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fase sólida (esta será mais reativa quanto menos água estiver presente), da estrutura do composto
(presença de grupos func...
ponto de ebulição ou à cromatografia em fase gasosa. A distância percorrida por cada composto
em uma amostra, dividido pel...
3 – PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 3.1. Cromatografia em Papel.
3.1.1. Preparar uma cuba cromatog...
3.2a9) Separar e descartar a fase aquosa. Repetir esta operação de lavagem, por mais uma
vez.
3.2a10) Descartar a fase aqu...
4.5. Dois componentes A e B, foram separados por CCD. Quando a frente do solvente atingiu,
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  1. 1. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus de Curitiba Gerência de Ensino e Pesquisa Departamento Acadêmico de Química e Biologia Prática no 02 _ Cromatografia em Papel (CP) e Cromatografia em Camada Fina (TLC) Disciplina: Síntese Orgânica 1 Prof. Dr. Paulo Roberto de Oliveira Materiais e Reagentes - 1 Lápis (Aluno e MP) - 1 Régua (Aluno e MP) - 1 caneta azul, preta, vermelha, verde, roxa, marrom. (Aluno e MP) - 1 Rolo de Fita Adesiva. (MP) - 1 Espátula (MP) - 1 Proveta de 25 mL - 1 Proveta de 100 mL - 1 Cuba Cromatográfica de 500 mL - 2 Bequer de 100 mL - 1 Faca (MP) - Folhas de Papel Sulfite (MP) - 1 placa de petri de 5 cm - 1 placa de petri de 10 cm - 1 Rolo de Papel Alumínio (MP) - Papel filtro (MP) - 1 Funil Simples - 1 Tesoura (Aluno e MP) - 1 Balança Semi-Analítica (MP) - 1 Almofariz com Pistilo Grande - 3 Erlenmeyers de 125 mL - 1 Funil de Separação de 125 mL - 1 Suporte Universal - 1 Argola para Funil de Separação - 400 mL de hexano (MP) - 500 mL de Etanol 92% (MP) - 200 mL de Acetona - 50g de Sulfato de Sódio Anidro(MP) - 10g de Iodo (I2) (MP) - 1 Dessecador (MP) - 4 Chapas de Aquecimento (Capela) - 4 Barras Magnética (Peixinho) - Capilares (MP) - Placas cromatográficas (MP) - 1 Bastão de Vidro - 1 Pinça Metálica (MP) 1 – Objetivos Estudar o comportamento de substâncias orgânicas em termos da partição cromatográfica - estrutura química versus fenômeno adsorção cromatográfica. Utilizar o Rf na identificação de compostos orgânicos usualmente presentes em diversas formulações farmacêuticas. Verificar as cores que compõem as tintas de caneta e os pigmentos que compõem os pimentões verdes, amarelos e vermelhos. 2 – Introdução Entre os métodos modernos de análise, a cromatografia ocupa um lugar de destaque devido a sua facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas, por si mesma ou em conjunto com outras técnicas instrumentais de análise, como, por exemplo, a espectrofotometria ou a espectrometria de massas. A cromatografia (grego "chrom"=cor e "graphe"=escrever) é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição destes componentes entre duas fases, que estão em contacto íntimo. Uma das fases permanece estacionária enquanto que a outra se move através dela. A cromatografia em camada delgada (CCD) consiste na separação dos componentes de uma mistura através da migração diferencial sobre uma camada delgada de adsorvente retido sobre uma superfície plana. O processo de separação está fundamentado, principalmente no fenômeno de adsorção. O grande desenvolvimento desta técnica é consequência natural das múltiplas vantagens que ela oferece, tais como: fácil compreensão e execução, separações em breve espaço de tempo, versatilidade, grande reprodutibilidade e baixo custo. Na CCD uma fina camada de adsorvente é espalhada sobre uma placa (em geral de vidro, mas outros materiais podem ser usados). Na extremidade desta placa recoberta pelo adsorvente e seca, chamada cromatoplaca, a amostra é aplicada repetidas vezes com o auxílio de um capilar, obtendo-se pequenas manchas. Os principais fenômenos que governam a separação cromatográfica são adsorção e absorção (partição). A adsorção ocorre com fase estacionária (FE) sólida, geralmente sílicagel (SiO2 .xH2 O) ou alumina (Al2 O3 ). O grau de adsorção depende da quantidade de água presente na
