Você está realizando uma análise de cromatografia de troca iônica para separar uma mistura contendo os seguintes íons: sódio
, cálcio
e magnésio
. Para isso, você está utilizando uma coluna de troca iônica com fase estacionária de resina de troca catiônica. A fase móvel é uma solução de cloreto de sódio ( NaCl ) a
. O fluxo da fase móvel é ajustado para
e a temperatura da coluna está mantida a
. Qual será a ordem de eluição dos cátions no cromatograma e porquê?
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente separar três íons – Na⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ – usando cromatografia de troca iônica catiônica. A gente tem:
• Fase estacionária: resina de troca catiônica (com grupos sulfonato, digamos).
• Fase móvel: NaCl 0,01 M.
• Fluxo: 1,0 mL/min, 25 °C.
• Fase estacionária: resina de troca catiônica (com grupos sulfonato, digamos).
• Fase móvel: NaCl 0,01 M.
• Fluxo: 1,0 mL/min, 25 °C.
Conteúdo da matéria: cromatografia de troca iônica. Vamos precisar entender como funcionam a afinidade e a força de retenção dos cátions na resina.
Passo 2
Teoria básica de troca iônica:
- A resina catiônica tem cargas negativas fixas que “seguram” cátions da amostra.
- Quanto mais forte a interação íon-resina, maior o tempo de retenção.
- A força dessa interação depende de dois fatores principais:
a) Carga do íon (valência) – cátions com carga maior interagem mais.
b) Tamanho efetivo do íon (raio iônico hidratado) – íons muito hidratados não se aproximam bem do sítio carregado. - Em geral, ordem de retenção típica em resina forte: Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ (maior carga e menor raio hidratado dão maior afinidade).
Passo 3
Aplicando aos nossos íons:
- Na⁺ é monovalente, então interage fraquinho.
- Ca²⁺ e Mg²⁺ são divalentes, então interagem mais forte que Na⁺.
- Entre Ca²⁺ e Mg²⁺, o Ca²⁺ “enxuga” menos moléculas de água ao redor (raio hidratado menor), ficando mais perto do grupo sulfonato e grudando mais forte. O Mg²⁺ é super-hidratado, fica “mais gordo” de água e interage um pouco menos.
Portanto, a resina solta primeiro o íon que “gruda” menos, depois o intermediário, e por fim o que mais gruda.
Resposta
Ordem de eluição (do primeiro ao último):
Na⁺ → Mg²⁺ → Ca²⁺
Porque Na⁺ tem menor carga e afinidade, Mg²⁺ é divalente mas bem hidratado, e Ca²⁺ é divalente com menor raio hidratado, se retendo mais.
Na⁺ → Mg²⁺ → Ca²⁺
Porque Na⁺ tem menor carga e afinidade, Mg²⁺ é divalente mas bem hidratado, e Ca²⁺ é divalente com menor raio hidratado, se retendo mais.