Cromatografia por Exclusão de Tamanho

A cromatografia por exclusão de tamanho separa cadeias poliméricas pelo seu tamanho em solução, eluindo primeiro as cadeias maiores, e é o método de referência para medir a distribuição completa da massa molar.

Definition

A cromatografia por exclusão de tamanho, também chamada cromatografia por permeação em gel, é uma técnica cromatográfica líquida que separa cadeias poliméricas dissolvidas de acordo com o seu volume hidrodinâmico por permeação diferencial numa fase estacionária porosa, resultando na distribuição da massa molar.

Scope

Este tópico abrange o princípio da separação por volume hidrodinâmico através de empacotamento poroso, calibração com padrões estreitos versus calibração universal, o significado de resultados relativos versus absolutos, e o uso de detectores acoplados — refratometria diferencial, espalhamento de luz e viscometria — para obter massas molares verdadeiras, informações sobre ramificação e a distribuição completa.

Core questions

• Como a separação por volume hidrodinâmico ordena a eluição das cadeias?
• O que é a calibração universal e por que é necessária?
• Como os detetores acoplados convertem a eluição em massa molar absoluta?
• Quais são as limitações e fontes de erro na distribuição medida?

Key theories

Separação por volume hidrodinâmico

Cadeias pequenas penetram mais no volume dos poros e eluam mais tarde, enquanto cadeias grandes são excluídas e eluam mais cedo, de modo que a retenção reflete o tamanho hidrodinâmico em vez da massa diretamente, razão pela qual a calibração é necessária para convertê-la em massa molar.

Calibração universal

Como o produto da viscosidade intrínseca e da massa molar é proporcional ao volume hidrodinâmico, uma única calibração nesses termos aplica-se a polímeros quimicamente diferentes, eliminando a dependência de padrões específicos da química.

Mechanisms

Uma solução polimérica diluída é injetada numa coluna preenchida com gel poroso e transportada por solvente. Cadeias grandes, excluídas dos poros, percorrem um volume acessível menor e eluem primeiro; cadeias menores permeiam mais volume de poros e eluem mais tarde. O traço do detector é convertido numa distribuição de massa molar usando uma curva de calibração a partir de padrões estreitos, por calibração universal, ou diretamente quando um detector de espalhamento de luz ou viscometria reporta a massa molar absoluta em cada fatia de eluição. Erros surgem de interações na coluna, alargamento da banda e padrões de calibração inadequados.

Clinical relevance

A cromatografia por exclusão de tamanho é a ferramenta padrão para controlo de qualidade e pesquisa porque a distribuição de massa molar que fornece governa a resistência, o fluxo de fusão e o uso final. Ela verifica se uma polimerização controlada resultou em baixa dispersidade, deteta degradação ou ramificação e garante a consistência do lote em aplicações que vão desde embalagens a produtos farmacêuticos.

History

A cromatografia por permeação em gel em géis de poliestireno reticulado foi introduzida por John Moore em 1964, e a calibração universal baseada no volume hidrodinâmico foi estabelecida por Grubisic, Rempp e Benoit em 1967, tornando, em conjunto, a distribuição de massa molar rotineiramente acessível.

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

Por que as moléculas grandes saem primeiro na cromatografia por exclusão de tamanho?

Cadeias grandes não conseguem entrar na maioria dos poros do empacotamento, então elas viajam por um volume total menor e eluam rapidamente. Cadeias pequenas exploram mais o volume dos poros e são retidas por mais tempo, proporcionando a separação por tamanho.

Por que os resultados são às vezes chamados de massas molares relativas?

A calibração convencional usa padrões de um tipo de polímero, então a massa reportada de um polímero diferente é relativa a esses padrões. A calibração universal ou um detetor absoluto, como o espalhamento de luz, é necessário para massas molares verdadeiras.