11.12 : Cromatografia Gasosa: Tipos de Colunas e Fases Estacionárias

A cromatografia gasosa (GC) depende de fases estacionárias para separar e analisar componentes em uma amostra. Existem dois tipos principais de fases estacionárias: líquida e sólida. As fases estacionárias líquidas são líquidos não voláteis, termicamente estáveis ​​e quimicamente inertes que revestem a coluna. As fases estacionárias sólidas são partículas de material adsorvente, como sílica gel ou peneiras moleculares.

Para que um analito permaneça na coluna por um período de tempo suficiente, ele deve exibir algum nível de compatibilidade (ou solubilidade) com a fase estacionária. Isso se baseia no conceito de que substâncias com polaridades semelhantes tendem a se dissolver umas nas outras, um conceito resumido como "semelhante dissolve semelhante". O termo "semelhante" neste contexto se refere à similaridade das polaridades entre o analito e o líquido imobilizado. A polaridade de uma molécula, que é indicada por seu momento dipolar, mede o campo elétrico gerado pela separação de carga dentro da molécula. As fases estacionárias polares incluem grupos funcionais como CN, CO e OH. As fases estacionárias à base de hidrocarbonetos e os dialquil siloxanos são considerados apolares, enquanto as fases de poliéster são conhecidas por sua alta polaridade. Os analitos polares geralmente incluem substâncias como álcoois, ácidos e aminas, enquanto os solutos com polaridade média podem incluir éteres, cetonas e aldeídos. Os hidrocarbonetos saturados se enquadram na categoria apolar. Em geral, a polaridade da fase estacionária deve se alinhar à polaridade dos componentes da amostra. Quando há uma boa correspondência, a sequência na qual as substâncias são eluídas geralmente depende dos pontos de ebulição dos eluentes.

As colunas capilares, ou colunas tubulares abertas, são comumente usadas por sua eficiência na cromatografia gasosa. Essas colunas existem em três tipos: As colunas tubulares abertas de paredes revestidas (WCOT) têm uma fase estacionária líquida revestindo a parede interna da coluna. Essas colunas têm alta capacidade de amostra e fornecem alta resolução, tornando-as ideais para separar misturas complexas. As colunas tubulares abertas revestidas com suporte (SCOT) têm uma camada de suporte sólido que é revestida com a fase estacionária líquida, que é então ligada à parede interna da coluna. Este design fornece maior estabilidade e eficiência em comparação com as colunas WCOT. As colunas tubulares abertas de camada porosa (PLOT) são usadas em cromatografia gás-sólido e têm partículas de fase estacionária sólida revestindo a parede interna da coluna. Essas colunas têm alta área de superfície e retêm analitos por adsorção, resultando em grandes coeficientes de distribuição e eficiências. No entanto, o processo de adsorção não linear resulta em uma cauda severa dos picos de eluição, então as colunas PLOT são usadas principalmente para gases permanentes e pequenas moléculas polares não retidas por colunas gás-líquido. O design de colunas tubulares abertas, ou capilares, fornece taxas de fluxo de gás mais rápidas e maior resolução, tornando-as ideais para analisar misturas complexas. No entanto, elas têm menor capacidade de amostra e são mais propensas a sangramento de coluna. Neste processo, o polímero que compõe a fase estacionária da coluna se degrada e é subsequentemente eluído junto com os analitos da amostra, o que pode contaminar a amostra.

Colunas compactadas contendo partículas de suporte sólido oferecem maior capacidade de amostra, tornando-as mais úteis na análise de amostra de tamanhos maiores do que nas colunas tubulares abertas. No entanto, elas têm resolução mais baixa e tempos de análise mais longos devido à taxa de fluxo de gás mais lenta causada pelas partículas de suporte sólido. O suporte sólido pode causar alargamento e cauda de pico, reduzindo a eficiência da separação.