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).

Passo 2

Antes de tudo, um pouquinho de teoria:
  1. 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 k' = tr - t0t0 = K,VsVm, diz a “força” dessa afinidade.
  • O fator de retenção é
H = A + Bu + C,u,
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
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.

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