1. RITA CERDEIRARITA CERDEIRA
CROMATOGRAFIA GASOSACROMATOGRAFIA GASOSA
MÉTODOS EXPERIMENTAIS EMMÉTODOS EXPERIMENTAIS EM
ENERGIA E AMBIENTEENERGIA E AMBIENTE

2. RITA
CERDEIRA
CROMATOGRAFIA GASOSACROMATOGRAFIA GASOSA
• Princípio BásicoPrincípio Básico
• InstrumentaçãoInstrumentação
• Parâmetros FundamentaisParâmetros Fundamentais
• Aplicações PráticasAplicações Práticas
• ConclusãoConclusão

3. RITA
CERDEIRA
PRINCÍPIO BÁSICOPRINCÍPIO BÁSICO
• Técnica de separação e análise de misturas porTécnica de separação e análise de misturas por
interacção dos seus componentes entre umainteracção dos seus componentes entre uma FaseFase
EstacionáriaEstacionária e umae uma Fase MóvelFase Móvel..
• Classificação dos métodos cromatográficos:Classificação dos métodos cromatográficos:
TIPOTIPO FASEFASE
MÓVELMÓVEL
FASEFASE
ESTACIONÁRIAESTACIONÁRIA
MECANISMO DEMECANISMO DE
SEPARAÇÃOSEPARAÇÃO
GasosaGasosa GasosaGasosa
LíquidaLíquida PartiçãoPartição
SólidaSólida AdsorçãoAdsorção
LíquidLíquid
aa
LíquidaLíquida
LíquidaLíquida PartiçãoPartição
SólidaSólida
AdsorçãoAdsorção
Troca IónicaTroca Iónica
Exclusão MolecularExclusão Molecular

4. RITA
CERDEIRA
• A amostra é injectadaA amostra é injectada (injector(injector
da amostra)da amostra) e arrastada pelae arrastada pela
fase móvel (gás arrastador)fase móvel (gás arrastador)
através da coluna que contém aatravés da coluna que contém a
fase estacionária (coluna CGfase estacionária (coluna CG
aquecida)aquecida), onde ocorre a, onde ocorre a
separação da mistura. Asseparação da mistura. As
substâncias separadas saem dasubstâncias separadas saem da
coluna dissolvidas na fase móvelcoluna dissolvidas na fase móvel
e passam por ume passam por um detectordetector queque
gera um sinal eléctricogera um sinal eléctrico
proporcional à quantidade deproporcional à quantidade de
material separado.material separado.
INSTRUMENTAÇÃO – Mecanismo deINSTRUMENTAÇÃO – Mecanismo de
SeparaçãoSeparação

5. RITA
CERDEIRA
Cilindro de
gás
Injector da
amostra
Coluna CG aquecida
Detector
Registrador
Exemplo de um
cromatograma
INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO
Cromatograma

6. RITA
CERDEIRA
ISTRUMENTAÇÃO - Fase MóvelISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel
CARACTERÍSTICAS da FASE MÓVEL, OU GÁS DECARACTERÍSTICAS da FASE MÓVEL, OU GÁS DE
ARRASTE:ARRASTE:
• Inerte não interage nem com a amostra, nem com aInerte não interage nem com a amostra, nem com a
fase estacionária, apenas transporta a amostra através dafase estacionária, apenas transporta a amostra através da
coluna.coluna.
• Puro isento de impurezas que possam contaminar aPuro isento de impurezas que possam contaminar a
amostra, ou gerar ruído no sinal.amostra, ou gerar ruído no sinal.
• Compatível com o DetectorCompatível com o Detector
• Exemplos – HExemplos – H22, N, N22, He, He

7. RITA
CERDEIRA
ALIMENTAÇÃO DO GÁS DE ARRASTEALIMENTAÇÃO DO GÁS DE ARRASTE
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
ISTRUMENTAÇÃO - Fase MóvelISTRUMENTAÇÃO - Fase Móvel
Cilindro de
gás
Regulador de
pressão
primário
Filtros
Regulador de
Caudal
Medidor de
Caudal
Regulador de
pressão
secundário

8. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da AmostraINSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra
• Injecção instantânea - evita diminuir a eficiência da colunaInjecção instantânea - evita diminuir a eficiência da coluna
t = 0
t = x
t = 0
t = x
• Vaporização simultânea para todos os componentes da amostra -Vaporização simultânea para todos os componentes da amostra -
evita a decomposição da mesmaevita a decomposição da mesma
– Regra Geral: temperatura do injector 50ºC acima da temperaturaRegra Geral: temperatura do injector 50ºC acima da temperatura
de ebulição do componente menos volátilde ebulição do componente menos volátil
t = 0
t = x
t = 0
t = x
Injecção lentaInjecção lentaInjecção instantâneaInjecção instantânea
CARACTERÍSTICAS da INJECÇÃO da AMOSTRA:CARACTERÍSTICAS da INJECÇÃO da AMOSTRA:

9. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da AmostraINSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra
INJECTOR:INJECTOR:

10. RITA
CERDEIRA
1 - Ponta da agulha da
microseringa é introduzida no
início da coluna.
INSTRUMENTAÇÃO - Injecção da AmostraINSTRUMENTAÇÃO - Injecção da Amostra
• Volume injectado – depende da coluna, do detector e do estado
físico da amostra
2 - Amostra injectada e
vaporizada instantaneamente
no início da coluna.
3 - “Plug” de vapor de
amostra forçado pelo gás de
arraste a fluir pela coluna.

11. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - Fase EstacionáriaINSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária
FASE ESTACIONÁRIA:FASE ESTACIONÁRIA:
• Líquido depositado sobre superfícies de:Líquido depositado sobre superfícies de:
Tubos finos – colunas capilaresTubos finos – colunas capilaresSólidos – colunas empacotadasSólidos – colunas empacotadas

12. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - Fase EstacionáriaINSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária
CARACTERÍSTICAS da FASE ESTACIONÁRIA:CARACTERÍSTICAS da FASE ESTACIONÁRIA:
• Características próximas das dos solutos a serem separadosCaracterísticas próximas das dos solutos a serem separados
• Selectividade, deve ser um bom solvente diferencial dos componentes da amostraSelectividade, deve ser um bom solvente diferencial dos componentes da amostra
• Quimicamente inerte relativamente à amostraQuimicamente inerte relativamente à amostra
• Pouco viscosaPouco viscosa
• PuraPura
• ParafinasParafinas – apolares– apolares
Fases estacionárias utlizadas:
• PoliglicóisPoliglicóis – polares– polares
• PoliésteresPoliésteres – polares– polares
• Volatilidade baixa (ponto de ebulição 200ºC acima da temperatura máxima aVolatilidade baixa (ponto de ebulição 200ºC acima da temperatura máxima a
utilizar)utilizar)
• Estabilidade térmicaEstabilidade térmica
• SiliconesSilicones – cobrem ampla faixa de polaridade– cobrem ampla faixa de polaridade

13. RITA
CERDEIRA
CARACTERÍSTICAS DAS COLUNAS:CARACTERÍSTICAS DAS COLUNAS:
CAPILARESCAPILARES EMPACOTAMENTOEMPACOTAMENTO
DiâmetroDiâmetro
ComprimentoComprimento
MaterialMaterial
FaseFase
estacionáriaestacionária
0.10 a 0.50 mm0.10 a 0.50 mm
5 a 100 m5 a 100 m
Vidro, açoVidro, aço
É depositada como filme,É depositada como filme,
aplicado directamente àsaplicado directamente às
paredes do tuboparedes do tubo
3 a 6 mm3 a 6 mm
0.5 a 5 m0.5 a 5 m
Vidro ou metalVidro ou metal
É depositada como filme,É depositada como filme,
sobre partículas de umsobre partículas de um
suporte adequadosuporte adequado
INSTRUMENTAÇÃO - Fase EstacionáriaINSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária

14. RITA
CERDEIRA
MECANISMO DE SEPARAÇÃO:MECANISMO DE SEPARAÇÃO:
INSTRUMENTAÇÃO - Fase EstacionáriaINSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária
• A amostra atinge a fase estacionária sendo parte absorvida e estabelece-se um equilíbrio entre esta parte e uma outra que permaneceA amostra atinge a fase estacionária sendo parte absorvida e estabelece-se um equilíbrio entre esta parte e uma outra que permanece
na fase gasosa, que por sua vez continua no gásna fase gasosa, que por sua vez continua no gás
de arraste até estabelecer ode arraste até estabelecer o
equilíbrio. O gás de arrasteequilíbrio. O gás de arraste
atinge a fase estacionária, oatinge a fase estacionária, o
que leva a amostra a entrarque leva a amostra a entrar
novamente neste paranovamente neste para
restabelecer o equilíbrio.restabelecer o equilíbrio.

