Explicamos o que é cromatografia, como ela é usada para separar misturas, quais são suas fases, quais tipos existem e exemplos.
O que é cromatografia?
A cromatografia é um método de separação de mistura complexo, que é amplamente utilizado em vários ramos do Ciência. Ele pode ser usado para quantificar, identificar e separar os componentes de uma mistura. Para isso, utiliza o princípio da retenção seletiva, que consiste no comportamento diferenciado dos componentes de um mistura em um suporte específico (como um papel, um gás, um líquido, uma resina) e uma fase líquida ou gasosa que flui através do suporte.
Dessa forma, a cromatografia emprega várias técnicas que aproveitam as diferenças na taxa de retenção de cada componente, podendo separá-los, identificá-los e quantificá-los.
Em muitos casos, a chave adsorção (diferente do absorção, que se refere à difusão de um componente de uma fase para outra), conceito que se refere ao processo pelo qual as partículas são retidas em uma superfície. De acordo com a diferença nas taxas de adsorção em um suporte e a afinidade por esse suporte dos componentes da mistura, eles podem ser separados e então quantificados ou identificados.
Em geral, todos os tipos de cromatografia dependem de vários instrumentos, compostos químicos e determinado tecnologia. Devido a isso, é importante conhecer alguns conceitos a fim de compreender o funcionamento das técnicas cromatográficas:
- Fase estacionária. É uma substância que permanece imóvel enquanto a cromatografia está em execução.
- Na fase móvel. É a substância que se move durante a cromatografia. Pode ser um líquido ou um gás. A amostra contendo o analito é administrada na fase móvel.
- Analitos. São as substâncias que vão ser separadas, quantificadas e / ou identificadas por cromatografia, ou seja, são as substâncias que vão ser analisadas.
- Mostra. É a mistura a ser analisada. Pode ser constituído por um ou mais analitos e outros componentes que podem não ser de interesse, dos quais os analitos serão separados.
- Tempo de espera. É o tempo que leva para um analito passar da coluna ou sistema através do qual passa a fase móvel, para o detector (equipamento que pode dar um sinal de detecção usando alguma propriedade do analito).
- Seletividade. É a capacidade de diferenciar cada componente da mistura.
- Eluent Também se refere à fase móvel à medida que sai da coluna cromatográfica.
O método cromatográfico consiste na inoculação de uma amostra em fase estacionária ou móvel (dependendo do tipo de técnica cromatográfica). Então, se, por exemplo, a fase móvel é aquela que contém a amostra, ela passa por uma determinada fase estacionária.
A separação dos analitos dependerá da afinidade de cada um dos componentes tanto para a fase estacionária quanto para a fase móvel. Dependendo de sua natureza, alguns substâncias eles tenderão a se mover com a fase móvel e outros a permanecer na fase estacionária.
Tipos de cromatografia
Dependendo da tecnologia utilizada, da natureza do suporte (fase estacionária) e da substância móvel (fase móvel), os seguintes tipos de cromatografia podem ser diferenciados:
- Cromatografia em papel. A fase estacionária é composta por uma tira de papel de filtro. A amostra a ser analisada é colocada como uma gota em uma das pontas do papel. Em seguida, a tira de papel é imersa em um recipiente onde fica a fase móvel, levando em consideração que a extremidade onde a amostra é colocada fica no fundo do papel. A fase móvel sobe por capilaridade, arrastando consigo a amostra e separando cada componente de acordo com sua afinidade com a fase estacionária. Este tipo de cromatografia é usado principalmente quando cada componente da amostra tem um cor diferentes, então você pode ver a exibição de cores no papel para identificá-los.
- Cromatografia de camada fina. O funcionamento desta técnica é semelhante ao da cromatografia em papel, mas neste caso a fase estacionária é construída depositando uma resina polar (quase sempre sílica gel) sobre uma placa de vidro ou alumínio. Uma certa quantidade da amostra é colocada a 1cm da borda inferior da placa. Esta placa é então imersa, lembrando que a extremidade que contém a amostra deve estar abaixada, em um recipiente que contém a fase móvel. A fase móvel sobe por ação capilar, separando os componentes da amostra.
- Cromatografia em coluna. A fase estacionária é colocada dentro de uma coluna que pode ser de vidro ou aço inoxidável, entre outros materiais. A fase móvel pode ser líquida ou gasosa. A amostra é colocada no topo da coluna e pode descer com a fase móvel usando o gravidade. Assim, a cromatografia em coluna pode ser classificada como:
- Cromatografia sólido-líquido. A fase estacionária é sólido e o celular é líquido.
- Cromatografia líquido-líquido. Ambas as fases são líquido.
- Cromatografia líquido-gasosa. A fase estacionária é líquida e a fase móvel é refrigerante.
- Cromatografia de gás sólido. A fase estacionária é sólida e o móvel é gasoso.
