componentes capazes de formar interações intermoleculares mais fortes com a fase estacionária migram mais lentamente.

Uma mistura de hexano com 5% (V/V) de acetona foi utilizada como fase móvel na separação dos componentes de um extrato vegetal obtido de pimentões. Considere que esse extrato contém as substâncias representadas.

Fórmulas estruturais de substâncias obtidas por meio de extrato vegetal de pimentões — questão Enem 2017

RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Análise de pigmentos de pimentões por cromatografia em papel. Química Nova na Escola, n. 29, ago. 2008 (adaptado).

A substância presente na mistura que migra mais lentamente é o(a)

A) licopeno.

B) α-caroteno.

C) γ-caroteno.

D) capsorubina.

E) α-criptoxantina.

Resposta: Letra D.

Migrará mais lentamente a molécula que tiver maior interação com a celulose (fase estacionária e de caráter polar, já que possui 22% de água). Assim, dentre as moléculas, a de maior caráter polar é a capsorubina, visto que apresenta um maior número de átomos ou grupo de átomos com alta eletronegatividade.

 

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química

Escritor do artigo
Escrito por: Stéfano Araújo Novais Stéfano Araújo Novais, além de pai da Celina, é também professor de Química da rede privada de ensino do Rio de Janeiro. É bacharel em Química Industrial pela Universidade Federal Fluminense (UFF) e mestre em Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

NOVAIS, Stéfano Araújo. "Cromatografia"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cromatografia.htm. Acesso em 19 de maio de 2024.

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