Este documento apresenta um relatório sobre a análise qualitativa de metano, etano e propano em gás natural veicular (GNV) utilizando cromatografia gasosa. O relatório descreve a metodologia empregada, os resultados obtidos nos cromatogramas que mostram os tempos de retenção de cada gás, e conclui que o metano está presente em maior quantidade na amostra de GNV analisada.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
EDNA MARIA DOS SANTOS ALVES - 11311745
GABRIEL ARAUJO ROMANIUC - 11411530
JULIANA TEÓFILO DOS SANTOS PEREIRA - 11321812
SIDNEY LUCAS MONTEIRO DE ARAUJO - 11328185
ANÁLISE QUALITATIVA DE METANO, ETANO E PROPANO EM GÁS
NATURAL VEICULAR (GNV) POR CROMATOGRAFIA EM FASE GASOSA
JOÃO PESSOA
2017

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
ANÁLISE QUALITATIVA DE METANO, ETANO E PROPANO EM GÁS
NATURAL VEICULAR (GNV) POR CROMATOGRAFIA EM FASE GASOSA
Relatório apresentado ao Curso de
Bacharelado em Química Industrial na
disciplina Introdução aos Métodos
Instrumentais Experimentais como um
dos requisitos necessários à
aprovação.
Docente: Professor Doutor Mário Cesar
Ugulino De Araújo.
JOÃO PESSOA
2017

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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................4
2. OBJETIVO..................................................................................................................7
3. METODOLOGIA........................................................................................................8
3.1 MATERIAIS ..........................................................................................................8
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ...............................................................8
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..............................................................................8
5. CONCLUSÃO..........................................................................................................11
6. REFERÊNCIAS .......................................................................................................11

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1. INTRODUÇÃO
A cromatografia é um método específico físico-químico sobre separação.
Está fundamentada na migração diferencial dos componentes de tal mistura,
que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, fase
móvel e a fase estacionária. A fase móvel é quando o eluente é um solvente
puro ou uma mistura de solventes. Fases imiscíveis são quando apresentam
duas fases bem distintas. E fase estacionária é quando sólidos e líquidos estão
quimicamente ligados. O termo cromatografia foi empregado em 1906 e sua
utilização é atribuída a um botânico russo, quando foi explícito ao descrever
suas experiências na separação dos componentes de extratos e folhas. Ao
decorrer desse estudo, a passagem de éter de petróleo (fase móvel) através de
uma coluna de vidro preenchida com carbonato de cálcio (fase estacionária), à
qual se adicionou o extrato, levou para separação dos componentes em faixas
coloridas. (NETO F.R.A Pág. 65-67). Isso deve-se ao fato do qual a técnica é
conhecida como cromatografia (chrom = cor e graphie = escrita), podendo levar
à errônea ideia de que o processo seja dependente da cor. Também pode-se
usar a cromatografia para a identificação de compostos, por comparação com
padrões previamente existentes, para a purificação de compostos separando-
se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma
mistura.
Cromatografia Gasosa
A Cromatografia Gasosa (CG) é uma técnica para separação e análise
de misturas de substâncias voláteis. (A amostra é vaporizada e introduzida em
um fluxo de um gás adequado denominado de fase móvel (FM) ou gás de
arraste). Este fluxo de gás com a amostra vaporizada passa por um tubo
contendo a fase estacionária FE (coluna cromatográfica), onde ocorre a
separação da mistura. A FE pode ser um sólido adsorvente (Cromatografia
Gás-Sólido) ou, mais comumente, um filme de um líquido pouco volátil,
suportado sobre um sólido inerte (Cromatografia Gás-Líquido com Coluna
Empacotada ou Recheada) ou sobre a própria parede do tubo (Cromatografia