15. RITA
CERDEIRA
VANTAGENSVANTAGENS DESVANTAGENSDESVANTAGENS
EmpacotamentoEmpacotamento
• Mais económicaMais económica
• Maior capacidade de cargaMaior capacidade de carga
• Maior quantidade de amostraMaior quantidade de amostra
• Se o material de enchimento não forSe o material de enchimento não for
colocado na coluna de formacolocado na coluna de forma
compacta e uniforme, os espaçoscompacta e uniforme, os espaços
vazios resultantes funcionarão comovazios resultantes funcionarão como
câmaras de diluição da amostra.câmaras de diluição da amostra.
• Menor eficiênciaMenor eficiência
• Análise mais lentaAnálise mais lenta
CapilaresCapilares
• Maior comprimento => maiorMaior comprimento => maior
eficiênciaeficiência
• Separação de misturas complexasSeparação de misturas complexas
• Análise mais rápidaAnálise mais rápida
• Maior separaçãoMaior separação
• Capacidade de processamento daCapacidade de processamento da
amostra inferior. Satura rapidamente.amostra inferior. Satura rapidamente.
• Menor quantidade de amostraMenor quantidade de amostra
INSTRUMENTAÇÃO - Fase EstacionáriaINSTRUMENTAÇÃO - Fase Estacionária

16. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
• Examinam continuamenteExaminam continuamente
o material, gerando umo material, gerando um
sinal na passagem desinal na passagem de
substâncias que não o gássubstâncias que não o gás
de arrastede arraste
• Dispositivo que indica e quantifica os componentes separadosDispositivo que indica e quantifica os componentes separados
pela coluna.pela coluna.

17. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
• Resposta rápida e linearResposta rápida e linear
CARACTERÍSTICAS dos DETECTORES:CARACTERÍSTICAS dos DETECTORES:
• Ser altamente sensívelSer altamente sensível
• Boa estabilidade durante grandes intervalos de tempoBoa estabilidade durante grandes intervalos de tempo
• Responder a uma grande variedade de compostosResponder a uma grande variedade de compostos

18. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
• Quantidade mínima detectável – Massa de um composto queQuantidade mínima detectável – Massa de um composto que
gera um pico 3 X > ruídogera um pico 3 X > ruído
PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO:PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO:
SINAL(S)
RUÍDO (N)
= 3
S
N
SINAL(S)
RUÍDO (N)
= 3
S
N

19. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO:PARÂMETROS BÀSICOS DE DESEMPENHO:
• Sensibilidade – Relação entre a área do pico e a massa deSensibilidade – Relação entre a área do pico e a massa de
compostocomposto
m
A
S =
• Velocidade de resposta – Tempo decorrido entre a entrada doVelocidade de resposta – Tempo decorrido entre a entrada do
composto no detector e a geração do sinal eléctricocomposto no detector e a geração do sinal eléctrico

20. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
• Universais – Geram um sinal para qualquer compostoUniversais – Geram um sinal para qualquer composto
ClassificaçãoClassificação
• Selectivos – Geram um sinal apenas compostos com determinadas característicasSelectivos – Geram um sinal apenas compostos com determinadas características
• Específicos – Geram um sinal para compostos que tenhamEspecíficos – Geram um sinal para compostos que tenham
um determinado elemento na sua estruturaum determinado elemento na sua estrutura

21. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
TIPOS de DETECTORES:TIPOS de DETECTORES:
• FID - Detector de Ionização de ChamaFID - Detector de Ionização de Chama
• TCD - Detector de Condutividade TérmicaTCD - Detector de Condutividade Térmica
• ECD - Detector de Captura de ElectrõesECD - Detector de Captura de Electrões
• FDP - Detector Fotométrico de ChamaFDP - Detector Fotométrico de Chama
GAMA E SENSIBILIDADE
DOS DETECTORES EM CG

22. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
Detector de Condutividade Térmica - Universal, não destrói aDetector de Condutividade Térmica - Universal, não destrói a
amostraamostra
• Aplica-se para a separação de compostos (ex. Gases nobres)Aplica-se para a separação de compostos (ex. Gases nobres)
Filamento
Entrada de
Gás
Célula de
referência

23. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
Detector de Captura de Electrões - SelectivoDetector de Captura de Electrões - Selectivo
• Aplica-se na separação de compostos halogenadosAplica-se na separação de compostos halogenados
Ânodo
Coluna cromatográfica
Cátod
o
Cavidad
e
Saída de
gases

24. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
Detector de Ionização de Chama – UniversalDetector de Ionização de Chama – Universal
• Utilizado para compostos com ligações C-H (orgânicos)Utilizado para compostos com ligações C-H (orgânicos)
Ar
H2
Colun
a

25. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
Detector Fotométrico de Chama - EspecíficoDetector Fotométrico de Chama - Específico
• Utilizado para compostos com enxofre ou fósforoUtilizado para compostos com enxofre ou fósforo

26. RITA
CERDEIRA
INSTRUMENTAÇÃO - DetectoresINSTRUMENTAÇÃO - Detectores
Comparação entre TCD e FIDComparação entre TCD e FID

