Cromatografia por Exclusão
de Tamanho
SEC, GPC ou GFC
Fábio Herbst Florenzano
Cromatografia
 Técnica de separação
 Fase móvel e estacionária
 A retenção maior ou menor das substâncias
pode ser causada por:
– Partição entre as fases (solubilidade/interações)
– Afinidade específica
– Troca Iônica
– Volume acessível
SEC, GPC e GFC
 A fase estacionária é constituída por uma resina
(gel) com poros e cavidades de diferentes
tamanhos
 A fase móvel é um bom solvente para o
polímero
 A separação das substâncias (polímeros) se dá
pelo seu volume hidrodinâmico
– As menores são capazes de acessar um volume
maior (maior retenção)
– As maiores não acessam todo o volume da fase
estacionária (menor retenção)
 Permite obter Mw, Mn, Mz (além da MM, sua
distribuição)
Relação entre massa molar e
volume de eluição
 O raio hidrodinâmico apresenta relação com
a massa molar (lembrar das equações da
viscosidade)
 Sendo assim é esperado algum tipo de
relação entre o volume de eluição e a
massa molar
 Essa relação depende da coluna, do
sistema solvente, da temperatura e da
natureza do polímero
Separação: fatores entálpicos ou
entrópicos
 A relação entre massa molar e raio
hidrodinâmico vale quando os fatores
entálpicos (interações) são desprezíveis
 De fato esses dois fatores estão sempre
presentes e podem ser modulados
 Para se diminuir o fator entálpico pode-se
modificar o solvente ou a coluna.
Um sistema de GPC típico
Detecção
 Mais usado: índice de refração diferencial
(“universal”, sinal proporcional à concentração)
 Viscosímetro capilar (permite a determinação da
viscosidade intrínseca)
 Espalhamento de Luz estático:
– Permite a determinação da massa molar absoluta do
polímero (sem o uso de padrões)
– Para isso se precisa apenas do dn/dc do polímero
– Mede também o raio de giração
 Outros
Um cromatograma típico
Curva de GPC hipotética
Entendendo a exclusão de volume
Curvas de Eeluição para diferentes
colunas
Determinação da Massa Molar por
GPC
 Calibração clássica:
– Usa-se padrões de massa molar conhecida do mesmo
polímero a ser analisado
– Curva analítica: relação a massa e o volume de eluição
– Quando usada para outros polímeros, mede uma
massa molar relativa ao padrão
 Calibração universal:
– Pode ser feita com um só polímero mas é aplicável a
todos, pois corrige a relação entre massa molar e raio
hidrodinâmico usando a viscosidade intrínseca
 Espalhamento de Luz estático
Calibração por Padrões
Calibração Universal
Correção (coeficientes de MarkHouwink são conhecidos)
 logM2=[1/(1+a2)]*log(K1/K2)+[(1+a1)/(1+a2)]*logM1
 Onde K1,K2 e a1 a2 são as constantes de MarkHouwink para os polímeros 1 e 2.
 Com essa correção, a princípio pode-se usar uma
curva de calibração feita com um polímero para
outros polímeros com constantes conhecidas
Distribuição da Massa molar
 Por ser uma técnica de separação, a GPC
permite que se acesse a distribuição de
massas molares do produto polimérico
 Isso é conseguido separando-se o pico em
fatias e considerando que cada uma delas é
uma fração da mistura com determinada
massa molar
Ci e Mi
Índice de Polidispersão (PDI)
 Portanto, usando GPC, é possível obter
uma tabela de Ci x Mi e dessa forma
calcular qualquer tipo de média de massa
 Tendo em mãos Mw e Mn é possível se
calcular Mw/Mi, o índice de polidispersão
mais comum
 Lembrando que para isso é necessário
apenas um sinal proporcional à
concentração
Fontes de consulta online
 http://www.waters.com/waters/pt_BR/GPC-BasicChemistry/nav.htm?cid=10167593&locale=pt_BR
 http://phx.phenomenex.com/lib/PEG19951_Gel%20Perme
ation%20guide.pdf
 http://www.forumsci.co.il/hplc/SEC_2010.pdf
 http://www.shimadzu.com/an/hplc/support/lib/lctalk/55/55int
ro.html
 http://www.chem.agilent.com/Library/primers/Public/59906969EN%20GPC%20SEC%20Chrom%20Guide.pdf
 http://www.ima.ufrj.br/~rmichel/04aulas/IMA_aulas/metfis/07-GPC-2013.pdf