Aos produtos obtidos na electrólise, fizeram-se análises de identificação e quantificação.
A técnica utilizada para tal foi a cromatografia. Esta técnica consiste num método analítico que é largamente usado para a separação, identificação e determinação quantitativa de componentes químicos em misturas complexas, muitas das quais não podiam ser resolvidas de outro modo(25).
Em todas as separações cromatográficas a amostra é dissolvida numa fase móvel, a qual pode ser um gás ou um líquido. Esta fase móvel é então transportada através de uma fase estacionária imiscível, a qual está imobilizada numa coluna ou numa superfície sólida(25).
As duas fases são escolhidas de modo que os componentes da amostra se distribuem entre a fase móvel e a fase estacionária de modos diferentes(25) :
- componentes fortemente retidos pela fase estacionária; - componentes fracamente retidos pela fase estacionária.
Assim, as separações baseiam-se nas diferentes velocidades de migração dos componentes da amostra.
Os métodos cromatográficos podem ser classificados em dois grupos(25):
- Classificação baseada no processo físico pelo qual as fases móvel e estacionária são postas em contacto:
- cromatografia em coluna; - cromatografia planar.
- Classificação baseada na natureza das fases móvel e estacionária: - cromatografia em fase líquida – a fase móvel é um líquido; - cromatografia em fase gasosa – a fase móvel é um gás.
A eficiência de uma coluna cromatográfica para separar dois solutos depende das velocidades relativas, às quais as duas espécies são eluidas e estas velocidades são por sua vez determinadas pela razões de partição dos solutos entre as duas fases(25).
O coeficiente de partição ou razão de partição é dado por:
) (
Em que :
C(E) – concentração molar do soluto na fase estacionária; C(M) – concentração molar da fase móvel.
Outro parâmetro de identificação dos componentes de uma mistura é o tempo de retenção.
Temos que:
tr – tempo de retenção para o soluto;
tm – tempo de retenção de uma espécie não retida pela coluna. A velocidade linear média do soluto é dada por :
r
t L
v= (1.17)
Sendo L – comprimento da coluna cromatográfica.
A eficiência de colunas cromatográficas pode ser quantificada através de dois parâmetros:
H – altura do prato ;
N – número de pratos teóricos.
Os dois parâmetros estão relacionados pela seguinte expressão:
H L
N = (1.18)
A eficiência de uma coluna cromatográfica aumenta quando aumenta o número de pratos desta e quando a altura do prato diminui(25).
Se um detector que corresponde à concentração do soluto é colocado no final da coluna e este sinal é traçado em função do tempo, obtém-se uma série de picos simétricos – os cromatogramas(25).
A análise quantitativa que se pode obter na cromatografia, baseia-se na comparação de alturas ou áreas dos picos do cromatograma da amostra com os correspondentes valores padrões. As alturas e as áreas são proporcionais à concentração do componente.
A calibração com padrões pode ser realizada por dois métodos diferentes: o método directo e o método interno.
O método directo consiste na preparação de uma série de soluções padrão cuja composição se aproxima da composição da amostra; obtenção dos cromatogramas dos padrões e da amostra; traçado do gráfico das alturas ou áreas dos picos como uma função da concentração; análise da amostra baseado no gráfico anterior. Este foi o método utilizado neste trabalho de investigação.
O método do padrão interno consiste em uma quantidade de substância padrão interna medida cuidadosamente ser introduzida em cada padrão e amostra e a razão da área ou altura do pico da amostra e a área ou altura do pico do padrão interno é o parâmetro analítico(25).
1.5.1 CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA
No presente trabalho, foi utilizada a cromatografia líquida de alta eficiência HPLC. Nesta a fase móvel é um líquido. As principais razões para o crescimento da HPLC são a sensibilidade do método, adaptação efectiva a determinações quantitativas precisas, capacidade para separar espécies não voláteis ou termicamente estáveis, e ainda uma larga aplicação a substâncias de primordial interesse industrial(25).
A HPLC pode ser classificada em (25):
- cromatografia de partição ou líquido - líquido; - cromatografia de adsorção ou líquido – sólido; - cromatografia de troca iónica;
- cromatografia de exclusão de tamanho.
