INTRODUÇÃO
É habitual realizar a experiência da
mistura de cores para descobrir como obter as cores secundárias. Então, nós já
sabemos que se nós misturar amarelo com azul, obtemos a cor verde, ou misturar
amarelo com vermelho, laranja. Mas o desafio a que nos proposemos é garantir o
porcesso oposto. Ou seja, depois de misturar as cores, seremos capazes de
separá-los novamente? Podemos separar o verde no azul e amarelo que se formou?
Neste relatório será descrito um
procedimento experimental de cromatografia em papel, uma das variações
existentes de cromatografia. Neste método, uma tira de papel de filtro cortada
no tamanho do recipiente recebe a amostra da mistura em forma de uma gota
concentrada num local o papel. O papel então é imerso no recipiente contendo o
solvente, de modo que a amostra não se encoste ao líquido, e espera-se que a
amostra percorra uma distância que será medida posteriormente ao longo do
papel. Neste caso, utilizámos a cromatografia ascendente, onde o solvente sobe
ao longo do papel através dos capilares de celulose e tendo como força motriz,
a volatilidade do solvente. As amostras utilizadas neste trabalho provenientes
de canetas de cores diversas e de M&M’S disponibilizados para o
experimento.
Com esta experiência pretendemos também
adquirir novos conhecimentos químicos acerca da solubilidade e polaridade de
alguns materiais, as afinidades entre moléculas e por fim, e diretamente
relacionado com o nosso tema - a arte-, a obtenção de padrões coloridos a
partir da cromatografia.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Substância pura e mistura
Para estudar as propriedades químicas
dos materiais, é importante consolidar se é uma substância pura ou uma mistura.
As substâncias puras são os materiais constituídos por uma só substância
enquanto as misturas são os materiais constituídos por duas ou mais substâncias
puras, ou seja, as substâncias puras são espécies de
matéria formada por moléculas quimicamente iguais contrariamente às misturas.
Figura 1- Substância pura e mistura.
As misturas heterogéneas são
facilmente identificáveis a olho nu por se distinguir as diferentes regiões
apresentando assim um aspeto não uniforme. As misturas homogéneas (ou também denominadas
de soluções) não são tão facilmente identificáveis por apresentarem um aspeto
uniforme e as propriedades originais.
Figura 2- Exemplos de
substância pura, mistura homogénea e mistura heterogénea.
Cromatografia
Um dos métodos mais eficientes para
identificar e separar misturas é a cromatografia. Na cromatografia é usado um
fluxo de gás ou solvente para fazer com que os componentes de uma mistura
migrem a velocidades diferentes a partir de um ponto de partida num meio
específico. É usado para a purificação e isolamento de várias substâncias, pois
uma substância cromatograficamente pura é o resultado da separação dos
componentes de uma mistura.
A cromatografia é também usada para
descrever e comparar substâncias químicas. A sequência de cromatografia de
substâncias absorvidas está relacionada com as suas estruturas atómicas e
moleculares. Uma alteração de uma substância química produzida por uma reação
química ou biológica, muitas vezes altera a solubilidade e taxa de migração
desta. Com este conhecimento, alterações ou modificações podem ser detetadas na
substância.
Figura 3-
Características da cromatografia.
A cromatografia envolve a
distribuição dos componentes de uma mistura entre um fluido (fase móvel) e um
absorvente (fase estacionária). A fase estacionária pode ser um sólido ou um
líquido depositado num sólido inerte, empacotado numa coluna ou espalhado por
uma superfície formando uma camada fina.
Cromatografia em papel
A cromatografia em papel é um tipo de
cromatografia planar líquida. É a mais simples e a mais usada de todos os tipos
de cromatografia onde é empregado um tipo específico de papel.
Esta técnica baseia-se na partição,
nas diferenças de solubilidade na fase estacionária ou entre as duas fases, ou
seja, aproveita o facto das diferentes componentes da mistura interagirem de
diferentes formas nas duas fases.
