(a) Por que é necessária alta pressão aproximada na CLAE?
(b) Para um determinado comprimento de coluna, por que as menores partículas dão números de pratos maiores?
(c) O que é uma fase ligada quimicamente na cromatografia líquida?
25-5. (a) Use a Equação 25-1 para estimar o comprimento da coluna necessário para alcançar
pratos se o tamanho das partículas da fase estacionária for
e
.
(b) Se o tempo de retenção foi de 20 min na coluna cujo tamanho das partículas é
, qual seria o tempo de retenção nas colunas com partículas de tamanho
e
de acordo com (a)? Admita que a vazão é constante para todas as colunas.
(c) Use a Equação 25-2 para estimar a pressão das colunas mostradas em (a) sabendo-se que a pressão na coluna contendo partículas de tamanho
era
.
(d) Se a vazão é
, qual é a largura da linha de base (em tempo e volume) para os picos nas colunas contendo partículas de tamanho
e
, listadas em (a)?
(e) Qual dessas configurações de coluna exigirá um equipamento de CLUE?
(b) Para um determinado comprimento de coluna, por que as menores partículas dão números de pratos maiores?
(c) O que é uma fase ligada quimicamente na cromatografia líquida?
(b) Se o tempo de retenção foi de 20 min na coluna cujo tamanho das partículas é
(c) Use a Equação 25-2 para estimar a pressão das colunas mostradas em (a) sabendo-se que a pressão na coluna contendo partículas de tamanho
(d) Se a vazão é
(e) Qual dessas configurações de coluna exigirá um equipamento de CLUE?
Passo 1
O exercício tem duas partes: (i) três questões conceituais sobre cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), envolvendo a necessidade de alta pressão, o efeito do tamanho das partículas no número de pratos teóricos e a definição de fase ligada quimicamente; (ii) o problema 25-5, com cinco itens que pedem, usando as Equações 25-1 e 25-2, calcular o comprimento da coluna para
pratos com partículas de
,
,
e
,
, os tempos de retenção correspondentes (supondo fluxo constante), as pressões de operação, as larguras de pico na base (em tempo e em volume) para vazão de
,mL/min, e indicar qual configuração exigiria equipamento UPLC.
Passo 2
Alta pressão é necessária porque, segundo o Princípio de Darcy aplicado a leitos empacotados, a queda de pressão ao longo da coluna cresce fortemente quando o diâmetro das partículas
diminui. A Equação 25-2 mostra que
onde
é o comprimento da coluna,
a viscosidade do eluente e
a vazão. Para manter fluxo razoável em colunas com partículas pequenas, a bomba precisa gerar alta pressão.
Passo 3
Para um mesmo comprimento de coluna, partículas menores reduzem o tamanho do caminho de difusão e minimizam a heterogeneidade do fluxo (termo
e
na teoria do leito). Isso faz o valor de
(altura equivalente a um prato) diminuir, logo
aumenta quando
cai. Portanto, partículas menores produzem mais pratos teóricos.
Passo 4
A fase ligada quimicamente é aquela em que ligantes orgânicos (por exemplo, cadeias C
) estão covalentemente unidos à superfície de um suporte inerte (como sílica). Esses ligantes formam a fase estacionária, tornando-a quimicamente estável e com seletividade controlada.
Passo 5
Usando a Equação 25-1 na forma simplificada
temos
Para
:
,
Passo 6
Como o tempo de retenção
é proporcional ao comprimento
(vazão constante), para
,min temos:
Portanto:
→
,min;
→
,min;
→
,min;
→
,min.
Passo 7
Pela Equação 25-2,
com
,MPa e
,
:
para ,
:
,MPa;
para ,
:
,MPa;
para ,
:
,MPa.
para
para
para
Passo 8
A largura de pico na base em tempo é
pois
. Logo:
para ,min →
,min;
,min →
,min;
,min →
,min;
,min →
,min.
Convertendo em volume com ,mL/min:
→
,
,
e
,mL, respectivamente.
para
Convertendo em volume com
Passo 9
Equipamento UPLC (pressão ultra–alta) é necessário quando
ultrapassa a faixa típica de HPLC (cerca de
–
,MPa). A configuração com
,
requer
,MPa, ainda dentro do limite, mas é a mais elevada; portanto, é a que mais se aproxima de exigir UPLC.
Resposta
(a) Porque a queda de pressão cresce com
, logo aumentam
.
(c) É a fase estacionária cujos ligantes (ex.: ₈) estão covalentemente ligados à sílica.
25-5(a) ,m;
,m;
,m;
,m.
(b) ,min;
,min;
,min.
(c) ,MPa;
,MPa;
,MPa.
(d) ,min e
,mL, respectivamente.
(e) A coluna de ,
é a que mais demanda equipamento UPLC.)
(c) É a fase estacionária cujos ligantes (ex.:
25-5(a)
(b)
(c)
(d)
(e) A coluna de