Cromatografia

Explicamos o que é a cromatografia, como é utilizada para separar misturas, quais são as suas fases, que tipos existem e exemplos.

O que é cromatografia?

A cromatografia é um método de separação de misturas complexas, que é amplamente utilizado em vários ramos da ciência. Pode ser usado para quantificar, identificar e separar os componentes de uma mistura. Para isso, utiliza o princípio da retenção seletiva, que consiste nos diferentes comportamentos dos componentes de uma mistura sobre um suporte específico (como um papel, um gás, um líquido, uma resina) e uma fase líquida ou gasosa que flui através do suporte.

Assim, a cromatografia emprega várias técnicas que aproveitam as diferenças na taxa de retenção de cada componente, podendo separá-las, identificá-las e quantificá-las.

Em muitos casos é fundamental adsorção (diferente do absorção, que se refere à difusão de um componente de uma fase para outra), conceito que se refere ao processo pelo qual as partículas são retidas em uma superfície. De acordo com a diferença de velocidades de adsorção em um suporte e a afinidade por este suporte dos componentes da mistura, eles podem ser separados para serem posteriormente quantificados ou identificados.

Em geral, todos os tipos de cromatografia dependem de vários instrumentos, compostos químicos e certas tecnologias. Por isso, é importante conhecer alguns conceitos para entender como funcionam as técnicas cromatográficas:

• Fase estacionária. É uma substância que permanece imóvel durante a cromatografia.
• Na fase móvel. É a substância que se move durante a cromatografia. Pode ser um líquido ou um gás. A amostra contendo o analito é administrada na fase móvel.
• Analitos. São as substâncias que vão ser separadas, quantificadas e/ou identificadas por cromatografia, ou seja, são as substâncias que vão ser analisadas.
• Mostrar. É a mistura a ser analisada. Pode ser constituído por um ou vários analitos, e outros componentes que podem não ser de interesse, dos quais os analitos serão separados.
• Tempo de espera. É o tempo que um analito leva para passar da coluna ou sistema por onde passa a fase móvel, até o detector (equipamento que pode dar um sinal de detecção usando alguma propriedade do analito).
• Seletividade. É a capacidade de diferenciar cada componente da mistura.
• Eluyente. Também se refere à fase móvel à medida que sai da coluna cromatográfica.

O método cromatográfico consiste na inoculação de uma amostra em fase estacionária ou móvel (dependendo do tipo de técnica cromatográfica). Então, se por exemplo, a fase móvel é aquela que contém a amostra, ela passa por uma certa fase estacionária.

A separação dos analitos dependerá da afinidade de cada um dos componentes. tanto a fase estacionária quanto a fase móvel. Dependendo da sua natureza, algumas substâncias tenderão a se mover com a fase móvel e outras a permanecer na fase estacionária.

Veja também: Colóide

tipos de cromatografia

Dependendo da tecnologia utilizada, da natureza do suporte (fase estacionária) e da substância móvel (fase móvel), podem ser distinguidos os seguintes tipos de cromatografia:

• Cromatografia em papel. A fase estacionária é formada por uma tira de papel filtro. A amostra a ser analisada é colocada em forma de gota em uma das pontas do papel. Em seguida, a tira de papel é submersa em um recipiente onde está localizada a fase móvel, levando em consideração que a extremidade onde a amostra é colocada fica no fundo do papel. A fase móvel sobe por capilaridade, arrastando consigo a amostra e separando cada componente conforme sua afinidade com a fase estacionária. Este tipo de cromatografia é usado principalmente quando cada componente da amostra tem uma cor diferente, então a exibição de cores pode ser vista no papel para identificá-las.
• Cromatografia em camada fina. O funcionamento desta técnica é semelhante ao da cromatografia em papel, mas neste caso a fase estacionária é construída depositando uma resina polar (quase sempre sílica gel) sobre uma placa de vidro ou alumínio. Uma certa quantidade da amostra é colocada a 1 cm da borda inferior da placa. Esta placa é então imersa, lembrando que a extremidade contendo a amostra deve estar voltada para baixo, em um recipiente contendo a fase móvel. A fase móvel sobe por capilaridade separando os componentes da amostra.
  
• Cromatografia em coluna. A fase estacionária é colocada dentro de uma coluna que pode ser de vidro ou aço inox, entre outros materiais. A fase móvel pode ser líquida ou gasosa. A amostra é colocada no topo da coluna e pode descer com a fase móvel usando a gravidade. Assim, a cromatografia em coluna pode ser classificada como:
  • Cromatografia sólido-líquido. A fase estacionária é sólida e a fase móvel é líquida.
  • Cromatografia líquido-líquido. Ambas as fases são líquidas.
  • Cromatografia líquido-gás. A fase estacionária é líquida e a fase móvel é gasosa.
  • Cromatografia sólido-gás. A fase estacionária é um sólido e a fase móvel é um gás.

