Carascteristica das colunas de cromatografo a gas_gc - Case Analítica
CARACTERÍSTICA DAS COLUNAS PARA GC
A sílica fundida é, sem dúvida, a melhor escolha atualmente devido à inércia, eficiência e facilidade de instalação. Por outro lado, torna-se mais frágil com o aumento do diâmetro do tubo, recomen o uso de vidro para colunas de diâmetro interno superior a 0,53mm. Para os trabalhos onde a inércia não é importante, colunas de aço eventualmente podem ser empregadas.
A resolução entre dois componentes é, principalmente, determinada pela seletividade da fase estaária (a). As fases estacionárias de natureza não-
polar (ex: dimetilpolisiloxano) utilizam primaria interações dispersivas, e a separação dos componentes será efetuada com base nas faixas de ponto de ebulição.
As fases estacionárias mais polares terão outras formas de interação com os solutos devido à preça de grupos polares (ex: cianopropil, fenil, trifluorpropil, etc). Neste caso, a separação não depená apenas da faixa de ebulição dos solutos, mas envolverá interações com grupos polares.
As fases específicas (ex: fases quirais) irão separar de acordo com as interações específicas.
A capacidade de uma coluna é fortemente influenciada pela interação soluto-fase. Desta forma, um soluto bastante polar poderá facilmente sobrecarregar uma coluna não-polar, devido à pequena interação soluto-fase.
Em geral, um decréscimo na temperatura da coluna provoca um aumento em sua seletividade e eficiência, às custas de um aumento no tempo de análise. Entretanto, cada fase possui um limite inferior de temperatura na qual suas características são otimizadas.
A maioria das análises pode ser realizada em uma única coluna capilar de sílica fundida conten uma fase não polar do tipo siloxano. Esta combinação sílica (suporte) - siloxano (fase) garante colunas com elevada eficiência, excelente estabilidade térmica, elevada inércia química e grande poder de resolução, características inerentes à alta tecnologia envolvida no preparo das colunas. Em alguns casos, uma fase mais polar pode ser necessária para atingir-se a seletividade desejada.
Recomendamos então a utilização de um polietileno glicol imobilizado, às vezes referido como superox, cujo desempenho cromatográfico é similar ao Carbowax, porém com maior estabilidade e mais ampla faixa de temperatura útil de operação.
Além destas, inúmeras outras fases são disponíveis, permitindo obter-se a seletividade adequada.
DIÂMETRO INTERNO (d.i)
Os valores de d.i. mais utilizados em colunas capilares são: 0,1 mm; 0,25 mm; 0,32 mm; 0,53 mm; os quais têm sido classificados em 3 grupos, considerados como tubo fino ( < 0,25mm); normal (d.i. 0,25 ou 0,32mm) e tubo grosso (d.i. 0,53mm ou maior). Cada faixa apresenta vantagens e limitações, sendo que seu conhecimento é importante na escolha da coluna apropriada.
As colunas de d.i. < 0.2mm (< 200 mícrons) são as mais eficientes, porém requerem um instrumento adequado para que seu potencial seja integralmente explorado. Além disto, exigem elevadas pressões de trabalho e volumes mortos muito pequenos em todo sistema. São muito utilizadas em cromatografia com fluido supercrítico e começando a serem difundidas em cromatografia gasosa.
As colunas de d.i. 0,25mm ou 0,32mm são as mais populares. A de 0,25mm (250 mícrons)possui uma eficiência ligeiramente superior às custas de uma capacidade (quantidade de amostra injetada) ligeiramente inferior.
As colunas de d.i. 0,53mm (530 mícrons, também denominadas megabore, large-bore ouwidebore) possuem eficiência inferior às anteriores, porém, capacidade superior. Desta forma, podem substituir colunas empacotadas direta com a vantagem de apresentarem a flexibilidade, eficiência, inércia da sílica fundida. São fáceis de instalar e usar, permitindo análises mais rápidas que as empacotadas. Estas colunas podem ser instaladas em virtualmente qualquer cromatógrafo, com pequenas adaptações, quando necessário.
Um ponto a ser observado na escolha da coluna é que quanto menor o diâmetro interno(d.i.) da coluna, maior será sua eficiência. Entretanto, quanto menor o diâmetro interno, menor será a capacidade da coluna, isto é, menor quantidade de amostra deverá ser injetada. Com relação ao tempo de análise, quanto menor o d.i. da coluna, mais rápida será a análise, pois maior poderá ser a velocidade linear média do gás de arraste.
O incremento do comprimento de uma coluna (L) provoca um aumento na eficiência (número de pratos teóricos, N), mas não de forma proporcional, uma vez que a relação correta entre ambos é a raiz quadrada da eficiência, ou seja, dobrando-se L de uma coluna não se obtém o dobro da resolução, mas sim aproximadamente um acréscimo de 1,3 x R (resolução). Da mesma forma, aumenta-se a capacidade. Por outro lado, o tempo de análise é direta proporcional ao comprimento da coluna
O melhor compromisso entre resolução, tempo de análise, pressão e temperatura de operação é fornecido por colunas de 25 a 30 metros de comprimento. Para misturas simples (contendo menos de 25 componentes) uma co mais curta poderá separar adequadamente os componentes em um tempo de análise menor. Nestas colunas, usualmente de 10 a 15 metros, consegue-se minimizar a temperatura de ebulição, o que pode ser vantajoso no caso de compostos termolábeis.
Uma coluna mais comprida (50 a 60 metros) pode ser necessária para a separação de misturas complexas, porém com aumento no tempo de análise. Deve ser lembrado que a resolução de uma coluna é diretamente proporcional à raiz quadrada do comprimento. Assim, uma coluna de 60 metros apresentará uma resolução apenas 40% supe a de 30 metros, porém com um tempo de análise 100% maior.
Portanto, uma melhor separação poderá ser obtida mais facilmente selecionando-se uma fase estacionária diferente ou diminuindo-se o diâmetro interno.
O melhor compromisso entre capacidade, resolução e faixa de operação prática é oferecido por um filme de 0,20 mm a 0,50 mm, considerado padrão.
Filmes finos (menores que 0,20 mm) são preferidos para análise de compostos de alto peso molecular, elevados pontos de ebulição ou trabalhos envolvendo análises em temperaturas próximas ao limite da fase estacionária.
Filmes grossos (superiores a 0,50 mm) são preferidos na análise de compostos voláteis.
É interessante lembrar que o aumento na espessura do filme acarreta um acréscimo acentuado na temperatura de ebulição de um soluto, tornando mais atraente o uso de colunas curtas de forma a preservar o tempo de análise em valores aceitáveis.