27. RITA
CERDEIRA
PARÂMETROS FUNDAMETAISPARÂMETROS FUNDAMETAIS
TEMPO DE RETENÇÃO AJUSTADO, tTEMPO DE RETENÇÃO AJUSTADO, tRR’ e SELECTIVIDADE,’ e SELECTIVIDADE, αα::
tR
tM
tR’ = tR - tM
TEMPO
SINAL
tR
tM
tR’ = tR - tM
TEMPO
SINAL
ttRR – Tempo de retenção– Tempo de retenção
ttMM – Tempo mínimo de retenção– Tempo mínimo de retenção
de um composto que nãode um composto que não
interaja com a faseinteraja com a fase
estacionáriaestacionária
ttRR ’’ – Tempo de retenção ajustado– Tempo de retenção ajustado
'
'
1
2
r
r
t
t
=α

28. RITA
CERDEIRA
PARÂMETROS FUNDAMETAISPARÂMETROS FUNDAMETAIS
EFICIÊNCIA – Capacidade de separação com o mínimo deEFICIÊNCIA – Capacidade de separação com o mínimo de
dispersão do compostodispersão do composto
Separação ineficienteSeparação ineficiente
dos compostos edos compostos e
menor detectabilidademenor detectabilidade
TempoTempo
Dispersão do compostoDispersão do composto

29. RITA
CERDEIRA
PARÂMETROS FUNDAMETAISPARÂMETROS FUNDAMETAIS
EFICIÊNCIA – Pode ser quantificada pelo NÚMERO DEEFICIÊNCIA – Pode ser quantificada pelo NÚMERO DE
PRATOS TEÓRICOS (comprimento de coluna necessárioPRATOS TEÓRICOS (comprimento de coluna necessário
para se estabelecer o equilíbrio):para se estabelecer o equilíbrio):
2
16 





=
b
r
W
t
n
• Quanto maior o n,Quanto maior o n,
mais eficiente é amais eficiente é a
colunacoluna

30. RITA
CERDEIRA
APLICAÇÕES PRÁTICASAPLICAÇÕES PRÁTICAS
• QUIMICA:QUIMICA:
– Determinação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantesDeterminação de antioxidantes, nutrientes ou contaminantes
em alimentosem alimentos
• INDÚSTRIA:INDÚSTRIA:
– Monitorização de processos industriaisMonitorização de processos industriais
• SAÚDE:SAÚDE:
– Análises dos constituintes do sangueAnálises dos constituintes do sangue
– Análise forenseAnálise forense
• AMBIENTE:AMBIENTE:
– Determinação de resíduos de pesticidas em produtos alimentares,Determinação de resíduos de pesticidas em produtos alimentares,
águas ou esgotoságuas ou esgotos
– Determinação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, solos ouDeterminação de gases e solventes orgânicos na atmosfera, solos ou
riosrios
– ......

31. RITA
CERDEIRA
CONCLUSÃOCONCLUSÃO
• A importância principal deste método é a de conseguir obter separação deA importância principal deste método é a de conseguir obter separação de
misturas complexasmisturas complexas
• Para uma análise quantitativa ou qualitativa deve-sePara uma análise quantitativa ou qualitativa deve-se
associar a este método outro método analítico como porassociar a este método outro método analítico como por
exemplo:exemplo:
• Espectrometria de massaEspectrometria de massa
• Espectrometria por absorção de infravermelhosEspectrometria por absorção de infravermelhos
• Espectrometria de emissão atómicaEspectrometria de emissão atómica

32. RITA
CERDEIRA
REFERÊNCIASREFERÊNCIAS
• McNair, H.M.; Miller, J.M., "Basic Gas Chromatography". John WileyMcNair, H.M.; Miller, J.M., "Basic Gas Chromatography". John Wiley
& Sons, Nova Iorque, 1997.& Sons, Nova Iorque, 1997.
• Bonato, P.S., C.H.; Bonato, P.S.; Braga, G.L., "Introdução aBonato, P.S., C.H.; Bonato, P.S.; Braga, G.L., "Introdução a
Métodos Cromatográficos". 6a edição, Editora da Unicamp,Métodos Cromatográficos". 6a edição, Editora da Unicamp,
Campinas, 1995.Campinas, 1995.
• Gonçalves, M.L., “ Métodos Instrumentais para a Análise deGonçalves, M.L., “ Métodos Instrumentais para a Análise de
Soluções”. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1983Soluções”. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1983
• http://ull.chemistry.uakron.eduhttp://ull.chemistry.uakron.edu
• http://www.chemkeys.comhttp://www.chemkeys.com
• http://hiq.aga.com.br/international/web/lg/br/likelgspgbr.nsf/DocByAlias/Hohttp://hiq.aga.com.br/international/web/lg/br/likelgspgbr.nsf/DocByAlias/Ho