Vogel: Análise Química Quantitativa
9.6 Análise elementar
Uma das aplicações quantitativas mais importantes da cromatografia com fase gasosa é a determinação percentual dos elementos carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre em compostos orgânicos e organometálicos. Embora existam diferenças entre os diversos analisadores elementares dedicados, eles seguem procedimentos bem estabelecidos. Os procedimentos listados a seguir são típicos.
Determinação de C, H e N
As amostras (usualmente cerca de 1 mg) são pesadas em recipientes de estanho, limpo e seco. As amostras são colocadas automaticamente pelo instrumento, em intervalos de tempo predeterminados, em um tubo vertical de quartzo mantido em 1030°C pelo qual passa uma corrente constante de hélio. Quando as amostras penetram o tubo, a corrente de hélio é enriquecida temporariamente por oxigênio e ocorre combustão rápida da amostra. A mistura de gases obtida passa sobre Cr2O3 para que a combustão seja quantitativa e sobre cobre, em 650°C, para remover o excesso de oxigênio e reduzir os óxidos de nitrogênio a N2. A mistura de gases passa, finalmente, por uma coluna cromatográfica (de dois metros de comprimento) de Porapak QS mantida em 100°C, aproximadamente. Os diversos componentes (N2, CO2, H2O) são separados e eluídos até um detector de condutividade térmica. O sinal do detector alimenta um registrador potenciométrico em paralelo com um integrador e uma impressora digital. A calibração do instrumento é feita pela combustão de padrões como a 2,4 dinitro-fenil-hidrazona da ciclo-hexanona.
A determinação do carbono orgânico total (TOC) é importante na análise da água
e no monitoramento da qualidade da água, porque dá uma indicação aproximada da quantidade global de poluentes orgânicos da amostra. A água é acidificada e purgada para remover o dióxido de carbono originado de carbonatos e hidrogenocarbonatos eventualmente presentes. Depois disso, um pequeno volume conhecido da água é injetado em uma corrente de gás que passa por um tubo aquecido empacotado no qual o material orgânico é oxidado a dióxido de carbono. Este último é determinado por espectroscopia de infravermelho ou convertido em metano para a determinação por cromatografia com fase gasosa e detector de ionização de chama (Seção 9.2).
Determinação de oxigênio
Pese a amostra em um recipiente de prata, lavado e seco em 400°C, mantido em um frasco fechado para evitar a oxidação. Coloque a amostra pesada em um reator, mantido em 1060°C, cuja parede interna tem uma camada de níquel depositado sobre carbono onde ocorre a conversão quantitativa do oxigênio a monóxido de carbono. Os gases de pirólise passam a seguir por uma coluna cromatográfica (1 m de comprimento), mantida em 100°C, que contém peneiras moleculares (5 × 10–8 cm). O CO é separado de N 2, CH4 e H2 e medido com um detector de condutividade térmica. A adição de vapores de um clorohidrocarboneto ao gás de arrasto facilita a decomposição dos compostos que contêm oxigênio.