Sobre as técnicas de cromatografia vistas no laboratório, responda o que se pede:
Qual a força física responsável pela subida do solvente pela placa?
Qual a força física responsável pela subida do solvente pela placa?
Passo 1
O enunciado pergunta claramente: “Qual a força física responsável pela subida do solvente pela placa?”
Informações relevantes dadas (explicitadas): o solvente sobe pela placa (situação típica de cromatografia em camada fina ou cromatografia em papel) — ou seja, temos um líquido que se move por um material poroso/adsorvente (a placa).
Informações relevantes dadas (explicitadas): o solvente sobe pela placa (situação típica de cromatografia em camada fina ou cromatografia em papel) — ou seja, temos um líquido que se move por um material poroso/adsorvente (a placa).
Passo 2
Antes de entrar em fórmulas, vamos entender qualitativamente o que está acontecendo: quando você coloca a base da placa em contato com o solvente, o líquido “puxa” ele para dentro dos poros da placa e sobe ao longo dela, mesmo contra a gravidade. Esse movimento não é causado por vento, nem por alguma bomba; é um efeito que vem das interações do líquido com a superfície sólida e da estrutura porosa — fenômeno conhecido na física como capilaridade (ação capilar). (Não escrevo a frase curtinha de resposta final aqui, vou explicar os ingredientes do efeito.)
Passo 3
Vamos dissecar os conceitos físicos envolvidos, começando pela tensão superficial. A tensão superficial é a “força” na interface líquido-ar que faz com que a superfície do líquido se comporte como uma membrana elástica. Em símbolos, a tensão superficial é representada por
. Intuitivamente: moléculas no interior do líquido são puxadas igualmente em todas as direções; moléculas na superfície sentem uma resultante que tende a minimizar a área da superfície.
Passo 4
Agora adesão versus coesão. Coesão é a atração entre moléculas do próprio líquido; adesão é a atração entre moléculas do líquido e as moléculas da superfície sólida (a placa, por exemplo, sílica). Se a adesão entre o líquido e o sólido é forte o suficiente em comparação com a coesão do líquido, o líquido “molha” a superfície e tende a subir pelos capilares/poros. O grau de molhabilidade é indicado pelo ângulo de contato
entre o líquido e a superfície: se
o líquido molha (favorável à subida).
Passo 5
Uma maneira quantitativa de entender a força é através da pressão capilar (diferença de pressão causada pela curvatura do menisco). Para um capilar com raio efetivo
e com ângulo de contato
, a diferença de pressão é dada por
Expliquei as variáveis:
é a pressão que “puxa” o líquido para dentro do capilar,
é a tensão superficial do líquido,
é o ângulo de contato (mede molhabilidade) e
é o raio do poro/capilar. Repare que quanto menor
(poros finos), maior
: por isso placas e papéis com poros finos puxam o solvente bem.
Passo 6
Balanceando essa pressão com o peso do líquido que sobe, chega-se à fórmula clássica da altura de subida capilar
:
onde
é a densidade do líquido e
a aceleração da gravidade. Aqui a ideia é: a pressão capilar supri o peso de uma coluna de líquido de altura
. Novamente, pequenas
, baixa densidade, ou boa molhabilidade (cos
positivo e grande) aumentam
.
Passo 7
Aplicando isso ao contexto da cromatografia: a placa de TLC é um leito poroso (sílica, alumina ou papel) com poros bem pequenos; o solvente tem tensão superficial
e, geralmente, molha a sílica (ângulo de contato pequeno). Assim a pressão capilar nas microporos puxa o solvente para cima, levando a fase móvel (solvente) ao longo da placa e arrastando as amostras conforme suas interações com a fase estacionária. A velocidade do front depende de
,
, viscosidade, tamanho dos poros e temperatura.
Passo 8
Implicações práticas úteis para a prova e para o laboratório (dicas rápidas e memorizáveis):
- Se a placa não molhar o solvente, a subida será fraca ou inexistente — isso é por causa do ângulo de contato (
grande). - Poros menores → maior ação capilar → solvente sobe mais rápido/mais alto.
- Solventes com maior
(tensão superficial) tendem a produzir maior capilaridade, mas a viscosidade também entra e pode retardar o movimento. - Por isso, ao executar TLC, não mergulhe a mancha no solvente (coloque só a base): se submergir a mancha, ela se dissolve em vez de ser levada pelo front.
Resposta
A ação capilar (capilaridade), resultado da tensão superficial do solvente combinada com as forças de adesão entre o solvente e a placa.