Cromatografia Inversa
Ela é projetada para medir as propriedades físico-químicas de materiais e superfícies.
Na origem, a análise cromatográfica foi desenvolvida como método direto, permitindo a separação, a quantificação e a identificação dos componentes de uma mistura complexa. Isto foi conseguido, em particular, graças aos trabalhos de James e Martin (1956) com o desenvolvimento da cromatografia de partição gás/líquido.
Logo após sua descoberta, os mesmos autores propuseram usar esta técnica para determinar as propriedades termodinâmicas de um polímero fundido impregnado em um sólido finamente dividido (pó). Esta é a ideia fundadora do princípio da cromatografia gasosa inversa hoje chamada IGC.
No IGC, os papéis das fases estacionária (sólida) e móvel (gás ou vapor) são invertidos em relação à cromatografia gasosa analítica tradicional (GC). Em GC, uma coluna padrão é usada para separar e caracterizar diversos gases e/ou vapores. No IGC, um único gás ou vapor (molécula sonda) é injetado em uma coluna empacotada com a amostra sólida sob investigação. Em vez de uma técnica analítica, o IGC é considerado uma técnica de caracterização de materiais. Isto implica preencher uma coluna com o material a ser caracterizado.
– O preenchimento da coluna cromatográfica
Cromatografia Inversa geralmente lida com sólidos muito divididos, tendo um diâmetro médio de partículas de poucos mícrones (enchimentos para polímeros como talco, sílica ou negro de fumo) ou com fibras (fibras têxteis ou cabelos, por exemplo).
Claro que cada tipo de sólido é um caso particular, exigindo um protocolo de enchimento adaptado. Nossa experiência, adquirida através de milhares de análises, nos permite encontrar rapidamente um protocolo satisfatório, que respeite o estado superficial do sólido analisado.
– As técnicas de Cromatografia Inversa
As Técnicas de Cromatografia Inversa podem ser divididas em dois grupos, dependendo da fase móvel aplicada. De fato, este último pode ser líquido ou gasoso. Se a fase móvel for líquida (solvente), estamos realizando Cromatografia Líquida Inversa (ILC). Ao usar uma fase de transporte gasosa, a técnica é chamada de cromatografia gasosa inversa (IGC).
As medições de ILC ou IGC são realizadas injetando moléculas escolhidas e conhecidas, chamadas de sondas moleculares, para obter cromatogramas. Obviamente, os tempos de retenção medidos, bem como a forma dos picos obtidos, dependem das interações que ocorrem entre as sondas moleculares e o material investigado (fase estacionária). Portanto, a exploração dos tempos de retenção medidos e/ou da forma dos cromatogramas dá acesso a inúmeras propriedades físico-químicas dos materiais analisados.
O IGC é a técnica de cromatografia inversa mais comum. Existem dois métodos IGC, dependendo das quantidades de sonda molecular injetadas:
O método IGC em diluição infinita (IGC-ID), que é assim chamado porque quantidades muito baixas de sondas moleculares são injetadas. Em tal situação, as interações entre as sondas moleculares são desprezíveis e o tempo de retenção depende apenas das interações que ocorrem com a fase estacionária investigada. IGC-ID é aplicado a caracterização de propriedades de superfícies sólidas, mas também para determinar temperaturas de transição e caracterização de líquidos (ex. polímeros fundidos) para a determinação de parâmetros de solubilidade.
O método IGC em concentração finita (IGC-FC) consiste em injetar uma quantidade de sonda molecular mais importante. As taxas de cobertura de superfície alcançadas são próximas da monocamada ou até superiores. Este método é aplicado principalmente em cromatografia gasosa/sólida com o objetivo de determinar isotermas de dessorção, área superficial específica e medir a heterogeneidade superficial.
As técnicas de Cromatografia Inversa são ferramentas poderosas para os departamentos de P&D (Pesquisa & Desenvolvimento) e Controle de Qualidade. Os campos de aplicação são amplos e inúmeras propriedades físico-químicas são mensuráveis.
A Cromatografia Inversa mede o potencial de interação dos materiais e de suas superfícies.
Mas, o ponto mais importante é que a Cromatografia Inversa mede a capacidade de interação dos materiais investigados. Dessa forma, essas técnicas são complementares à espectroscopia e à microscopia. A espectroscopia informa sobre a composição química, a microscopia informa sobre a textura da superfície e a morfologia. A Cromatografia Inversa mostra como a química e a morfologia atuam juntas no potencial de interação e nas propriedades físico-químicas do material.
CONDIÇÕES FINITAS DE CONCENTRAÇÃO (IGC-FC)
- Isotermas de Sorção/Dessorção
- Área de Superfície Específica (BET)
- Heterogeneidade de Superfície (AEDF)
- ZLC (coeficiente de difusão)
DILUIÇÃO INFINITA (IGC-ID)
- Energia Dispersa de Superfície
- Energia de Superfície Polar
- Polaridade da superfície (ISP)
- Acidez/Basicidade da Superfície (Ka, Kb)
- Índice de nanodureza (IM, RIM)
- Coeficiente de difusão
- Parâmetros de solubilidade de Hansen
- ΔGa, ΔHa, ΔSa
– Aplicações
Os materiais que foram analisados incluem polímeros, produtos farmacêuticos, minerais, surfactantes e nano materiais. As propriedades que podem ser determinadas pela técnica IGC incluem entalpia e entropia de sorção, energia superficial (componentes dispersivos e específicos), trabalho de co/adesão, parâmetros de miscibilidade e solubilidade, heterogeneidade superficial, temperatura de transição vítrea e área superficial específica.
Aplicações de IGC para Segmento de Tintas:
De fato, o IGC pode ser aplicado a diferentes componentes de revestimentos e tintas. Por exemplo:
- Tintas de enchimentos
- A matriz orgânica da tinta
- Tinta em pó ou superfícies revestidas
Em termos de informação, podemos medir:
- Energia de superfície
- Caráter ácido-base
- Determinar se a superfície é dura ou macia (no nível das moléculas)
- Determinar Tg
- Coeficientes de difusão
Também podemos medir os Parâmetros de Solubilidade de Hansen (HSP) para fins de formulação.
Fontes de pesquisa:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_gas_chromatography
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0001868614002164?via%3Dihub
- https://www.adscientis.com/inverse-chromatography.htm
Por Pedro Alexandre Sertek
