Selitämme, mitä kromatografia on, miten sitä käytetään seosten erottamiseen, mitkä ovat sen faasit, mitä tyyppejä on olemassa ja esimerkkejä.
Mitä on kromatografia?
Kromatografia on a seoksen erotusmenetelmä kompleksi, jota käytetään laajasti eri aloilla tiede. Sitä voidaan käyttää seoksen komponenttien kvantifiointiin, tunnistamiseen ja erottamiseen. Tätä varten se käyttää valikoivan säilyttämisen periaatetta, joka koostuu osien erilaisesta käyttäytymisestä. seos tietyllä alustalla (kuten paperilla, kaasulla, nesteellä, hartsilla) ja neste- tai kaasufaasilla, joka virtaa alustan läpi.
Tällä tavalla kromatografiassa käytetään erilaisia tekniikoita, jotka hyödyntävät kunkin komponentin retentionopeuden eroja ja voivat erottaa, tunnistaa ja kvantifioida ne.
Monissa tapauksissa avain adsorptio (erilainen kuin imeytyminen, joka viittaa komponentin diffuusioon faasista toiseen), käsite, joka viittaa prosessiin, jolla hiukkaset pysyvät pinnalla. Seoksen komponenttien adsorptionopeuksien erojen ja seoksen komponenttien affiniteetin tähän kantajaan mukaan ne voidaan erottaa ja sitten kvantifioida tai tunnistaa.
Yleensä kaikki kromatografian tyypit riippuvat useista laitteista, kemialliset yhdisteet ja päättäväinen teknologiaa. Tästä johtuen on tärkeää tuntea joitain käsitteitä kromatografisten tekniikoiden toiminnan ymmärtämiseksi:
- Kiinteä vaihe. Se on aine, joka pysyy liikkumattomana kromatografian aikana.
- Liikkuva vaihe. Se on aine, joka liikkuu kromatografian aikana. Se voi olla nestettä tai kaasua. Analyytin sisältävä näyte annetaan liikkuvassa faasissa.
- Analyytit. Ne ovat aineita, jotka erotetaan, määritetään ja/tai tunnistetaan kromatografian avulla, eli ne ovat aineita, jotka aiotaan analysoida.
- Esitykset. Se on analysoitava seos. Se voi koostua yhdestä tai useammasta analyytistä ja muista komponenteista, jotka eivät ehkä ole kiinnostavia ja joista analyytit erotetaan.
- Pitoaika. Se on aika, joka kuluu analyytin siirtymiseen kolonnista tai järjestelmästä, jonka läpi liikkuva faasi kulkee, detektoriin (laitteisto, joka voi antaa tunnistussignaalin käyttämällä jotakin analyytin ominaisuutta).
- Selektiivisyys. Se on kyky erottaa seoksen jokainen komponentti.
- Eluentti Se viittaa myös liikkuvaan faasiin, kun se poistuu kromatografiakolonnista.
Kromatografinen menetelmä koostuu näytteen siirrostamisesta kiinteässä faasissa tai liikkuvassa faasissa (riippuen kromatografiatekniikan tyypistä). Sitten, jos esimerkiksi liikkuva vaihe on se, joka sisältää näytteen, se kulkee tietyn kiinteän vaiheen läpi.
Analyyttien erottuminen riippuu kunkin komponentin affiniteetista sekä stationäärifaasiin että liikkuvaan faasiin. Niiden luonteesta riippuen jotkut aineet niillä on taipumus liikkua liikkuvan vaiheen mukana ja toisilla pysyä paikallaan.
Kromatografian tyypit
Käytetystä tekniikasta, kantajan (stationaarifaasi) ja liikkuvan aineen (liikkuva faasi) luonteesta riippuen voidaan erottaa seuraavat kromatografiatyypit:
- Kromatografia paperilla. Kiinteä vaihe koostuu suodatinpaperikaistaleesta. Analysoitava näyte laitetaan pisara paperin toiseen päähän. Sitten paperinauha upotetaan säiliöön, jossa liikkuva faasi sijaitsee, ottaen huomioon, että pää, johon näyte sijoitetaan, on paperin pohjalla. Liikkuva faasi nousee kapillaarisesti raahaamalla näytettä mukanaan ja erottaen jokaisen komponentin sen affiniteetin mukaan, että se on affiniteetin kiinteään faasiin. Tämän tyyppistä kromatografiaa käytetään pääasiassa silloin, kun jokaisessa näytteen komponentissa on a väri- eri, voit nähdä värit paperilla tunnistaaksesi ne.