  2. 2. fase sólida (esta será mais reativa quanto menos água estiver presente), da estrutura do composto (presença de grupos funcionais polares, capacidade de formar ligações hidrogênio, etc.), da adsorção do solvente ao ocupar os sítios ativos da fase sólida e da força atrativa entre o soluto e o solvente (Figura 1). N Al2O3 HH R O Al O O H O R C R R O O Al C O OR HOAl δδ δ δ Figura 1. Algumas formas de visualizar as interações entre a alumina e os componentes orgânicos de uma amostra. Estruturas similares podem ser escritas para a sílicagel. A partição ocorre com FE líquidas (que são imobilizadas sobre suportes sólidos). Os componentes da mistura adsorvem-se com as partículas de sólido devido à interação de diversas forças intermoleculares. O composto terá uma maior ou menor adsorção, dependendo das forças de interação, que variam na seguinte ordem: formação de sais > coordenação > ligações de hidrogênio > dipolo-dipolo > Van der Waals. O processo de absorção (interfacial) é governado pela partição e ocorre devido a diferença de solubilidade dos componentes na FE líquida. Dependendo da natureza das duas fases envolvidas (estacionária e móvel) têm-se diversos tipos de cromatografia: - sólido-líquido (CC, TLC); - líquido-líquido (HPLC, CP); - gás-líquido (CG). Na cromatografia em papel (CP), a fase estacionária é o papel colocado em um frasco. A fase móvel é o eluente que sobe pelo papel carregando as substâncias que compõem as misturas (no experimento, as substâncias que compõem as tintas das canetas). As diferentes substâncias sobem com velocidades diferentes, porque interagem de forma diferente com o eluente e com o papel. As substâncias que têm mais afinidade pelo eluente sobem mais rápidamente, enquanto as que têm grande afinidade pelo papel são arrastadas mais lentamente pelo eluente. Dessa forma, ocorre a separação, sendo possível visualizar os diferentes componentes de cada tinta. A cromatografia em papel (CP) é uma técnica de partição líquido-líquido, estando um deles fixado a um suporte sólido. Este método, embora menos eficiente que a cromatografia em camada delgada (CCD), é muito útil para a separação de compostos polares. Na Cromatografia em Camada Fina (TLC) uma pequena quantidade de uma amostra orgânica é colocada em um ponto da placa, sendo adsorvida pela fase sólida (Figura 2a). A placa cromatográfica é colocada em uma câmara fechada contendo um eluente que percorre a fase fixa em movimento ascendente por ação capilar, carregando consigo a amostra orgânica (Figura 2b). A visualização dos componentes da mistura pode ser feita a olho nu (se os componentes forem coloridos) através de luz ultravioleta, por se tornarem fluorescentes quando excitados por essas radiações (cuidado!) e por vapores de iodo, em recipiente fechado (Figura 2c). Figura 2. (a) Aplicação da amostra na cromatoplaca (b) Eluição de uma placa cromatográfica; (c) Revelação de uma placa cromatográfica em cuba de iodo Este procedimento é especialmente útil no caso de compostos que são sensíveis ao calor ou não são voláteis, ou seja, no caso de compostos que não são apropriados à determinação de
  3. 3. ponto de ebulição ou à cromatografia em fase gasosa. A distância percorrida por cada composto em uma amostra, dividido pela distância percorrida pelo solvente é conhecido como o Rf (fator de retenção). Comparações do valor de Rf da amostra com o de um padrão é um método qualitativo usado na identificação de um composto. Para o cálculo de valor de Rf mede-se a distância que a substância deslocou a partir do ponto de aplicação (ds), considerando-se para efeito de medida o centro de gravidade da mancha, e divide-se pela distância percorrida pela frente do solvente a partir do ponto original da amostra (dm). A Figura 3 ilustra o cálculo do Rf para os componente de uma amostra. Distância percorrida pela mancha desde a origem (ds) Rf = ----------------------------------------------------------------------------------- Distância percorrida pelo solvente desde a origem (dm) Figura 3. Determinação de Rf no cromatograma em camada fina.3 Quando as condições de medida são completamente especificadas, o valor do Rf é constante para uma dada substância, e corresponde a uma propriedade física daquele composto. O valor de Rf pode, então, ser usado para identificar um composto desconhecido, mas como muitas substâncias podem ter o mesmo valor de Rf, assim com podem ter o mesmo ponto de fusão, métodos adicionais devem ser utilizados para identificação inequívoca do composto. Existem várias técnicas cromatográficas que vão das mais simples como cromatografia de coluna e camada fina até as mais sofisticadas e computadorizadas, como a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). De modo geral, entre os métodos modernos de análises, as técnicas cromatográficas, ocupam um lugar de destaque na química e bioquímica, na pesquisa e na indústria, devido a sua facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas presentes em uma amostra, mesmo em misturas muito complexas. Aplicações da CCD em Química Orgânica - Estabelecer a identidade dos compostos; - Determinar o número de componentes de uma mistura; - Determinar o solvente apropriado para a separação por cromatografia em coluna; - Monitorar uma separação realizada por cromatografia em coluna; - Verificar a eficiência de uma separação; - Monitorar o andamento de uma reação.
