نفسر ما هو الكروماتوغرافيا ، وكيف يتم استخدامه لفصل الخلائط ، وما هي أطواره ، والأنواع الموجودة والأمثلة.
ما هو اللوني؟
اللوني هو ملف طريقة فصل الخليط المعقد ، والذي يستخدم على نطاق واسع في مختلف فروع علم. يمكن استخدامه لقياس وتحديد وفصل مكونات الخليط. للقيام بذلك ، يستخدم مبدأ الاحتفاظ الانتقائي ، والذي يتكون من السلوك المختلف لمكونات a خليط على دعامة محددة (مثل ورق ، غاز ، سائل ، راتينج) وطور سائل أو غازي يتدفق عبر الدعامة.
بهذه الطريقة ، يستخدم الفصل اللوني تقنيات مختلفة تستفيد من الاختلافات في معدل الاحتفاظ لكل مكون ، ويمكن فصلها وتحديدها وتحديدها كميًا.
في كثير من الحالات المفتاح الامتزاز (يختلف عن استيعاب، الذي يشير إلى انتشار مكون من مرحلة إلى أخرى) ، وهو مفهوم يشير إلى العملية التي يتم من خلالها الاحتفاظ بالجسيمات على السطح. وفقًا للاختلاف في معدلات الامتزاز على الدعامة والألفة لهذا الدعم لمكونات الخليط ، يمكن فصلها ثم تحديدها كميًا أو تحديدها.
بشكل عام ، تعتمد جميع أنواع الكروماتوغرافيا على عدد من الأدوات ، مركبات كيميائية وعازم تكنولوجيا. نتيجة لذلك ، من المهم معرفة بعض المفاهيم لفهم تشغيل تقنيات الكروماتوغرافيا:
- مرحلة ثابتة. إنها مادة تظل ثابتة أثناء تشغيل الكروماتوغرافيا.
- المرحلة المتنقلة. إنها المادة التي تتحرك أثناء اللوني. يمكن أن يكون سائلًا أو غازًا. تدار العينة المحتوية على المادة التحليلية في المرحلة المتنقلة.
- التحليلات. إنها المواد التي سيتم فصلها وتحديد كميتها و / أو تحديدها باستخدام اللوني ، أي أنها المواد التي سيتم تحليلها.
- عروض. إنه الخليط المراد تحليله. يمكن أن تتكون من تحليل واحد أو أكثر ، ومكونات أخرى قد لا تكون ذات أهمية ، والتي سيتم فصل التحليلات عنها.
- عقد الوقت. إنه الوقت الذي يستغرقه التحليل من العمود أو النظام الذي تمر من خلاله المرحلة المتنقلة ، إلى الكاشف (المعدات التي يمكن أن تعطي إشارة كشف باستخدام بعض خصائص التحليل).
- الانتقائية. إنها القدرة على التفريق بين كل مكون في المزيج.
- Eluent يشير أيضًا إلى الطور المتحرك حيث يخرج من العمود الكروماتوغرافي.
تتكون الطريقة الكروماتوغرافية من تلقيح عينة في مرحلة ثابتة أو مرحلة متنقلة (حسب نوع تقنية الكروماتوغرافيا). ثم ، على سبيل المثال ، إذا كانت المرحلة المتنقلة هي المرحلة التي تحتوي على العينة ، فإنها تمر عبر مرحلة ثابتة معينة.
سيعتمد فصل المواد التحليلية على ألفة كل مكون لكل من المرحلة الثابتة والمرحلة المتنقلة. اعتمادا على طبيعتها ، البعض مواد سوف يميلون إلى التحرك مع المرحلة المتنقلة والبعض الآخر للبقاء في المرحلة الثابتة.
أنواع الكروماتوغرافيا
اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة ، وطبيعة الدعم (المرحلة الثابتة) والمادة المتنقلة (الطور المتحرك) ، يمكن التمييز بين الأنواع التالية من الكروماتوغرافيا:
- كروماتوغرافيا على ورق. تتكون المرحلة الثابتة من شريط ورق ترشيح. توضع العينة المراد تحليلها على شكل قطرة على أحد طرفي الورقة. ثم يتم غمر الشريط الورقي في حاوية حيث توجد المرحلة المتنقلة ، مع مراعاة أن نهاية وضع العينة في أسفل الورقة. يرتفع الطور المتحرك عن طريق القابلية الشعرية ، ويسحب العينة معها ويفصل كل مكون حسب تقاربه مع المرحلة الثابتة. يستخدم هذا النوع من اللوني بشكل أساسي عندما يكون لكل مكون من مكونات العينة ملف اللون مختلفة ، ثم يمكنك رؤية عرض الألوان على الورق للتعرف عليها.
