کروماتوگرافی چیست؟

کروماتوگرافی چیست؟

کروماتوگرافی یک روش آزمایشگاهی برای جداسازی مخلوط است. این مخلوط در سیالی (گاز ، حلال ، آب و …) به نام فاز متحرک حل می شود ، که آن را از طریق یک سیستم (ستون ، لوله مویرگی ، صفحه یا صفحه) حمل می کند که ماده ای روی آن ثابت شده فاز ساکن نامیده می شود. ترکیبات مختلف مخلوط برای فاز ساکن میل مختلف دارند. مولکولهای مختلف بسته به فعل و انفعالاتی که با سایتهای سطح آن دارند ، روی فاز ثابت بیشتر یا کوتاهتر می مانند. بنابراین ، آنها با سرعت ظاهری متفاوتی در سیال متحرک حرکت می کنند و باعث جدا شدن آنها می شوند. این جداسازی بر اساس تقسیم دیفرانسیل بین فازهای متحرک و ثابت است. اختلافات ظریف در ضریب پارتیشن یک ترکیب منجر به احتباس افتراقی در فاز ساکن می شود و بنابراین بر جدایی تأثیر می گذارد.

کروماتوگرافی ممکن است مقدماتی یا تحلیلی باشد. هدف از کروماتوگرافی مقدماتی جدا کردن اجزای مخلوط برای استفاده بعدی است و بنابراین نوعی تصفیه است. کروماتوگرافی تحلیلی به طور معمول با مقادیر کمتری از مواد انجام می شود و برای ایجاد حضور یا اندازه گیری نسبت نسبی آنالیت ها در یک مخلوط است. البته این دو از یکدیگر جدا نیستند.

تاریخچه

کروماتوگرافی اولین بار در روسیه توسط دانشمند ایتالیایی الاصل میخائیل تسوت در سال 1900 ابداع شد. وی این فن را توسعه داد و در دهه اول قرن بیستم کروماتوگرافی را ایجاد کرد ، در درجه اول برای جداسازی رنگدانه های گیاهی مانند کلروفیل ، کاروتن ها و گزانتوفیل ها . از آنجا که این اجزا در نوارهایی با رنگهای مختلف (به ترتیب سبز ، نارنجی و زرد) از یکدیگر جدا می شوند ، مستقیماً نام این روش را الهام می گیرند. انواع جدید کروماتوگرافی که در طی دهه های 1930 و 1940 ایجاد شد ، این روش را برای بسیاری از فرایندهای جداسازی مفید ساخته است.

تکنیک کروماتوگرافی به طور قابل توجهی در نتیجه کار آرچر جان پورتر مارتین و ریچارد لورانس میلینگتون سینگ در طی دهه های 1940 و 1950 توسعه یافت ، که به همین خاطر در سال 1952 جایزه نوبل شیمی را به دست آوردند. آنها اصول و تکنیک های اساسی کروماتوگرافی پارتیشن را ایجاد کردند و کار آنها توسعه سریع چندین روش کروماتوگرافی را تشویق کرد: کروماتوگرافی کاغذی ، کروماتوگرافی گازی و آنچه به عنوان کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا شناخته می شود. از آن زمان ، این فناوری به سرعت پیشرفت کرده است. محققان دریافتند که اصول اصلی کروماتوگرافی Tsvet را می توان از طرق مختلف اعمال کرد و در نتیجه انواع مختلف کروماتوگرافی شرح داده شد. پیشرفتها به طور مستمر عملکرد فنی کروماتوگرافی را بهبود می بخشند و اجازه می دهد مولکولهای به طور فزاینده ای از هم جدا شوند.

تکنیک های کروماتوگرافی بر اساس شکل بستر

• کروماتوگرافی ستونی

کروماتوگرافی ستونی یک روش جداسازی است که در آن بستر ثابت درون یک لوله است. ذرات فاز ثابت جامد یا تکیه گاه پوشیده شده با یک فاز ساکن مایع ممکن است کل حجم داخلی لوله (ستون بسته بندی شده) را پر کند یا روی دیواره داخلی لوله یا در امتداد آن متمرکز شود و یک مسیر باز و بدون محدودیت برای فاز متحرک ایجاد کند قسمت میانی لوله (ستون لوله ای باز). تفاوت در میزان حرکت از طریق محیط به زمانهای مختلف ماندگاری نمونه محاسبه می شود.