  4. 4. 3 – PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 3.1. Cromatografia em Papel. 3.1.1. Preparar uma cuba cromatográfica colocando uma tira de papel de filtro (sulfite) de 10x15 cm e tampar com uma placa de petri. 3.1.2. A partir de um papel sulfite, cortar, uma tira de 5 cm de largura e 21 cm de comprimento. 3.1.3. Com um lápis, traçar em uma das extremidade do papel, uma linha de 1,5 cm acima da extremidade inferior. 3.1.4. Fazer, nessa linha, quatro marcas a lápis, com distância de 1 cm de cada uma, e nas extremidades deixar 0,5 cm de distância de cada margem. 3.1.5. Escrever o número 1 sob a primeira marca, o 2 sob a segunda,e assim por diante, até o número 4. 3.1.6. Nas marcas com os números 1, 2, 3 e 4 aplicar a tinta das canetas preta, roxa, rosa, verde, verde ou azul, de tal forma que o circula tenha um diâmetros de 0,5 cm. 3.1.7. Uma mancha não deve invadir a outra, e entre cada uma deve ficar um espaço de pelo menos 0,5 cm. 3.1.8. Cortar a extremidade superior do papel em um comprimento tal que sua extremidade inferior fique a aproximadamente 0,5 cm do fundo da cuba cromatográfica (vidro de Nescafé). 3.1.9. Dobre a parte que sobra do papel e recorte de tal forma a deixar 1 cm de papel sobrando. 3.1.10. Colocar um pedaço de fita adesiva na parte superior dobrada do papel sulfite e prender o papel na boca da cuba cromatográfica. 3.1.11. Para obter o eluente, misturar 7 mL de etanol 92º e 7 mL de água. 3.1.12. Colocar o eluente na cuba cromatográfica até atingir 1 cm de altura. 3.1.13. Colocar a tira de papel preparada na cuba cromatográfica tomando o cuidado para que a camada de eluente fique próxima, mas não molhe inicialmente as manchas de tinta. Se isso ocorrer, retire um pouco do eluente do frasco, até que o nível no frasco não alcance as manchas. 3.1.14. Prender o papel no topo da cuba cromatográfica com a ajuda da fita adesiva. 3.1.15. Tampar o frasco de vidro com a placa de petri. 3.1.16. Esperar até que o eluente suba até o topo do papel. 3.1.17. Retirar a tira de papel do frasco de vidro, esperar secar e verificar o que ocorreu com as cores. Anotar as observações e calcular o Rf de cada macha. Anexar o cromatograma no relatório. 3.1.18. O professor irá fazer uma análise cromatográfica utilizando um papel filtro aberto e uma tampa contendo o eluente. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 3.2. Cromatografia em Camada Fina (TLC) 3.2a) Preparação do extrato 3.2a1) Cortar em pedaços pequenos os pimentões verdes, amarelos e vermelhos (Figura 4a). 3.2a2) Pesar cerca de 30 g dos pedaços de cada pimentão em béqueres diferentes. 3.2a3) Adicionar 10 mL de acetona e 50 mL de hexano (Figura 4b). 3.2a4) Transferir cada mistura, separadamente, para um almofariz com pistilo e macerar até obter uma pasta homogênea. 3.2a5) Deixar em repouso por 1 hora (Figura 4c). 3.2a6) Filtrar para um funil de separação utilizando um funil comum, com papel de filtro pregueado, adicionar a solução lentamente para que o hexano seja filtrado primeiro. 3.2a7) Separar a fase aquosa. 3.2a8) Adicionar, 15 mL de água. Girar lentamente o funil, pois a agitação brusca pode causar a formação de emulsão.