- طبقة رقيقة اللوني. يشبه تشغيل هذه التقنية عملية الكروماتوغرافيا الورقية ، ولكن في هذه الحالة يتم بناء المرحلة الثابتة عن طريق ترسيب الراتنج القطبي (غالبًا هلام السيليكا) على لوح زجاجي أو من الألومنيوم. يتم وضع كمية معينة من العينة على بعد 1 سم من الحافة السفلية للوحة. يتم بعد ذلك غمر هذه اللوحة ، مع الأخذ في الاعتبار أن النهاية التي تحتوي على العينة يجب أن تكون لأسفل ، في حاوية تحتوي على المرحلة المتنقلة. يرتفع الطور المتحرك بفعل الشعيرات الدموية ، ويفصل بين مكونات العينة.
- العامود اللوني. يتم وضع المرحلة الثابتة داخل عمود يمكن أن يكون مصنوعًا من الزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ ، من بين مواد أخرى. يمكن أن تكون المرحلة المتحركة سائلة أو غازية. توضع العينة في أعلى العمود ويُسمح لها بالنزول مع الطور المتحرك باستخدام الجاذبية. وبالتالي ، يمكن تصنيف كروماتوغرافيا العمود على النحو التالي:
- الكروماتوغرافيا الصلبة السائلة. المرحلة الثابتة هي صلب والجوال سائل.
- كروماتوغرافيا السائل السائل. كلا المرحلتين سائل.
- كروماتوغرافيا الغاز السائل. المرحلة الثابتة سائلة والمرحلة المتنقلة مشروب غازي.
- كروماتوغرافيا الغاز الصلب. المرحلة الثابتة صلبة والمتنقلة غازية.
من ناحية أخرى ، مع الأخذ في الاعتبار نوع تفاعل المادة التحليلية بين المرحلتين الثابتة والمتحركة ، لدينا الأنواع التالية من الكروماتوغرافيا:
- كروماتوغرافيا الامتزاز. في هذا النوع من اللوني ، تكون المرحلة الثابتة صلبة ، بينما تكون المرحلة المتحركة سائلة. يمكن أن تكون المادة التي تشكل المرحلة الثابتة هي الألومينا (Al2O3) أو السيليكا (SiO2) أو راتنجات التبادل الأيوني (المصفوفات التي تحتوي على مواقع نشطة كهروستاتيكيًا ، والتي بسببها يتم الاحتفاظ بالتحليل فيها عن طريق التفاعل الكهروستاتيكي). يمكن أن تتكون المرحلة المتنقلة من أ مذيب أو خليط من المذيبات. سيتم الاحتفاظ ببعض مكونات الخليط بقوة أكبر من غيرها ، وبهذه الطريقة يحدث الفصل.
- كروماتوغرافيا التقسيم. يحدث عندما يحدث فصل المواد التحليلية عن الخليط بسبب الاختلافات في قابليتها للذوبان أو الاستقطاب بين الطور الثابت والمرحلة المتنقلة ، وكلا المرحلتين سائل غير قابل للامتزاج. تقدمت تقنية المراحل الثابتة وهناك بالفعل أنواع مختلفة من السوائل المضمنة في المواد الصلبة والراتنجات المستخدمة لهذا الغرض. في هذا المعنى ، هناك نوعان من التنسيق يعتمدان على قطبية المرحلة الثابتة والمرحلة المتنقلة:
- في المرحلة العادية. المرحلة الثابتة قطبية والمرحلة المتنقلة قطبية.
- في المرحلة العكسية. المرحلة الثابتة هي قطبية والمرحلة المتنقلة قطبية.
- كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. عندما تكون المرحلة الثابتة صلبة ولها مجموعات وظيفية مؤينة ، أي مشحونة ، قادرة على تبادل شحنتها مع المادة التحليلية. يمكن تصنيفها إلى:
- كروماتوغرافيا التبادل الكاتيوني. تحتوي المرحلة الثابتة على مجموعات وظيفية سالبة الشحنة ، وبالتالي فهي تحتفظ بالكاتيونات (موجبة الشحنة).
