Imagine uma mistura de bifenila, ácido benzóico e álcool benzílico. Prediga a ordem de eluição dos componentes desta mistura. Imagine que a cromatografia é feita em uma coluna de sílica e que o sistema de solventes é baseado no ciclo-hexano, com uma proporção crescente de cloreto de metileno sendo progressivamente adicionada.
Passo 1
O enunciado pede que eu preveja a ordem de eluição de uma mistura contendo bifenila, ácido benzóico e álcool benzílico em cromatografia em coluna feita com sílica (fase estacionária) usando um sistema de solventes à base de ciclo-hexano ao qual se adiciona progressivamente cloreto de metileno (
dicloro-metano
como solvente mais polar. Informações relevantes fornecidas:
- Componentes da mistura: bifenila; ácido benzóico; álcool benzílico.
- Fase estacionária: sílica (coluna de sílica).
- Fase móvel: inicialmente ciclo-hexano (muito apolar), com proporção crescente de cloreto de metileno (mais polar que o ciclo-hexano).
- Objetivo: determinar a ordem em que os compostos saem da coluna (eluem) conforme aumenta a polaridade do eluente.
Passo 2
O que significa “sílica” como fase estacionária e por que isso importa?
A sílica é polar e contém grupos silanol na superfície, que podem ser representados genericamente como . Esses grupos interagem com solutos por forças polares: ligações de hidrogênio, dipolo–dipolo e interações eletrostáticas fracas. Na cromatografia em fase normal (sílica + eluente apolar), os compostos polares ficam mais fortemente retidos porque interagem mais com a superfície polar da sílica; compostos apolares interagem pouco e passam pela coluna primeiro.
A sílica é polar e contém grupos silanol na superfície, que podem ser representados genericamente como
Passo 3
Como o sistema de solventes afeta a eluição?
- O ciclo-hexano é um solvente muito apolar; com ele puramente, só os compostos muito apolares eluem fácil.
- O cloreto de metileno (
) é significativamente mais polar que o ciclo-hexano. À medida que se aumenta a fração de na fase móvel, a “força elutiva” para compostos polares aumenta — isto é, solventes mais polares competem melhor com a sílica pelas interações com os solutos, fazendo com que compostos mais polares sejam arrastados e eluam.
Portanto, com um gradiente do apolar para o mais polar, espera-se que os compostos sejam eluídos do menos polar ao mais polar (em geral).
Passo 4
Analisando a polaridade e os grupos funcionais dos compostos (explicando cada um de forma didática):
- Bifenila: é um hidrocarboneto aromático bimérico (duas anéis benzeno ligados). Não tem grupos funcionais polares (nenhum
, , etc.), portanto é essencialmente apolar. Resultado: pouca afinidade por da sílica. - Álcool benzílico: possui um grupo
ligado ao anel aromático, isto é, um grupo capaz de formar ligações de hidrogênio com a sílica. É moderadamente polar: mais polar que bifenila, menos polar que um ácido carboxílico. Assim, terá retenção intermediária. - Ácido benzóico: possui o grupo
, que é mais polar e forma ligações de hidrogênio mais fortes com a sílica do que um álcool; além disso, é ácido ( aproximado ), podendo interagir fortemente com grupos silanol e causar retenção acentuada. Portanto, é o componente que tende a ficar mais retido na sílica (eluir por último) em condições normais de fase normal.
Explicação expandida sobre ligações de hidrogênio: o grupo
do álcool pode doar e aceitar ligações de hidrogênio; o grupo
do ácido pode fazer ligações de hidrogênio mais fortes (tanto por ter um hidrogênio ácido quanto por seu oxigênio carbonílico), aumentando a afinidade pela sílica.
Passo 5
Colocando tudo junto — regra prática: em fase normal (sílica) com eluente do tipo ciclo-hexano
aumento de
, os compostos eluirão do menos polar para o mais polar. Aplicando aos nossos três compostos:
- Bifenila: menos polar → elui primeiro (com frações baixas de
, possivelmente já em ciclo-hexano puro). - Álcool benzílico: polaridade intermediária → elui depois que se aumenta um pouco a fração de
. - Ácido benzóico: mais polar e capaz de ligações de hidrogênio fortes → elui por último, exigindo fração maior de
(ou modificadores) para ser desadsorvido da sílica.
Passo 6
Caveats práticos (coisas que podem alterar a ordem em condições reais — é bom saber na prova):
- Se houver impurezas básicas na fase móvel ou na sílica que desprotonem o ácido, o ácido benzóico pode formar um sal e ficar ainda mais retido (ou não eluir sem um aditivo).
- Se você adicionasse um pequeno percentual de ácido volátil (ex.: ácido acético) à fase móvel, poderia reduzir a retenção do ácido benzóico (neutralizando interações de adsorção), fazendo com que ele elua mais cedo; mas na condição padrão sem aditivos, o ácido é o último.
- Tailing de pico para álcoois e ácidos é comum devido a interações fortes com silanóis; por isso, na prática, costumam usar modificadores para melhorar a eluição.
Resposta
bifenila
álcool benzílico
ácido benzóico
álcool benzílico
ácido benzóico