• کروماتوگرافی مسطح

کروماتوگرافی مسطح یک تکنیک جداسازی است که در آن فاز ساکن به صورت یک صفحه وجود دارد. صفحه می تواند یک کاغذ باشد ، به عنوان ماده ای مانند بستر ثابت (کروماتوگرافی کاغذی) یا لایه ای از ذرات جامد که روی یک تکیه گاه مانند صفحه شیشه ای پخش شده است (کروماتوگرافی لایه نازک) ، آغشته باشد یا به آن آغشته شود. ترکیبات مختلف در مخلوط نمونه با توجه به اینکه چگونه با فاز ثابت در مقایسه با فاز متحرک ارتباط متقابل دارند ، مسافت های مختلفی را طی می کنند. از فاکتور خاص نگهداری (Rf)  هر ماده شیمیایی می تواند برای کمک به شناسایی یک ماده ناشناخته استفاده شود.

• کروماتوگرافی جابجایی

اصل اساسی کروماتوگرافی جابجایی این است: یک مولکول با میل زیاد به ماتریس کروماتوگرافی (جابجایی) به طور موثری برای سایت های اتصال رقابت می کند و بنابراین تمام مولکول ها را با میل های کمتر جابجا می کند. تفاوت های مشخصی بین جابجایی و کروماتوگرافی شستشو وجود دارد. در حالت شستشو ، مواد معمولاً از ستونی در قله های باریک و گاوسی خارج می شوند. جداسازی گسترده قله ها ، ترجیحاً پایه ، برای حداکثر تصفیه مورد نظر است. سرعت حرکت هر یک از اجزای مخلوط در حالت شستشو به پایین ستون بستگی دارد. اما برای اینکه دو ماده با سرعتهای مختلف حرکت کنند و در نتیجه حل شوند ، باید تفاوت اساسی در برخی از فعل و انفعالات بین مولکولهای زیستی و ماتریس کروماتوگرافی وجود داشته باشد. در بسیاری از موارد ، جداسازی پایه قله ها فقط با شستشوی شیب دار و بارهای کم ستون قابل دستیابی است. بنابراین ، دو اشکال در کروماتوگرافی حالت شستشو ، به ویژه در مقیاس مقدماتی ، پیچیدگی عملیاتی ، به دلیل پمپاژ حلال شیب دار و ضریب عملکرد کم ، به دلیل بارهای کم ستون است. کروماتوگرافی جابجائی دارای مزایایی نسبت به کروماتوگرافی شستشو است به این دلیل که اجزا به جای “قله ها” در مناطق متوالی مواد خالص حل می شوند. از آنجا که این فرآیند از غیرخطی بودن ایزوترم ها بهره می برد ، می توان یک خوراک ستون بزرگتر را در یک ستون مشخص با اجزای خالص شده با غلظت های قابل توجهی بالاتر جدا کرد.

تکنیک های حالت فیزیکی فاز متحرک

• کروماتوگرافی گازی

کروماتوگرافی گازی (GC) ، که بعضاً با نام کروماتوگرافی مایع گازی نیز شناخته می شود ، (GLC) یک روش جداسازی است که در آن فاز متحرک یک گاز است. جداسازی کروماتوگرافی گازی همیشه در یک ستون انجام می شود ، که به طور معمول “بسته بندی شده” یا “مویرگی” است. ستون های بسته بندی شده اسب های معمول کار کروماتوگرافی گازی هستند ، ارزان تر و آسان تر از استفاده می شوند و اغلب عملکرد کافی دارند. ستون های مویرگی به طور کلی وضوح بسیار بالاتری دارند و گرچه گران تر هستند ، به ویژه برای مخلوط های پیچیده ، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. هر دو نوع ستون از مواد غیر جاذب و از نظر شیمیایی بی اثر ساخته می شوند. فولاد ضد زنگ و شیشه مواد معمول ستون های بسته بندی شده و کوارتز یا سیلیس ذوب شده برای ستون های مویرگی هستند.

• کروماتوگرافی مایع

کروماتوگرافی مایع (LC) یک روش جداسازی است که در آن فاز متحرک مایع است. این را می توان به صورت ستون یا صفحه انجام داد. کروماتوگرافی مایع امروزی که به طور کلی از ذرات بسته بندی بسیار کوچک و فشار نسبتاً زیاد استفاده می کند ، به عنوان کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC) شناخته می شود.