Sobre as técnicas de cromatografia vistas no laboratório, responda o que se pede:
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).

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 \gamma. 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 \theta entre o líquido e a superfície: se \theta<90^\circ 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 r e com ângulo de contato \theta, a diferença de pressão é dada por
\Delta P = \frac{2\gamma \cos\theta}{r}.
Expliquei as variáveis: \Delta P é a pressão que “puxa” o líquido para dentro do capilar, \gamma é a tensão superficial do líquido, \theta é o ângulo de contato (mede molhabilidade) e r é o raio do poro/capilar. Repare que quanto menor r (poros finos), maior \Delta P: 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 h:
h = \frac{2\gamma \cos\theta}{\rho g r},
onde \rho é a densidade do líquido e g a aceleração da gravidade. Aqui a ideia é: a pressão capilar supri o peso de uma coluna de líquido de altura h. Novamente, pequenas r, baixa densidade, ou boa molhabilidade (cos \theta positivo e grande) aumentam h.

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 \gamma 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 \gamma, \theta, 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 ( \theta grande).
  • Poros menores → maior ação capilar → solvente sobe mais rápido/mais alto.
  • Solventes com maior \gamma (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.

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