Algumas têm mais afinidade pela fase
estacionária enquanto outras apresentam menos. À medida que a fase móvel se
move na fase estacionária, os componentes com menos afinidade pela fase móvel,
vão ficando mais retardados em relação aos com mais afinidade.
Então, esta técnica tira partida das
diferentes taxas de variação dos diferentes componentes no papel de filtro, uma
vez que uma substância se movimenta sempre com a mesma taxa, sendo essa taxa
diferente de substância para substância, podendo assim ser reconhecida as
substâncias constituintes de uma mistura.
Se a fase estacionária e a móvel for
a mesma, a distância que um componente percorre na fase estacionária é
proporcional ao quão longe o solvente atinge. Então para cada componente existe
um fator Rf:
Componentes com a mesma cor e o mesmo valor de Rf são
provavelmente o mesmo ou de componentes similares.
Figura 3- Cálculo do fator Rf a partir da expressão a/s.
Tipos de Cromatografia de papel
Cromatografia ascendente → O desenvolvimento da fase móvel ocorre na direção ascendente
no papel de filtro.
Cromatografia descendente → O desenvolvimento da fase móvel ocorre na direção
descendente no papel de filtro.
Cromatografia radial → O fluxo do solvente dá-se do centro para a periferia do
papel de cromatografia circular.
Cromatografia bidimensional → O fluxo ocorre nas duas direções em diferentes ângulos.
A cor
A cor é uma percepção visual
provocada pela ação de um feixe de fotões sobre células especializadas da
retina, que transmitem, através de informação pré-processada no nervo óptico,
impressões para o sistema nervoso.
A cor é relacionada com os diferentes comprimentos de
onda do espectro eletromagnético (Figura
4). São percebidas pelas pessoas, em faixa específica (zona do visível), e
por alguns animais através dos órgãos de visão, como uma sensação que nos
permite diferenciar os objetos do espaço com maior precisão. Assim, um objeto
terá determinada cor se não absorver justamente os raios correspondentes à
frequência daquela cor; por exemplo, um objeto é vermelho se absorve
preferencialmente as frequências fora do vermelho.
Figura 4- Espectro eletromagnético na zona do visível.
O sistema RGB ou Cor Luz
O sistema que regula as cores dos
corpos que emitem luz é conhecido como RGB (Red, Green, Blue ou seja, vermelho,
verde, azul). O sistema trabalha por adição, ou seja, se somarmos as três cores
básicas, nas proporções corretas, obtemos a cor branca, enquanto o preto é a
ausência de luz. Uma luz branca pode ser decomposta em todas as cores (o espectro)
por meio de um prisma (Figura 5). Na
natureza, esta decomposição origina um arco-íris.
·
Vermelho
+ azul = magenta;
·
Vermelho
+ verde = amarelo;
·
Verde
+ azul = ciano.
Figura 5- Decomposição da luz num prisma.
Sistema CMY ou Cor Pigmento
O sistema que regula as cores de
corpos opacos é o CMY (Cyan, Magenta, Yellow ou seja, Ciano, Magenta e
Amarelo). O sistema Cor Pigmento trabalha por subtração, ou seja, se somarmos
as três cores primárias nas proporções corretas obtemos preto. Este é o sistema
impregnado nas impressões domésticas e nas artes plásticas.
Todas as cores possíveis podem ser
especificadas de acordo com sua tonalidade, saturação e brilho, bem como podem
ser representadas em termos de vermelho, amarelo e azul. Quando representadas
segundo os seus tons, existem três tipos: cores primárias, secundárias e
terciárias.
As cores primárias são cores
indecomponíveis, sendo o vermelho, o amarelo e o azul (Figura 3). Elas são chamadas de primárias porque não podem ser criadas
através da mistura de outras cores. Cores primárias são a base da teoria das
cores, pois com sua mistura é possível obter todas as outras cores.
Figura 6- Cores Primárias.
São as cores produzidas pela
combinação de duas cores primárias em quantidades iguais e estão localizadas
entre as cores primárias, justamente para indicar de quais cores são feitas. As
cores secundárias são o violeta, o verde e o laranja (Figura 7).