Por outro lado, de acordo com o tipo de interação do analito entre as fases estacionária e móvel, temos os seguintes tipos de cromatografia:

• Cromatografia de adsorção. Neste tipo de cromatografia, a fase estacionária é um sólido, enquanto a fase móvel é um líquido. A substância que forma a fase estacionária pode ser a alumina (Al₂O₃), sílica (SiO₂) ou resinas de troca iônica (matrizes que possuem sítios eletrostaticamente ativos, devido aos quais o analito é retido neles por interação eletrostática). A fase móvel pode ser constituída por um solvente ou por uma mistura de solventes. Alguns componentes da mistura serão retidos mais fortemente do que outros, ocorrendo assim a separação.
• Cromatografia de partição. Ocorre quando a separação dos analitos da mistura é produzida por diferenças em suas solubilidades ou polaridades entre a fase estacionária e a fase móvel, sendo ambas as fases líquidas imiscíveis. A tecnologia da fase estacionária avançou e agora existem variedades de líquidos e resinas embebidos em sólidos que são usados ​​para essa finalidade. Nesse sentido, existem dois tipos de cormatografia dependendo da polaridade da fase estacionária e da fase móvel:
  • Em fase normal. A fase estacionária é polar e a fase móvel é apolar.
  • Em fase reversa. A fase estacionária é apolar e a fase móvel é polar.
• Cromatografia de troca iônica. Quando a fase estacionária é sólida e possui grupos funcionais ionizáveis, ou seja, carregados, que são capazes de trocar sua carga com o analito. Pode ser classificado em:
  • Cromatografia de troca catiônica. A fase estacionária contém grupos funcionais carregados negativamente, portanto retém cátions (carregados positivamente).
  • Cromatografia de troca aniônica. A fase estacionária contém grupos funcionais carregados positivamente, portanto retém ânions (carregados negativamente).
• Cromatografia de exclusão de tamanho. A fase estacionária é um material poroso através do qual os analitos eluem, dependendo de seus tamanhos. Neste tipo de cromatografia não há interação física ou química entre os analitos e a fase estacionária. Os maiores analitos eluem primeiro, ou seja, não são retidos na fase estacionária. Enquanto os analitos menores ficam presos nos poros da fase estacionária e saem dela conforme a fase móvel (líquida) passa.
  

Com o avanço do conhecimento e da tecnologia, as técnicas cromatográficas foram se aperfeiçoando e cada vez tem sido possível separar, identificar e quantificar com mais precisão as substâncias presentes em uma mistura. Dois exemplos de cromatografia avançada são HPLC (cromatografia líquida de alta performance) e GC (cromatografia gasosa).

• HPLC. Consiste em um tipo de cromatografia em coluna, mas na qual a fase móvel é bombeada a altas pressões através da fase estacionária dentro da coluna. A aplicação de alta pressão reduz a difusão dos analitos pela fase estacionária, obtendo assim melhores resultados, além de reduzir os tempos de trabalho.
• GC. A fase móvel é um gás e a fase estacionária pode ser sólida ou líquida. A amostra é volatilizada antes de ser injetada na coluna cromatográfica, pois ela deve estar gasosa para que o gás carreador possa transportá-la..

Exemplos de Cromatografia

Alguns exemplos cotidianos da aplicação da cromatografia são:

• Vinho derramado em uma toalha de mesa branca. Um acidente à hora do jantar permitirá observar, quando o vinho seca por contacto com o ar, as várias substâncias que o compõem. Cada um vai tingir o branco do tecido de um tom ou cor diferente, podendo ser identificados separadamente, algo que normalmente seria impossível.
• Análise de sangue. A cromatografia de amostras de sangue é frequentemente realizada para identificar as substâncias nele contidas, normalmente imperceptíveis por se tratar de uma mistura muito complexa. Para isso, observa-se a cor que o sangue reflete em um suporte ou submetido a uma luz específica.
• Exames de urina. Assim como o sangue, a urina é uma mistura de vários compostos, alguns sólidos e outros líquidos, cuja presença ou ausência pode revelar detalhes sobre o funcionamento do corpo. Uma separação cromatográfica pode ser realizada para detectar resíduos incomuns, como sangue, sais, glicose ou substâncias ilegais.
• Revisão de uma cena de crime. Algo que vemos com frequência em filmes: pesquisadores pegam tecidos, fibras, lenços ou outros suportes e observam a separação por adesão das diversas substâncias derramadas sobre eles, como sêmen ou sangue, mesmo que possam passar despercebidas a olho nu.
• Verificações sanitárias de alimentos. Pelo fato de os especialistas em alimentos conhecerem a reação dos componentes dos alimentos quando submetidos a um espectro cromatográfico, esta técnica pode ser utilizada para detalhar em uma amostra se nelas existe algum tipo de substância imprópria, produto de agentes microbianos ou algum outro tipo de contaminação, antes que o produto chegue ao mercado e coloque em risco a saúde das pessoas.

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Referências

• “Cromatografia” na Wikipedia.
• “Cromatografia” em Biomodelo.
• “O que é cromatografia?” na área de ciências.
• “Técnicas de separação: Cromatografia” na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
• “Noções básicas de cromatografia” na Khan Academy (inglês).
• “Chromatography” em The Encyclopaedia Britannica.