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Gasosa de Alta Resolução). Na cromatografia gás-líquido (CGL), os dois
fatores que governam a separação dos constituintes de uma amostra são:
1. A solubilidade na FE: quanto maior a solubilidade de um constituinte na FE,
mais lentamente ele caminha pela coluna.
2. A volatilidade: quanto mais volátil a substância (ou, em outros termos,
quanto maior a pressão de vapor), maior a sua tendência de permanecer
vaporizada e mais rapidamente caminha pelo sistema.
As substâncias separadas saem da coluna dissolvidas no gás de arraste e
passam por um detector; dispositivo que gera um sinal elétrico proporcional à
quantidade de material eluído. O registro deste sinal em função do tempo é o
cromatograma, sendo que as substâncias aparecem nele como picos com área
proporcional à sua massa, o que possibilita a análise quantitativa.
Tipos de Injeção
Os Injetores são a parte do cromatógrafo a gás onde a amostra é introduzida
no equipamento que vaporiza a amostra, é responsável pela mistura de gás na
fase móvel (gás de arraste) e, também, pela transferência do vapor para dentro
da coluna. As qualidades desejáveis para o injetor em cromatografia gasosa
são: fazer com que a injeção de amostra para dentro da fase móvel sem
dispersão da amostra; vaporizar todos os solutos instantaneamente sem
decomposição térmica; evitar difusão de componentes da amostra na fase
móvel e fazer com que não tenha contaminação da amostra nem perda da
amostra.
Os modos de injeção dos injetores GC capilar da Shimadzu® serão
exemplificados a seguir, bem como suas características principais:
Injetor Split/Splitless: Tem como vantagem prevenir introdução de compostos
não voláteis da amostra. Como desvantagem principal destaca-se a
discriminação dos compostos com alto ponto de ebulição e termicamente
instáveis. Esse sistema, ainda, permite a atuação de dois modos de injeção em
um único injetor.
Injeção Split: É utilizado para amostras com concentrações mais altas; é
estruturada em cima da razão Split (fluxo que sai por Split pelo fluxo da

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coluna); a vantagem principal é ter um pico com bom formato. É o modo de
injeção utilizado no CG-2014.
Injeção Splitless: Utilizada para compostos de nível traço; Bom para amostras
semi-voláteis (pontos de ebulição do analito são acima de ~150ºC).
Injetor on-column: Toda amostra é introduzida diretamente na coluna;
Diferentemente do modo de injeção anterior, nesse modo, podemos introduzir
uma amostra com temperatura relativamente baixa, não tem discriminação dos
compostos com alto ponto de ebulição. Não ocorre o “splitting” da amostra.
Injetor de Vaporização com Temperatura Programada (PTV): Amostra pode
ser injetada a temperatura relativamente baixa, assim como o injetor on-
column; Temperatura do injetor pode ser programada (rampa), por ex.: 50ºC
(0.1min) até 100 º C/min até 280 º C (20min); Amostra é introduzida através do
glass insert (tipo PTV); Minimiza decomposição de compostos termicamente
instáveis; Possibilidade de injetar grande volume de amostra.
.
Figura 1: Injeção com a seringa
Sistema de Detecção
Durante a queima de um composto orgânico, são formados diversos íons e
como consequência, a chama resultante torna-se condutora de eletricidade. O
funcionamento do DIC (Detector de Ionização de Chama) baseia-se neste
fenômeno. O gás de arraste saindo da coluna cromatográfica é misturado com

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H2 e queimado com ar ou O2. A chama resultante fica contida entre dois
eletrodos, polarizados por uma voltagem constante (Figura 02). Como a chama
de H2 forma poucos íons, ela é um mau condutor elétrico e quase nenhuma
corrente passa entre os eletrodos. Ao eluir um composto orgânico, ele é
queimado e são formados íons na chama, que passa a conduzir corrente
elétrica. A corrente elétrica resultante, da ordem de pA, é amplificada e
constitui o sinal cromatográfico. Quase todos compostos orgânicos podem ser
detectados pelo DIC. Apenas substâncias não inflamáveis (CCl4, H2O) ou
algumas poucas que não formam íons na chama (HCOOH) não dão sinal.
Assim, ele é um detector praticamente universal. De um modo geral, quanto
mais ligações C-H tiver o composto, maior a sua resposta (maior sensibilidade).
Ele é muito mais sensível que o DCT (Detector de Condutividade Térmica),
pois dependendo do composto, podem ser detectados entre 10 pg e 400 pg,
com faixa linear dinâmica de 107. Provavelmente é o detector mais usado em
CG.
Figura 2: Cela de um detector por ionização de chama
2. OBJETIVO
Analisar os gases metano, etano e propano em gás natural veicular utilizando a
técnica de cromatografia gasosa.