- كروماتوغرافيا تبادل الأنيون. تحتوي المرحلة الثابتة على مجموعات وظيفية موجبة الشحنة ، وبالتالي الاحتفاظ بالأنيونات (سالبة الشحنة).
- استبعاد حجم اللوني. المرحلة الثابتة هي مادة مسامية يتم من خلالها فصل المواد التحليلية ، اعتمادًا على أحجامها. في هذا النوع من الكروماتوغرافيا ، لا يوجد نوع من التفاعل الفيزيائي أو الكيميائي بين التحليلات والمرحلة الثابتة. يتم فصل التحليلات الأكبر أولاً ، أي لا يتم الاحتفاظ بها في المرحلة الثابتة. بينما تحبس المواد التحليلية الأصغر في مسام المرحلة الثابتة وتتركها مع مرور الطور المتحرك (السائل).
مع تقدم المعرفه والتكنولوجيا ، تم إتقان تقنيات الكروماتوغرافيا وفي كل مرة كان من الممكن فصل وتحديد وقياس المواد الموجودة في الخليط بشكل أكثر دقة. مثالان على اللوني المتقدم هما HPLC (كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء) و GC (كروماتوغرافيا الغاز).
- HPLC. وهي تتألف من نوع من كروماتوغرافيا العمود ، ولكن يتم ضخ طورها المتحرك عند ضغوط عالية خلال المرحلة الثابتة داخل العمود. يؤدي استخدام الضغط العالي إلى تقليل انتشار المواد التحليلية خلال المرحلة الثابتة وبالتالي تحقيق نتائج أفضل بالإضافة إلى تقليل أوقات العمل.
- GC. الطور المتحرك عبارة عن غاز ويمكن أن تكون المرحلة الثابتة صلبة أو سائلة. تتطاير العينة قبل حقنها في العمود الكروماتوغرافي ، حيث يجب أن تكون غازية حتى يتمكن الغاز الحامل من نقلها.
أمثلة الكروماتوغرافيا
بعض الأمثلة اليومية لتطبيق الكروماتوغرافيا هي:
- انسكب النبيذ على مفرش طاولة أبيض. سيسمح لنا وقوع حادث في وقت العشاء بالمراقبة ، عندما يجف النبيذ عن طريق الاتصال بـ هواء، المواد المختلفة التي تتكون منها. ستصبغ كل واحدة بياض القماش بلون أو لون مختلف ، ويمكن التعرف عليها بشكل منفصل ، وهو أمر مستحيل في العادة.
- فحص الدم. غالبًا ما يتم إجراء تحليل كروماتوجرافي لعينات الدم لتحديد المواد الموجودة فيها ، والتي تكون عادةً غير محسوسة نظرًا لكونها خليطًا معقدًا للغاية. للقيام بذلك ، فإن اللون الذي يعكسه الدم على دعامة أو يخضع ل خفيفة محدد.
- اختبارات البول. مثل الدم ، فإن البول عبارة عن مزيج من مركبات مختلفة ، وبعض المواد الصلبة والسوائل الأخرى ، والتي يمكن أن يكشف وجودها أو عدم وجودها عن تفاصيل حول كيفية عمل الجسم. يمكن إجراء الفصل الكروماتوغرافي للكشف عن المخلفات غير العادية ، مثل الدم أو الأملاح أو الجلوكوز أو المواد غير القانونية.
- مراجعة مسرح الجريمة. شيء نراه غالبًا في الأفلام: يأخذ الباحثون الأقمشة أو الألياف أو الأقمشة أو غيرها من الدعامات ويلاحظون الفصل من خلال التصاق المواد المختلفة المسكوبة عليها ، مثل السائل المنوي أو الدم ، حتى عندما تمر بالعين المجردة دون أن يلاحظها أحد.
- الفحوصات الصحية للأغذية. على افتراض أن المتخصصين في غذاء معرفة تفاعل مكونات الغذاء عند تعرضها للطيف الكروماتوغرافي ، يمكن استخدام هذه التقنية للتفصيل في عينة إذا كان هناك نوع من المواد غير الملائمة فيها ، أو منتج من العوامل الميكروبية أو نوع من التلوث، قبل أن منتج اذهب إلى السوق وطرحها مخاطرة ال الصحة من الناس.