Cromatografia: Qual seu papel nas análises químicas?

Cromatografia: Qual seu papel nas análises químicas?

A Cromatografia é uma das técnicas de análise química mais empregadas. Dentre seus vários tipos, elas servem para identificar substâncias, purificação e ou separação de compostos!

Monitoramento do ar, testagem de água potável, detecção de drogas através da urina e fingerprinting. Todos esses processos podem parecer muito distantes um do outro, mas eles compartilham uma característica em comum. Esses processos têm como semelhança de serem algumas, das tantas aplicações que a cromatografia possui nas diversas indústrias e no dia a dia.

Testagem de água potável, uma das várias aplicações da cromatografia.

A palavra Cromatografia, se origina das palavras grega chroma e grafein, cuja tradução significa grafia colorida. Essa técnica surge e é desenvolvida por primeira vez pelo botânico russo Mikhail Tswett no ano de 1903, durante estudos sobre a clorofila de plantas, quando ele produziu uma separação colorida dos pigmentos de uma planta através de uma coluna de carbonato de cálcio. Desde então, a cromatografia como método analítico, tornou-se uma ferramenta indispensável dentro do laboratório para a separação e identificação de diversos compostos.

Clorofila, pigmento responsável pela cor verde das plantas

Mas no final das contas, no que consiste a Cromatografia? O princípio de funcionamento consiste numa substância que pode ser um gás ou líquido denominado fase móvel, que transporta a amostra a ser analisada através de uma outra substância (líquido ou sólido) chamada de fase estacionária. A fase estacionária pode ser fixada em uma coluna ou em uma superfície sólida.

A separação acontece em base da afinidade que cada um dos componentes tem com as duas fases. Cada componente da amostra interage com a fase estacionária de uma forma distinta, consequentemente a diferentes velocidades. Compostos que são fortemente retidos pela fase estacionária possuem baixas velocidades e os que são retidos de forma fraca possuem velocidades maiores. Essa diferença de velocidades permite separar os componentes em diferentes regiões para posteriormente serem analisadas de forma qualitativa ou quantitativa. As moléculas separadas são identificadas a partir de padrões já conhecidos.

Uma analogia para entendermos melhor o funcionamento da cromatografia, é pensarmos numa mistura de abelhas e moscas passando em cima de uma flor. As abelhas são atraídas pela flor, atração que fará com que as mesmas sejam separadas das moscas. Assim, as moscas serão mais rápidas e conseguiram passar antes nessa trajetória sobre a flor, seguidas das abelhas, que serão mais lentas. Na analogia, tanto as abelhas como as moscas são os componentes da amostra, as flores representam a fase estacionária e o ar onde as duas espécies passam seria a fase móvel.

Abelhas sendo atraídas por flores de lavanda

Existem diversos tipos de técnicas cromatográficas, desde a cromatografia em camada delgada (CCD), que é relativamente simples e barata, até a Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC).

Esquema apresenta alguns dos diferentes tipos de cromatografia e a sua classificação.

Quais são os principais tipos de cromatografia? Como escolher a técnica mais adequada para a minha necessidade? A continuação abordaremos algumas delas:

  • Cromatografia de papel:
    Uma tira de papel é encharcada na fase estacionária e a fase móvel é um solvente líquido. Observamos os componentes que tem maior afinidade com a fase estacionária na forma de pontos espalhados no papel, depois da secagem através de um processo similar com a revelação de fotos. Esse método é muito útil para separar compostos polares e é utilizado principalmente na bioquímica
  • Cromatografia de camada delgada (CCD):
    A fase estacionária é uma fina camada de adsorvente (Geralmente Al2O3 ou SiO2) que reveste uma placa de vidro ou vem incorporada a um filme plástico. Os componentes são separados com base afinidade ao adsorvente e ao igual que no caso do papel, aparecem como pontos individuais na placa após o uso de reveladores. A CCD é um método conveniente para monitorar o progresso da reação e é usada especialmente quando as condições apropriadas de uma reação não foram atingidas ainda.
  • Cromatografia gasosa (CG):
    Utilizado para amostras voláteis, a fase móvel nesse caso é um gás inerte de alta pureza (H2, He, N2 geralmente), que arrasta a amostra através de uma fase estacionária (sólido ou líquido) e distribui os componentes entre as duas fases através de adsorção e as diferenças de solubilidade, principalmente. O processo começa com a amostra sendo injetada e carreada pela fase móvel (gás de arraste) através da coluna, que contém a fase estacionária. Os compostos deixam a coluna dissolvidos na fase móvel e chegam ao detector onde os componentes separados são detectados. A CG é uma das técnica analíticas mais utilizadas porque oferece uma alta resolução e a possibilidade de detecção em escala de nano a picogramas. Existem inúmeras aplicações, algumas delas são a determinação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantes em alimentos, monitoramento de processos industriais, águas ou esgotos, na determinação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, etc.
  • Cromatografia gasosa (CGAR):

Possui o mesmo funcionamento que a CG, a principal diferença radica na coluna que contém a fase estacionária. No caso da CGAR, as colunas são maiores em comprimento e menores em diâmetro quando comparamos com a CG.