8. 8
3. METODOLOGIA
3.1 MATERIAIS
 Cromatógrafo Gasoso Shimadzu (Modelo GC 2014)
 Seringa
 Gás Natural Veicular
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A temperatura do SPL (injetor) foi programada para 240 °C, a
temperatura da coluna estava a 90 °C, a temperatura do detector a 250 °C.
Utilizou-se a Injeção Split por 4 minutos (tempo de corrida). A coluna
cromatográfica que foi utilizada possuía marca GS-GASPro, com os seguintes
comprimentos: 30m; diâmetro interno: 0.32 mm. Foi utilizado o Detector de
Ionização em Chama (FID). O gás de arraste foi o Hélio.
Inicialmente, fez-se três vezes a rinsagem (com metano) da seringa que
iria ser utilizada, coletado através de uma “bexiga” do cilindro de gás. Logo em
seguida, foi injetado o gás metano (padrão) no cromatógrafo e leu-se. Após
isso, injetou-se a amostra (GNV) diretamente na coluna, onde encontrava-se o
metano. E a partir dos valores obtidos se fez a comparação entre o metano e o
GNV.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Como foi utilizada a técnica de cromatografia gasosa para analisar a
presença de alguns gases como metano, etano e propano na amostra GNV,
obteve-se cromatogramas separados dos respectivos gases, como mostra a
seguir:

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Figura 3: Cromatograma do Metano.
No cromatograma qualitativo do metano, observa-se que o tempo de
retenção é em 1,952 minutos.
Figura 4: Cromatograma do Etano.
No cromatograma qualitativo do etano, observa-se que o tempo de retenção
é em 2,19 minutos.
-1000000
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
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0 1 2 3 4 5 6 7
Intensidade(mV)
Tempo (min)
Metano
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4000000
5000000
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7000000
8000000
9000000
0 1 2 3 4 5 6 7
Intensidade(mV)
Tempo (min)
Etano

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Figura 5: Cromatograma do Propano.
No cromatograma qualitativo do propano, observa-se que o tempo de
retenção é 2,932 minutos. Com esses dados, podemos então fazer a corrida
cromatográfica e obter os tempos de retenção de cada elemento, bem como a
relação entre os picos.
Figura 6: Cromatograma da amostra de gás GNV.
Tendo em comparação os gases etano, metano e propano, pode-se
observar que com a coluna capilar apresenta uma separação dos
elementos melhor.
-1000000
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
0 1 2 3 4 5 6 7
Intensidade(mV)
Tempo (min)
Propano
-1000000
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
0 2000 4000 6000 8000 10000
Intensidade(mV)
Tempo (min)
Amostra GNV

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5. CONCLUSÃO
Com essa prática, verificou-se a qualidade do combustível gás natural
veicular por meio da cromatografia gasosa, onde se mostrou um método eficaz
e rápido de separação e análise em amostras complexa de compostos
químicos, especialmente, compostos orgânicos. Observa-se também, pelos
cromatogramas, que o gás metano está presente em maior quantidade na
amostra, quando comparado com o gás propano. Mesmo tendo sido realizado
qualitativamente, também é possível realizar esse experimento
quantitativamente, realizando primeiramente a curva de calibração.
6. REFERÊNCIAS
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química: questionando a
vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre, 2001. Editora Bookmam.
AUGUSTO, Fábio. Cromatografia a Gás: Curso em Diapositivos.
Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, 2000.
COLLINS, Carol et al. Introdução a Métodos Cromatográficos. 7a edição,
Campinas: Universidade de Campinas (SP), 1997.
EWING, Galen W. Métodos Instrumentais de Análise Química. São Paulo,
2002. Editora Edgar Blücher.
Skoog, D. A.; Holler, F. J.; Nieman, T. A.; Princípios de análise instrumental,
5a. ed., Bookman: Porto Alegre, 2002. Agostinho, S. M. L.; Villamil, R. F. V.;
Agostinho Neto, A.; Aranha, H. Quim. Nova 2004, 27, 813.