  5. 5. 3.2a9) Separar e descartar a fase aquosa. Repetir esta operação de lavagem, por mais uma vez. 3.2a10) Descartar a fase aquosa e transferir a fase orgânica (extrato) para um erlenmeyer de 125 mL (Figura 4d). 3.2a11) Adicionar 2g de sulfato de sódio anidro a fase orgânica e deixar em repouso por 15 minutos. 3.2a12) Filtrar em um béquer de 50 mL e concentrar os extratos até o volume de 1 mL, com aquecimento em banho-maria a 70 ºC e sob agitação. Figura 4. Etapas da preparação dos extratos de pimentão.5 3.2b) Aplicação da amostra na placa 3.2b1. Utilizando um capilar, aplicar duas porções da solução de pigmentos sobre uma placa de sílica (2,5 x 7,5 cm) a 1,0 cm de uma das extremidades. Evitar a difusão da mancha de forma que seu diâmetro não deva ultrapassar a 2 mm durante a aplicação da amostra. 3.2b2. Deixar o solvente evaporar.3.2b3. 3.2c) Desenvolvimento do cromatograma 3.2c1. Preparar uma cuba colocando uma tira de papel de filtro de 4x5 cm, hexano com 5% de acetona. Tampe com uma placa de petri. Esperar o tempo suficiente para que ocorra a completa saturação.3.2c2. Colocar cuidadosamente a placa na cuba, evitando que o ponto de aplicação da amostra mergulhe no solvente. 3.2c3. Quando o solvente atingir cerca de 0,5 cm do topo da placa, remover a placa e marcar a frente do solvente (linha de chegada da fase móvel). 3.2c4. Deixar secar ao ar por 5 minutos e observar o número de manchas coloridas. Caso seja necessário insira a placa na cuba contendo um pouco de iodo sólido e coberto com uma placa de petri. Espera-se o surgimento de manchas na placa. 3.2c5. Copiar a placa com as substâncias separadas (cromatograma), obedecendo fielmente a distância entre o ponto de aplicação e a frente do solvente, bem como a distância percorrida por cada substância, iniciando pelo ponto de aplicação até o centro de maior concentração da mancha. 3.2c6. Anotar as observações e calcular o Rf de cada macha. Identificar as manchas através de dados da literatura. 3.2c7. Fazer uma análise cromatográfica utilizando papel filtro ou sulfite.3.2c8. 4 – Questões 4.1. Qual é o estado físico da fase móvel e da fase estacionária na cromatografia em camada delgada (CCD)? 4.2. Com que finalidade a solução de pigmentos é lavada com água? 4.3. Por que o sulfato de sódio anidro é adicionado à solução de pigmentos? 4.4. Que se entende por fator de retenção (Rf)?
  6. 6. 4.5. Dois componentes A e B, foram separados por CCD. Quando a frente do solvente atingiu, 6,5 cm, acima do ponto de aplicação da amostra, a mancha de A, estava a 5 cm, a de B a 3,6 cm. Calcular o Rf de A e de B. Desenhar esta placa, obedecendo o mais fielmente possível as distâncias fornecidas. O que se pode concluir sobre a resolução das manchas, nesta separação? 4.6. Descreva detalhadamente o que você observou à medida que o eluente subia pelo papel e ao final do experimento. 4.7. Com base nas informações fornecidas na teoria e nas observações do experimento, quais são os componentes das tintas mais atraídos pelo eluente? E quais os mais atraídos pelo papel? Explique 4.8. Por que a cromatografia utilizando hexano com 5% de acetona é mais rápida que a cromatografia utilizando etanol - água 1:1? 5 – Bibliografia 1. ROBERTS, R. M.; GILBERT, J. C.; RODEWALD, L. B. WINGROVE, A. S., Modern experimental organic chemistry, 4th ed, Phyladelphia Saunders College Publishing,1985. 2. DEGANI, A. L. G., CASS, Q. B.; VIEIRA, P. C. Química Nova na Escola, 1998. 7, 21. 3. PALOSCHI, R.; ZENI, M.; RIVEROS, R. Experimentos Cromatográficos. Química Nova na Escola, n. 7, p. 35-41, 1998. 4. COLLINS, C. H.; BRAGA, G. L.; PIERINA, S. B. Introdução a métodos cromatográficos. 4 ed., Campinas: Editora da Unicamp, 1995. 5. RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Análise de Pigmentos de Pimentões por Cromatografia em Papel. Química Nova na Escola, n.29, 34-37, 2008. 6. NÚBIA, D. S.; Instrumentação para o Ensino de Química, Série: Experiências Demonstrativas – Cromatografia. UNIOESTE, Curso de Química.

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