Figura 7- Cores secundárias.
São combinações das primárias e
secundárias. Há seis cores terciárias: vermelho-laranja, amarelo-laranja,
amarelo-verde, azul-violeta, azul-verde e vermelho-violeta (Figura 8). Na composição desses nomes,
tais como “vermelho- laranja”, deve-se colocar o nome da cor primária
inicialmente, para indicar um excesso de sua cor em relação à cor secundária.
Figura 8- Cores terciárias.
Composição geral de alguns marcadores
Preto → Pigmento azul e roxo;
Vermelho → Pigmento amarelo, laranja, rosa e vermelho;
Verde → Pigmento amarelo e azul;
Roxo → Pigmento roxo e violeta;
Rosa → Pigmento rosa claro e vermelho;
Azul claro → Pigmento azul.
MATERIAL
- Gobelés;
- Papel de filtro;
- Tinas;
- Varetas de vidro;
- Conta-gotas.
REAGENTES
- Solução saturada de NaCl;
- M&M’s;
- Álcool etílico;
- Marcadores de cores variadas.
PROCEDIMENTO
EXPERIMENTAL
Parte A- Separação das
cores dos marcadores
- Cortaram-se algumas tiras de papel de filtro;
- Colocou-se uma pinta de cada cor em um dos cantos do papel de filtro.
- Montagem do suporte para a cromatografia;
- Encheu-se o gobelé com álcool até atingir o papel de filtro e tapou-se.
Parte B- Separação das
cores dos corantes de M&M’s
- Preparou-se uma solução saturada de NaCl;
- Individualizou-se um M&M’s de cada cor diferente;
- Depositou-se algumas gotas da solução de NaCl em cima de cada M&M’s até cor estar toda dissolvida;
- Colocou-se uma gota da solução contendo o corante de cada cor no papel de filtro;
- Montagem do suporte para a
cromatografia.
- Colocou-se o suporte dentro de uma tina contendo o resto da solução de NaCl.
OBSERVAÇÕES/REGISTO DE
DADOS
Marcadores
M&M’S
Neste caso podemos ver que o azul, do
amarelo e o laranja não são compostos por outras cores. O vermelho é composto
por amarelo, laranja e rosa, o verde é composto por verde, amarelo e azul e o
castanho é castanho por rosa, azul, verde, amarelo e vermelho.
DISCUSSÃO DE
RESULTADOS
Nesta experiência, o recipiente onde
é feita a cromatografia tem que estar saturado para orientar a eluição do
solvente de forma gradual e uniforme pela fase estacionária, caso contrário, o
solvente que sobe evapora para dar equilíbrio ao sistema.
O nível do solvente deve localizar-se
tangente à fase estacionária, pois se isso não ocorre, as cores dissociam-se
muito pouco e não “sobem” pelo papel, apenas se concentrando em volta da marca
da bolinha. Além disso, a tinta passa para o álcool.
As diferentes cores são observadas em
posições diferentes na fase estacionária, uma vez que as tintas usadas são
compostas por diferentes pigmentos. As diferentes interações entre esses
pigmentos e a fase móvel utilizada fazem com que eles se separem de maneira
diferente, devido também a uma diferença de polaridade das reações químicas de
pigmento para pigmento, tendo então um índice de retenção menor, e
consequentemente um deslocamento mais longo na fase estacionária.