  • Cromatografia líquida de Alta Performance (HPLC):
    Uma cromatografia líquida se caracteriza pela sua fase móvel que é um líquido, já a fase estacionária é um sólido na maioria das vezes. Falando de HPLC de forma específica, ela é utilizada principalmente para separar e quantificar compostos em soluções líquidas. Uma seringa injeta a amostra na coluna e os componentes da mesma começam a ser carreados através da fase móvel a distintas velocidades. Cada componente é identificado utilizado um detector, geralmente um detector ultravioleta.
  • Cromatografia de troca iônica:
    Uma cromatografia de coluna e uma das técnicas da biocromatografia. Esta técnica permite a separação de moléculas semelhantes mais facilmente que outras técnicas, já que a carga elétrica da molécula de interesse pode ser alterada com a mudança do pH. Proteínas e nucleotídeos são as moléculas  de maior interesse para serem  separadas pela cromatografia de troca iônica.
  • Cromatografia líquida:
    Esta técnica de análise química é bastante utilizada para purificação de produtos de reações químicas e isolamento de produtos naturais. Há dois tipos de cromatografia líquida, a clássica e a de alta eficiência (CLAE). A diferença das duas consiste basicamente em equipamentos, suportes e partículas mais modernos na CLAE, o que permite uma maior eficiência desta. Na cromatografia clássica, a alumina e a sílica são as mais usadas como fases móveis. Se quiser entender um pouco mais da CLAE clique aqui.

Analisando os tipos de cromatografia e o contexto atual, existe um tipo de cromatografia muito requerida, pela questão e preocupação com o meio ambiente e poluição que a acompanha, que é a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC).

Análise Química em Laboratório

Na imagem, a mulher com jaleco está realizando análises químicas com vidrarias e equipamentos de laboratório em uma bancada.

Todos os tipos de cromatografias conseguem fazer a identificação de compostos e separar substâncias, mas a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência é especial e muito procurada atualmente, pois ela surgiu como um progresso, dentro da instrumentação analítica. A técnica HPLC possibilita identificar e separar compostos orgânicos mesmo em condições extremas, como concentrações baixíssimas, instabilidade térmica e baixa volatilidade, ou seja, difícil de se evaporar ou vaporizar (passagem do estado líquido para o estado de vapor).

A cromatografia é útil para resíduos industriais, entenda!

As características listadas anteriormente, de condições extremas em diagramas de volatilidade e de polaridade, é possível relacionar com estas características os resíduos industriais, chamados de poluentes orgânicos emergentes (POE). Dentre esses poluentes estão os resíduos de pesticidas, descartes de produtos farmacêuticos e medicamentos, resíduos de produtos de higiene pessoal, como perfumes, protetores solar, repelentes e muitos outros compostos. Se quiser entender mais sobre a técnica HPLC e sobre os compostos que ela pode analisar clique aqui.

Com isso, é importante lembrar que estes compostos orgânicos, resíduos e descartes prejudicam, e muito, o meio ambiente. Os POE, como o próprio nome sugere, causam uma poluição enorme, a qual muitas vezes não é percebida no nosso cotidiano. O impacto negativo ao meio ambiente, aos mananciais, aos rios e mares é inegável e assustador.

Outro ponto importante também é que os POE estão presentes em pequenas indústrias, produções de pequena escala, as quais geralmente não têm uma estrutura para realizar essa separação e identificação assertiva dos compostos. Assim, fazendo-se necessário contratar empresas especializadas para fazer estas análises que demandam de equipamentos avançados e conhecimentos técnicos sobre o assunto. Outro serviço que é comum algumas empresas médias e pequenas contratarem está relacionado com a FISPQ (Ficha de Segurança de Produtos Químicos).  Entenda mais clicando aqui.

Por se tratar de uma técnica avançada de análise, empresas de grande porte possuem um setor somente para realizar estas técnicas, cromatografia e outras, chamado de setor de qualidade. Porém, isto é uma realidade muito distante de empresas de pequeno e médio porte. Portanto, as empresas de pequeno e médio porte (PMEs) constantemente contratam empresas especializadas no assunto.

A cromatografia por si só já se mostra uma técnica que demanda uma especialização para realizá-la, por se tratar de uma análise laboratorial, demanda cuidados e equipamentos de proteção, bem como reagentes químicos que não são vendidos abertamente a todos. Levando isso em consideração, a HPLC é uma técnica ainda mais avançada, fica claro que deve-se deixar esse serviço para quem entende do assunto e possui equipamentos adequados para realizá-lo.

Materiais de laboratório

Na imagem: vidrarias de laboratório com produtos químicos coloridos no estado líquido e vidrarias vazias (tubos de ensaio e béquer), no fundo balões volumétricos de vidro vazios.

Cuidados com a segurança são extremamente importantes!

É preciso também levar em conta a segurança durante a realização da análise química, equipamentos de proteção individual são extremamente necessários, da mesma forma os equipamentos de segurança do laboratório, como chuveiros, lava-olhos, extintores e capelas (espaço para se realizar reações químicas com produtos nocivos ao ser humano). Sabe-se que ocorrem muitos acidentes por não tomar os devidos cuidados.

Além do conhecimento técnico e da segurança adequada para realizar as análises de HPLC e outros tipos de cromatografia, também deve-se pensar no momento após a realização das técnicas de laboratório, o momento de analisar os resultados encontrados. É a etapa em que toda a técnica vai se transformar em resultados claros e objetivos.

A Química Júnior possui todos os requisitos e conhecimento necessários para realizar as técnicas de cromatografia, além de alunos com conhecimento em química, temos apoio técnico dos professores especialistas e de toda a estrutura do Instituto de Química da UNESP de Araraquara, que possui cursos de graduação em química mais bem conceituados do país.

Se precisa realizar uma análise de cromatografia para sua empresa, entre em contato conosco que podemos te ajudar.

WhatsApp
Telegram
Facebook
Twitter
LinkedIn

Últimos Artigos