Sobre as técnicas de cromatografia vistas no laboratório, responda o que se pede:
Qual a força física responsável pela descida do solvente numa cromatografia em coluna?

Passo 1

O enunciado pergunta exatamente: “Qual a força física responsável pela descida do solvente numa cromatografia em coluna?”
Informações dadas (implícitas no enunciado): coluna cromatográfica preenchida com adsorvente (por ex. sílica ou alumina), solvente (fase móvel) colocado no topo da coluna que “desce” pelo leito, e variantes de técnica (coluna por gravidade ou coluna com pressão assistida). Não há mais dados numéricos — a pergunta é conceitual.

Passo 2

Primeiro conceito útil: pressão hidrostática. Quando você tem uma coluna de líquido, a coluna exerce uma pressão na base que cresce com a altura do líquido. A fórmula que relaciona pressão, massa específica e altura é
p=\rho g h,
onde \rho é a densidade do solvente, g é a aceleração gravitacional e h é a altura da coluna de líquido. Essa pressão tende a empurrar o líquido para baixo através do leito poroso da coluna.

Passo 3

Agora pense no leito da coluna como um meio poroso (um montão de partículas pequenas com espaços entre elas). O escoamento do solvente por um meio poroso é governado uma lei simples em escala macroscópica, chamada Lei de Darcy. A forma comum é
Q=-\frac{kA}{\mu}\frac{\Delta p}{L},
onde Q é a vazão volumétrica, k é a permeabilidade do leito (depende do tamanho e empacotamento das partículas), A é a área da coluna, \mu é a viscosidade do solvente, \Delta p é a diferença de pressão ao longo de um trecho de comprimento L. Aqui a diferença de pressão \Delta p pode ser gerada pela pressão hidrostática \rho g h mencionada antes. Ou seja: a pressão do solvente empurra, e a resistência do leito (viscosidade + permeabilidade) regula a velocidade.

Passo 4

Outra força que atua no escoamento é a força capilar/tensão superficial nas interfaces líquido-sólido. Em meios porosos com poros muito finos, a adesão do líquido às partículas e a tensão superficial podem puxar o solvente (efeito capilar). A altura capilar em um tubo capilar ideal é dada por
h_\text{cap}=\frac{2\gamma\cos\theta}{\rho g r},
onde \gamma é a tensão superficial, \theta ângulo de contato e r raio efetivo do poro. Em colunas praticadas com sílica, efeitos capilares ajudam a “mantar” o solvente entre partículas e a vencer pequenos espaços, mas não são a única causa do fluxo descendente.

Passo 5

Juntando tudo de forma prática (como você precisa entender para a prova):
  • Em uma coluna por gravidade (a mais comum em laboratórios didáticos), a força motriz principal que faz o solvente descer é a gravidade, que gera pressão hidrostática ( \rho g h) no topo do leito. Essa pressão cria um gradiente de pressão que empurra o solvente através do leito segundo a Lei de Darcy.
  • Forças capilares e de tensão superficial também contribuem, especialmente em poros muito pequenos, influenciando a molhabilidade e a velocidade local, mas não substituem o papel da pressão hidrostática como motor principal no fluxo gravitacional.
  • Em cromatografia “flash” ou preparativa com bomba/pressão, a principal força adicional é a pressão aplicada externamente (gás ou bomba), que aumenta \Delta p e, portanto, a vazão Q.

Passo 6

Dicas práticas para a prova (resuma mentalmente): se o enunciado falar “coluna por gravidade” responda que o solvente desce por gravidade/pressão hidrostática; se falar “flash” ou “pressurizada”, mencione pressão aplicada. Se quiser justificar fisicamente, cite a relação \rho g h e a Lei de Darcy para conectar pressão ao fluxo.

Resposta

A força física principal é a gravidade — mais precisamente a pressão hidrostática do solvente ( \rho g h) que gera um gradiente de pressão e empurra o líquido através do leito poroso; forças capilares contribuem localmente e, em cromatografia flash, a pressão aplicada externamente é a responsável pelo escoamento.

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