Questão de Química — Técnicas de Laboratório — FGV 2025

Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM)

Gabarito: letra C. A técnica de cromatografia gasosa (CG) permite a programação de temperatura (gradiente térmico) durante a corrida, e o aumento da eficiência da coluna — expresso pelo número de pratos teóricos — melhora a resolução entre picos adjacentes. As demais alternativas contêm erros conceituais ou de interpretação do cromatograma.

A cromatografia é um método físico-químico de separação fundamentado na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações entre duas fases imiscíveis: a fase móvel e a fase estacionária. Na cromatografia gasosa, a fase móvel é um gás de arraste (hélio, nitrogênio ou hidrogênio) e a fase estacionária é um líquido ou sólido retido na coluna. Os compostos da amostra são volatilizados e transportados pelo gás, interagindo com a fase estacionária em graus diferentes: quanto maior a interação, maior o tempo de retenção (tR).

O detector de espectrometria de massas (EM) é um dos mais poderosos acoplamentos à CG, pois permite a identificação imediata das substâncias presentes na amostra, fornecendo o espectro de massas de cada pico cromatográfico. O tipo "íon trap" (aprisionamento de íons) é uma variação do analisador de massas que armazena íons em um campo eletromagnético tridimensional antes de analisá-los. Esse detector é altamente sensível e específico, sendo incompatível com a substituição por um detector de absorção no ultravioleta (UV), pois a maioria dos compostos voláteis não possui cromóforos que absorvam na região UV, e a sensibilidade seria drasticamente comprometida.

A programação de temperatura é uma característica fundamental da CG: ao aumentar a temperatura da coluna durante a corrida, compostos com diferentes volatilidades são eluídos em tempos adequados, melhorando a separação. A eficiência da coluna, medida pelo número de pratos teóricos (N), está diretamente relacionada à resolução (Rs) entre picos: quanto maior a eficiência, maior a resolução, permitindo distinguir picos que coeluem ou estão muito próximos. A equação da resolução é Rs = 2(tR2 - tR1)/(W1 + W2), onde W é a largura do pico na linha de base. Portanto, aumentar a eficiência (maior N, picos mais estreitos) aumenta a resolução.

A interpretação do cromatograma é essencial: o eixo x representa o tempo de retenção, e cada pico corresponde a um composto. O pico 3 elui antes do pico 18, ou seja, tem menor tempo de retenção. Isso significa que o composto do pico 3 interage MENOS com a fase estacionária que o composto do pico 18 (que fica mais tempo retido). A largura do pico na linha de base é uma medida da eficiência da coluna para aquele composto: picos mais estreitos indicam maior eficiência. A alternativa B afirma que a largura do pico 3 é inferior à do pico 2, o que pode ou não ser verdade dependendo do cromatograma; mas a alternativa C é a única que apresenta uma afirmação tecnicamente correta e geral sobre a técnica.

A pegadinha central desta questão está na relação entre tempo de retenção e interação com a coluna: muitos candidatos invertem a lógica, pensando que quem elui primeiro interage mais. Na verdade, quem interage mais fica retido por mais tempo e elui depois. Além disso, a alternativa D tenta confundir o detector de massas com um detector UV, o que é um erro grave, pois são princípios de detecção completamente diferentes.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que o composto do pico 3 interage mais com a coluna que o composto do pico 18. Isso é o oposto do que o cromatograma mostra: o pico 3 elui antes (menor tempo de retenção), portanto interage MENOS com a fase estacionária. Quanto maior a interação, maior o tempo de retenção. A banca inverte a relação entre tempo de retenção e interação.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Afirma que a largura do pico 3 na linha de base é inferior à do pico 2. Sem a figura, não é possível afirmar com segurança; mas a alternativa C é a correta, e esta afirmação específica não pode ser verificada sem o cromatograma. Além disso, a largura do pico depende da eficiência da coluna para cada composto, não sendo uma relação direta com o tempo de retenção. A banca pode ter explorado a tentação de comparar larguras sem base teórica sólida.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A técnica de CG permite fazer gradiente de temperatura (programação de temperatura), que é uma das principais vantagens sobre outras técnicas cromatográficas. Além disso, o aumento da eficiência da coluna (maior número de pratos teóricos, picos mais estreitos) aumenta a resolução entre picos, permitindo separar compostos que coeluem ou estão muito próximos. Esta é a única alternativa que apresenta uma afirmação tecnicamente correta e geral sobre a técnica.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma que o espectrômetro de massas pode ser substituído por um detector de absorção no ultravioleta sem prejuízo da sensibilidade. Isso é falso: o EM é um detector universal e altamente sensível, capaz de identificar compostos pela razão massa/carga, enquanto o UV depende da presença de cromóforos na molécula. A maioria dos compostos voláteis analisados por CG não absorve no UV, e a sensibilidade seria drasticamente reduzida. São princípios de detecção completamente diferentes.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma que o tempo de retenção do composto do pico 3 é maior que o do pico 18. Isso é o oposto do que o cromatograma mostra: o pico 3 elui antes, portanto tem MENOR tempo de retenção. A banca inverte a ordem de eluição, explorando a confusão entre tempo de retenção e interação com a coluna.

A regra de ouro para questões de cromatograma: o eixo x é o tempo de retenção; quem elui primeiro interage menos com a fase estacionária. E lembre-se: a CG permite gradiente de temperatura, e maior eficiência da coluna significa melhor resolução.

Gabarito: letra C