Os processos de troca iónica baseiam-se em equilíbrios de troca iónica em solução e iões do mesmo sinal na superfície de um sólido essencialmente insolúvel e de massa molecular elevada. Há competição de iões. Iões de carga semelhante são separados por eluição através da coluna. Os iões da amostra são introduzidos no topo de uma coluna empacotada com uma resina de troca iónica apropriada. A eluição é então realizada com uma solução que contém um ião que compete com os iões da amostra para grupos iónicos na superfície da resina(25).
A capacidade de troca iónica de uma resina é medida pela sua capacidade de trocar iões. A capacidade total é definida como a quantidade de carga e grupos potencialmente carregados por grama de resina seca(26).
Estas colunas têm as resinas de troca iónica, que são materiais poliméricos de massa molecular elevada contendo muitos grupos funcionais iónicos por molécula. As resinas de troca iónica podem ser de troca aniónica ou de troca catiónica(25).
As resinas de troca aniónica são do tipo base e consistem em grupos de aminas quaternárias ( –N(CH3)3+OH-) ou grupos aminas primárias (-NH3+OH-).
As resinas de troca catiónica são do tipo ácido e consistem em grupos de ácido sulfónico (-SO3-H+ ) ou de grupos de ácido carboxílico (-COOH)(25).
As resinas de troca iónica dos ácidos fracos (-COOH) têm restrição no intervalo do valor do pH, devendo este encontrar-se entre 5 e 15(26).
Os detectores mais comuns para HPLC são de Absorção UV, Absorção IR, Índice de Refracção, Espectroscopia de Massa, e Condutividade.
Os detectores utilizados neste trabalho foram o Índice de Refracção para a D - Galactose e o de condutividade para os ácidos orgânicos provenientes da oxidação da D – Galactose ao longo da electrólise.
O detector de Índice de Refracção (RI) é um dos mais próximos do detector ideal e universal. O índice de refracção de fase móvel deverá ser alterado pela presença de algum soluto que tenha um valor de índice de refracção diferente do da fase móvel. Assim comparando o valor do RI da fase móvel pura com o eluente da coluna, indica a presença de um soluto eluido(27).
Com o detector RI, qualquer soluto pode ser detectado de acordo com a maior diferença do valor do RI entre o soluto e a fase móvel(28).
Os detectores de condutividade são vulgarmente utilizados, quando os solutos eluidos são iónicos como por exemplo ácidos e bases. A maior aplicação deste tipo de detectores é para aniões e catiões inorgânicos, depois da sua separação numa coluna cromatográfica de troca iónica(27).
Estes detectores medem a condutância, isto é, o inverso da resistência preferencialmente à condutividade, isto é, o inverso da resistividade, do eluente apesar de serem vulgarmente conhecidos por detectores de condutividade(28).
Um dos maiores problemas destes detectores é o facto de a fase móvel utilizada conter iões e pode ter uma condutância que será alta comparada com a condutância devida aos iões do soluto(28).
1.5.2 SUPRESSOR DE ELUENTE PARA CROMATOGRAFIA IONICA(30)
Neste trabalho, a coluna cromatográfica que foi utilizada, foi uma coluna de troca iónica, à qual se encontrava associada um supressor.
Uma cromatografia típica de troca iónica, é constituída por vários componentes. O eluente que é condutor, é distribuído utilizando-se para tal uma bomba de alta pressão. A amostra é introduzida, seguindo para a coluna analítica de troca iónica, onde ocorre a separação pela troca iónica. O supressor reduz a condutividade residual do eluente sendo só a condutividade dos componentes a analisar detectada.
No caso do presente trabalho, o ião sódio é removido do eluente pelo supressor, e substituído pelo ião hidrónio.
Figura 1.7 – Diagrama da supressão do anião do eluente pela regeneração química(30).
Este ião hidrónio combina-se com o ião hidroxilo ou carbonato que são provenientes do eluente para formar água ou ácido carbónico, os quais têm um valor de condutividade mais baixo quando comparados com os do hidróxido ou carbonato do eluente(30).
No caso concreto do presente trabalho, o que se formou foi água durante o processo da troca iónica.