TIPO DE SOLVENTE
|
|
Água
|
Álcool
|
No papel de filtro
mergulhado em água, a marca feita pelo marcador vai aumentando de tamanho e
observa-se uma separação das cores. Isto ocorre porque a tinta é solúvel em
água e os seus diversos componentes, uma vez dissolvidos, espalham-se pelo
papel de filtro por capilaridade. Como cada componente percorre o papel com
uma velocidade diferente, ocorre a separação dos diferentes pigmentos que
constituem a tinta.
|
No papel de filtro
mergulhado em álcool, a marca do marcador fica praticamente inalterada,
porque a tinta é insolúvel em álcool, ou seja, o solvente eluiu, arrastando
consigo todos os pigmentos componentes da cor. Não houve interação entre as
fases, ou por outras palavras, os pigmentos constituintes não se diferenciaram
(podemos ver o aproveitamento desta característica nos efeitos criados pelo
grupo expostos na capa do relatório).
|
De entre os solventes usados, a água
foi o que se deslocou mais rapidamente. Isso ocorre devido à maior interação
por ligações de hidrogénio das moléculas de água com as hidroxilas das
moléculas de celuloses presentes no papel. Este processo é chamado de
capilaridade e envolve as forças de coesão e de adesão presentes.
Com o experimento realizado
percebe-se que o arraste das cores no papel de filtro constituem principalmente
as cores primárias e que quando se trata de azul e amarelo, estes não indicam a
presença de corantes, ou seja, é uma cor pura. Nos outros marcadores percebe-se
uma mistura de cores, originando cores que não as cores primárias, como por
exemplo, o roxo. Isso indica alguma impureza na tinta, indicando corantes.
Cálculo do fator de retenção
Para a determinação da distância
percorrida pelo composto separado (Δc), tomou-se o ponto médio do tamanho da
mancha que este percorreu e mediu-se seu comprimento até o ponto de aplicação.
O valor ideal para o Rf
situa-se na faixa de 0,4 a 0,6.
Os resultados obtidos na resolução
das equações para os compostos separados dos marcadores são exibidos na tabela
a seguir:
COR DO MARCADOR
|
CORES ORIGINÁRIAS
|
FATOR DE RETENÇÃO
|
Preto
|
Azul
|
0,9
|
Roxo
|
0,1
|
|
Castanho
|
*
|
|
Verde escuro
|
Amarelo
|
0,4
|
Azul
|
0,6
|
|
Verde claro
|
Amarelo
|
0,4
|
Verde
|
0,6
|
|
Roxo
|
Anil
|
0,7
|
Azul
|
0,1
|
|
Rosa
|
0,3
|
|
Castanho
|
Laranja
|
0,7
|
Rosa
|
0,1
|
|
Roxo
|
*
|
|
Laranja
|
Laranja
|
0,8
|
Amarelo
|
0,3
|
|
Azul escuro
|
Azul
|
0,9
|
Roxo
|
*
|
|
Rosa
|
Laranja
|
0,4
|
Rosa
|
*
|
|
Violeta
|
0,2
|
|
Vermelho
|
Laranja
|
0,7
|
Rosa
|
*
|
*O cálculo foi inviável, pois não foi possível completar a
separação completa dos pigmentos. A par disto, também não foi possível calcular
o fator de retenção das cores azul e amarelo, uma vez que não são misturas de
outras cores.
CONCLUSÃO
Como
pudemos ver, a cromatografia é um método qualitativo prático, barato e seguro
para determinar os compostos de uma solução, neste caso as cores. Tais vantagens
se devem, principalmente, por se basear numa característica imutável entre diferentes
moléculas, que é a afinidade entre elas. Esta propriedade não depende, salvo
possíveis exceções, de fatores físicos como a temperatura ou a pressão
ambiente, gerando um amplo leque de aplicações para tal técnica.
A partir desta experiência, foi
possível aprender e entender a aplicação prática das técnicas de cromatografia,
tanto para a o fim de isolar compostos de uma deter-minada amostra com uso de
uma fase móvel e uma fase estacionária adequada, bem como para quantificá-los e
identificá-los, buscando sempre utilizar uma combinação de solventes que
potencializem os resultados que se esperam e também criar efeitos artísticos.
WEBGRAFIA
http://www.ebah.pt/content/ABAAAA6XwAD/cromatografia-papel
http://www.ebah.pt/content/ABAAABNwsAC/relatorio-cromatografia-andrey-henrique-correto
http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Relat%C3%B3rio-Sobre-Cromatografia-Em-Papel/1008716.html
ANEXOS