- Ohutkerroskromatografia. Tämän tekniikan toiminta on samanlainen kuin paperikromatografian, mutta tässä tapauksessa kiinteä faasi rakennetaan kerrostamalla polaarinen hartsi (melkein aina silikageeli) lasi- tai alumiinilevylle. Tietty määrä näytettä asetetaan 1 cm:n päähän levyn alareunasta. Tämä levy upotetaan sitten astiaan, joka sisältää liikkuvan faasin, pitäen mielessä, että näytteen sisältävän pään on oltava alhaalla. Liikkuva faasi nousee kapillaarivaikutuksella erottamalla näytteen komponentit.
- Pylväskromatografia. Kiinteä faasi sijoitetaan kolonnin sisään, joka voi olla muun muassa lasia tai ruostumatonta terästä. Liikkuva faasi voi olla nestemäinen tai kaasumainen. Näyte asetetaan kolonnin yläosaan ja sen annetaan laskeutua liikkuvan faasin mukana käyttämällä painovoima. Näin ollen pylväskromatografia voidaan luokitella seuraavasti:
- Kiinteä-neste-kromatografia. Kiinteä vaihe on kiinteä ja matkapuhelin on nestemäinen.
- Neste-neste-kromatografia. Molemmat vaiheet ovat nestettä.
- Nestekaasukromatografia. Kiinteä faasi on nestemäistä ja liikkuva faasi on sooda.
- Kiinteä-kaasukromatografia. Kiinteä faasi on kiinteä ja liikkuva kaasumainen.
Toisaalta, kun otetaan huomioon analyytin kiinteän ja liikkuvan faasin välisen vuorovaikutuksen tyyppi, meillä on seuraavat kromatografian tyypit:
- Adsorptiokromatografia. Tämän tyyppisessä kromatografiassa stationäärinen faasi on kiinteä aine, kun taas liikkuva faasi on neste. Pysyvän faasin muodostava aine voi olla alumiinioksidia (Al2O3), piidioksidia (SiO2) tai ioninvaihtohartseja (matriiseja, joissa on sähköstaattisesti aktiivisia kohtia, joiden vuoksi analyytti pysyy niissä sähköstaattisen vuorovaikutuksen seurauksena). Liikkuva faasi voi koostua a liuotin tai liuottimien seos. Jotkut seoksen komponentit jäävät kiinni suuremmalla voimalla kuin toiset, jolloin erottuminen tapahtuu.
- Partitiokromatografia. Se tapahtuu, kun analyyttien erottuminen seoksesta tapahtuu niiden liukoisuuksien tai polariteettien eroista kiinteän faasin ja liikkuvan faasin välillä, jolloin molemmat faasit ovat sekoittumattomia nestemäisiä. Kiinteän faasin tekniikka on kehittynyt ja tähän tarkoitukseen on jo olemassa erilaisia kiintoaineisiin upotettuja nesteitä ja hartseja. Tässä mielessä on olemassa kahden tyyppistä kormatografiaa kiinteän vaiheen ja liikkuvan vaiheen napaisuudesta riippuen:
- Normaalissa vaiheessa. Kiinteä faasi on polaarinen ja liikkuva vaihe on apolaarinen.
- Käänteisessä vaiheessa. Kiinteä faasi on apolaarinen ja liikkuva faasi on polaarinen.
- Ioninvaihtokromatografia. Kun stationäärinen faasi on kiinteä ja siinä on ionisoituvia funktionaalisia ryhmiä, eli varautuneita, jotka pystyvät vaihtamaan varauksensa analyytin kanssa. Se voidaan luokitella:
- Kationinvaihtokromatografia. Stationaarifaasi sisältää negatiivisesti varautuneita funktionaalisia ryhmiä, joten se säilyttää kationeja (positiivisesti varautuneita).
