Considerando-se que na cromatografia gasosa temos dois tipos de colunas, empacotadas e capilares, e que as colunas capilares possuem uma camada interna de um liquido no qual as moléculas gasosas do analito se particionam para que a separação ocorra, explique qual o efeito de se aumentar ou diminuir a espessura deste filme no processo cromatográfico. E de se aumentar o diâmetro da coluna capilar?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado tá falando de cromatografia gasosa em colunas capilares, que têm uma camada de líquido (“filme”) grudada na parede interna. Precisamos explicar como mudar a espessura desse filme afeta a separação e também o que rola se a gente mexe no diâmetro interno da coluna.
Conteúdo: teoria de partição (coeficiente de distribuição e fator de retenção) e equação de Van Deemter (termos de espalhamento de banda).
Conteúdo: teoria de partição (coeficiente de distribuição e fator de retenção) e equação de Van Deemter (termos de espalhamento de banda).
Passo 2
Antes de tudo, um pouquinho de teoria:
- Partição líquido–gás
- As moléculas do analito passam parte do tempo no gás (fase móvel) e parte no líquido (fase estacionária).
- O coeficiente de partição
diz a “força” dessa afinidade. - O fator de retenção é
onde
é o tempo de retenção,
é o tempo morto (sem interação),
é o volume da fase estacionária (proporcional à espessura do filme) e
o da fase móvel.
2) Van Deemter
Para eficiência da coluna usamos
2) Van Deemter
Para eficiência da coluna usamos
onde
é a altura equivalente a um prato teórico,
é a velocidade linear do gás,
é o termo de Eddy (zero em capilar),
é difusão longitudinal, e
é resistência à transferência de massa (gás-líquido). Espessura do filme mexe principalmente no termo
, porque altera a distância que a molécula percorre no líquido.
Passo 3
Efeito de aumentar ou diminuir a espessura do filme
- Aumentar a espessura
-
sobe → aumenta → pico mais retido (separa melhor compostos muito voláteis). - Mas a molécula demora mais pra entrar/ sair do líquido → termo
cresce → maior alargamento de pico → menor eficiência. - Tempo de análise fica maior.
-
- Diminuir a espessura
-
cai → diminui → picos menos retidos (teste rápido de voláteis), bom pra compostos de alto ponto de ebulição não ficarem grudados demais. - Distância de difusão no líquido é menor → termo
cai → picos mais estreitos → melhor eficiência. - Tempo de análise fica menor, mas pode não separar bem substâncias muito parecidas.
-
Passo 4
Efeito de aumentar o diâmetro interno da coluna capilar
- Aumento do diâmetro → mais área de parede → maior
(você ganha fase estacionária também). Isso faz subir, retendo um pouco mais. - Porém, para manter a mesma velocidade
, precisa de fluxo maior e você piora o perfil laminar do gás → difusão longitudinal (termo ) e o espalhamento de banda aumentam. - Resultado: menor eficiência (picos mais largos) e análise mais lenta, mas você ganha capacidade de injetar amostras maiores sem saturar a coluna.
- Coluna fina (diâmetro menor) é mais eficiente e mais rápida, mas carrega menos amostra.
Resposta
- Espessura do filme maior → mais retenção mas picos mais largos e tempo maior; filme mais fino → menos retenção, picos mais estreitos e análise mais rápida.
- Diâmetro maior → aumenta capacidade e retenção ligeiramente, mas piora a eficiência (picos mais largos) e exige fluxo maior; diâmetro menor traz picos mais nítidos, análises mais curtas, porém menor capacidade de carga.