Por outro lado, levando em consideração o tipo de interação do analito entre as fases estacionária e móvel, temos os seguintes tipos de cromatografia:
- Cromatografia de adsorção. Nesse tipo de cromatografia, a fase estacionária é sólida, enquanto a fase móvel é líquida. A substância que forma a fase estacionária pode ser alumina (Al2O3), sílica (SiO2) ou resinas de troca iônica (matrizes que possuem sítios eletrostaticamente ativos, devido aos quais o analito é retido nelas por interação eletrostática). A fase móvel pode ser composta por um solvente ou uma mistura de solventes. Alguns componentes da mistura serão retidos com maior força do que outros, desta forma ocorre a separação.
- Cromatografia de partição. Ocorre quando a separação dos analitos da mistura ocorre devido a diferenças em suas solubilidades ou polaridades entre a fase estacionária e a fase móvel, sendo ambas as fases líquidas imiscíveis. A tecnologia das fases estacionárias avançou e já existem variedades de líquidos embutidos em sólidos e resinas que são utilizados para esse fim. Nesse sentido, existem dois tipos de cormatografia em função da polaridade da fase estacionária e da fase móvel:
- Em fase normal. A fase estacionária é polar e a fase móvel é apolar.
- Em fase reversa. A fase estacionária é apolar e a fase móvel é polar.
- Cromatografia de troca iônica. Quando a fase estacionária é sólida e possui grupos funcionais ionizáveis, ou seja, carregados, que são capazes de trocar sua carga com o analito. Pode ser classificado em:
- Cromatografia de troca catiônica. A fase estacionária contém grupos funcionais carregados negativamente, portanto, retém cátions (carregados positivamente).
- Cromatografia de troca aniônica. A fase estacionária contém grupos funcionais carregados positivamente, retendo assim os ânions (carregados negativamente).
- Cromatografia de exclusão de tamanho. A fase estacionária é um material poroso por onde eluem os analitos, dependendo de seus tamanhos. Neste tipo de cromatografia não há nenhum tipo de interação física ou química entre os analitos e a fase estacionária. Os analitos maiores eluem primeiro, ou seja, não são retidos na fase estacionária. Enquanto os analitos menores ficam presos nos poros da fase estacionária e saem enquanto a fase móvel (líquida) passa.
Com o avanço de conhecimento e tecnologia, as técnicas cromatográficas foram se aprimorando e a cada vez foi possível separar, identificar e quantificar com maior precisão as substâncias presentes em uma mistura. Dois exemplos de cromatografia avançada são HPLC (Cromatografia Líquida de Alto Desempenho) e GC (Cromatografia Gasosa).
- HPLC. É uma espécie de coluna cromatográfica, mas cuja fase móvel é bombeada a altas pressões através da fase estacionária no interior da coluna. A aplicação de alta pressão reduz a difusão dos analitos pela fase estacionária, obtendo melhores resultados, além de reduzir os tempos de trabalho.
- GC. A fase móvel é um gás e a fase estacionária pode ser sólida ou líquida. A amostra se volatiliza antes de ser injetada na coluna cromatográfica, pois deve ser gasosa para que o gás carreador possa transportá-la.
Exemplos de cromatografia
Alguns exemplos do dia a dia da aplicação da cromatografia são:
- Vinho derramado sobre uma toalha de mesa branca. Um acidente na hora do jantar nos permitirá observar, quando o vinho seca pelo contato com o ar, as várias substâncias que o compõem. Cada um tingirá o branco do tecido em um tom ou cor diferente, podendo ser identificados separadamente, o que normalmente seria impossível.
- Análise de sangue. A cromatografia de amostras de sangue é freqüentemente realizada para identificar as substâncias nele contidas, que normalmente são imperceptíveis por se tratar de uma mistura muito complexa. Para isso, a cor que o sangue reflete em um suporte ou submetido a um leve específico.
- Testes de urina. Como o sangue, a urina é uma mistura de vários compostos, alguns sólidos e outros líquidos, cuja presença ou ausência pode revelar detalhes sobre como o corpo funciona. A separação cromatográfica pode ser realizada para detectar resíduos incomuns, como sangue, sais, glicose ou substâncias ilegais.
- Revisão de uma cena de crime. Algo que muitas vezes vemos em filmes: pesquisadores pegam tecidos, fibras, tecidos ou outros suportes e observam a separação por aderência das diferentes substâncias derramadas sobre eles, como sêmen ou sangue, mesmo que a olho nu possam passar despercebidos.
- Verificações sanitárias de alimentos. Supondo que especialistas em Comida conhecer a reação dos componentes dos alimentos quando submetidos a um espectro cromatográfico, esta técnica pode ser usada para detalhar em uma amostra se há algum tipo de substância imprópria nos mesmos, um produto de agentes microbianos ou algum tipo de poluição, antes ele produtos vá ao mercado e coloque risco a Saúde da gente.