- Anioninvaihtokromatografia. Pysyvä faasi sisältää positiivisesti varautuneita funktionaalisia ryhmiä, jolloin ne säilyttävät (negatiivisesti varautuneita) anioneja.
- Kokoekskluusiokromatografia. Stationaarifaasi on huokoista materiaalia, jonka läpi analyytit eluoituvat niiden koosta riippuen. Tämän tyyppisessä kromatografiassa ei ole fysikaalista tai kemiallista vuorovaikutusta analyyttien ja stationaarifaasin välillä. Suuremmat analyytit eluoituvat ensin, eli ne eivät pysy paikallaan. Pienemmät analyytit jäävät loukkuun kiinteän faasin huokosiin ja jättävät sen liikkuvan (neste)faasin ohi.
Kanssa etukäteen tietoa ja teknologia, kromatografisia tekniikoita kehitettiin, ja joka kerta on ollut mahdollista erottaa, tunnistaa ja määrittää seoksessa olevat aineet tarkemmin. Kaksi esimerkkiä edistyneestä kromatografiasta ovat HPLC (High Performance Liquid Chromatography) ja GC (kaasukromatografia).
- HPLC. Se koostuu eräänlaisesta pylväskromatografiasta, mutta jonka liikkuva faasi pumpataan korkeissa paineissa kolonnin sisällä olevan stationaarifaasin läpi. Korkean paineen käyttö vähentää analyyttien diffuusiota stationaarifaasin läpi, jolloin saavutetaan parempia tuloksia työaikojen lyhentämisen lisäksi.
- GC. Liikkuva faasi on kaasu ja kiinteä faasi voi olla kiinteä tai nestemäinen. Näyte haihtuu ennen sen ruiskuttamista kromatografiseen kolonniin, koska sen on oltava kaasumainen, jotta kantajakaasu kuljettaa sitä.
Kromatografia esimerkkejä
Joitakin jokapäiväisiä esimerkkejä kromatografian soveltamisesta ovat:
- Kaatunut viini valkoiselle pöytäliinalle. Onnettomuus illallisaikaan antaa meille mahdollisuuden tarkkailla, kun viini kuivuu kosketuksesta ilmaa, eri aineet, jotka sen muodostavat. Jokainen värjää kankaan valkoisen eri sävyyn tai väriin, ja ne voidaan tunnistaa erikseen, mikä normaalisti olisi mahdotonta.
- Verikoe. Verinäytteiden kromatografia suoritetaan usein niiden sisältämien aineiden tunnistamiseksi, joita ei yleensä havaita, koska kyseessä on erittäin monimutkainen seos. Tätä varten väri, jonka veri heijastaa tukeen tai altistetaan a valoa erityistä.
- Virtsa testit. Kuten veri, virtsa on sekoitus erilaisia yhdisteitä, joitakin kiinteitä aineita ja muita nesteitä, joiden läsnäolo tai puuttuminen voi paljastaa yksityiskohtia kehon toiminnasta. Kromatografinen erotus voidaan suorittaa epätavallisten jäämien, kuten veren, suolojen, glukoosin tai laittomien aineiden havaitsemiseksi.
- Katsaus rikospaikasta. Jotain, mitä näemme usein elokuvissa: tutkijat ottavat kankaita, kuituja, kankaita tai muita tukia ja tarkkailevat niiden pinnalle roiskuneiden eri aineiden, kuten siemennesteen tai veren, erottumista kiinnittymisen kautta, vaikka ne pääsisivät paljaalla silmällä ohi huomaamatta.
- Ruoan terveystarkastukset. Olettaen, että asiantuntijat ruokaa tietää elintarvikkeiden aineosien reaktion, kun ne altistetaan kromatografiselle spektrille, tätä tekniikkaa voidaan käyttää näytteen yksityiskohtiin, jos niissä on jonkinlaista sopimatonta ainetta, mikrobien tuotetta tai jonkinlaista saastuminen, ennen häntä tuote mene torille ja laita sisään riski the Terveys ihmisiltä.