Wyjaśniamy, czym jest chromatografia, w jaki sposób służy do rozdzielania mieszanin, jakie są jej fazy, jakie istnieją typy i przykłady.
Czym jest chromatografia?
Chromatografia to metoda rozdzielania mieszanin kompleks, który znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu nauka. Może być stosowany do ilościowego określania, identyfikacji i oddzielania składników mieszaniny. W tym celu wykorzystuje zasadę retencji selektywnej, która polega na różnym zachowaniu składników a mieszanina na określonym nośniku (takim jak papier, gaz, ciecz, żywica) oraz w fazie ciekłej lub gazowej, która przepływa przez nośnik.
W ten sposób chromatografia wykorzystuje różne techniki, które wykorzystują różnice w szybkości retencji każdego składnika i mogą je rozdzielać, identyfikować i określać ilościowo.
W wielu przypadkach klucz adsorpcja (różne od wchłanianie, która odnosi się do dyfuzji składnika z jednej fazy do drugiej), pojęcie, które odnosi się do procesu, w którym cząstki są zatrzymywane na powierzchni. W zależności od różnicy szybkości adsorpcji na nośniku i powinowactwa składników mieszaniny do tego nośnika, można je rozdzielić, a następnie określić ilościowo lub zidentyfikować.
Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie rodzaje chromatografii zależą od wielu instrumentów, związki chemiczne i zdecydowany technologia. Z tego powodu ważne jest poznanie kilku pojęć, aby zrozumieć działanie technik chromatograficznych:
- Faza stacjonarna. Jest to substancja, która pozostaje nieruchoma podczas trwania chromatografii.
- Faza mobilna. Jest to substancja, która porusza się podczas chromatografii. Może to być ciecz lub gaz. Próbka zawierająca analit podawana jest w fazie ruchomej.
- Analitycy. Są to substancje, które mają zostać oddzielone, oznaczone ilościowo i / lub zidentyfikowane za pomocą chromatografii, czyli są to substancje, które mają być analizowane.
- Przedstawia. Jest to mieszanina do analizy. Może składać się z jednego lub więcej analitów oraz innych składników, które mogą nie być interesujące, z których anality zostaną oddzielone.
- Czas trzymania. Jest to czas potrzebny na przejście analitu z kolumny lub układu, przez który przechodzi faza ruchoma, do detektora (urządzenia, które mogą dawać sygnał detekcji wykorzystując pewne właściwości analitu).
- Selektywność. Jest to zdolność do różnicowania każdego składnika w miksie.
- Eluent Odnosi się również do fazy ruchomej wychodzącej z kolumny chromatograficznej.
Metoda chromatograficzna polega na zaszczepieniu próbki w fazie stacjonarnej lub ruchomej (w zależności od rodzaju techniki chromatograficznej). Wtedy, jeśli np. fazą ruchomą jest ta, w której znajduje się próbka, przechodzi ona przez pewną fazę stacjonarną.
Rozdział analitów będzie zależeć od powinowactwa każdego ze składników zarówno do fazy stacjonarnej, jak i fazy ruchomej. W zależności od ich charakteru, niektóre Substancje będą mieli tendencję do poruszania się wraz z fazą ruchomą, a inne do pozostawania w fazie stacjonarnej.
Rodzaje chromatografii
W zależności od zastosowanej technologii, charakteru nośnika (faza stacjonarna) oraz substancji ruchomej (faza ruchoma) można wyróżnić następujące rodzaje chromatografii:
- Chromatografia na papierze. Faza stacjonarna składa się z paska bibuły filtracyjnej. Próbkę do analizy umieszcza się w postaci kropli na jednym końcu papieru. Następnie pasek papieru zanurza się w pojemniku, w którym znajduje się faza ruchoma, biorąc pod uwagę, że koniec, w którym umieszczana jest próbka, znajduje się na dnie papieru. Faza ruchoma unosi się kapilarnie, ciągnąc za sobą próbkę i oddzielając każdy składnik zgodnie z jego powinowactwem do fazy stacjonarnej. Ten rodzaj chromatografii jest stosowany głównie wtedy, gdy każdy składnik próbki ma kolor różne, możesz zobaczyć wyświetlanie kolorów na papierze, aby je zidentyfikować.
- Chromatografia cienkowarstwowa. Działanie tej techniki jest podobne do chromatografii papierowej, ale w tym przypadku faza stacjonarna jest budowana przez osadzanie żywicy polarnej (prawie zawsze żelu krzemionkowego) na płycie szklanej lub aluminiowej. Pewną ilość próbki umieszcza się 1 cm od dolnej krawędzi płytki. Ta płytka jest następnie zanurzana, pamiętając, że koniec zawierający próbkę musi być opuszczony, w pojemniku zawierającym fazę ruchomą. Faza ruchoma unosi się w wyniku działania kapilarnego, rozdzielając składniki próbki.
- Chromatografia kolumnowa. Faza stacjonarna jest umieszczona wewnątrz kolumny, która może być wykonana m.in. ze szkła lub stali nierdzewnej. Faza ruchoma może być ciekła lub gazowa. Próbkę umieszcza się w górnej części kolumny i pozwala opadać wraz z fazą ruchomą za pomocą powaga. Zatem chromatografię kolumnową można sklasyfikować jako:
Natomiast biorąc pod uwagę rodzaj oddziaływania analitu pomiędzy fazą stacjonarną i ruchomą, mamy następujące rodzaje chromatografii:
- Chromatografia adsorpcyjna. W tego typu chromatografii faza stacjonarna jest ciałem stałym, natomiast faza ruchoma jest cieczą. Substancją tworzącą fazę stacjonarną może być tlenek glinu (Al2O3), krzemionka (SiO2) lub żywice jonowymienne (matryce, które posiadają miejsca aktywne elektrostatycznie, dzięki czemu analit jest w nich zatrzymywany przez oddziaływanie elektrostatyczne). Faza ruchoma może składać się z rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników. Niektóre składniki mieszaniny będą zatrzymywane z większą siłą niż inne, w ten sposób następuje separacja.
- Chromatografia partycyjna. Występuje, gdy oddzielenie analitów od mieszaniny następuje z powodu różnic w ich rozpuszczalności lub polarności pomiędzy fazą stacjonarną a fazą ruchomą, przy czym obie fazy są nie mieszającą się cieczą. Technologia faz stacjonarnych rozwinęła się i istnieją już różne rodzaje cieczy osadzonych w ciałach stałych i żywic, które są wykorzystywane do tego celu. W tym sensie istnieją dwa rodzaje kormatografii w zależności od polaryzacji fazy stacjonarnej i fazy ruchomej:
- W normalnej fazie. Faza stacjonarna jest polarna, a faza ruchoma jest apolarna.
- W odwrotnej fazie. Faza stacjonarna jest apolarna, a faza ruchoma jest polarna.
- Chromatografia jonowymienna. Gdy faza stacjonarna jest stała i zawiera jonizowane grupy funkcyjne, to znaczy naładowane, które są w stanie wymienić swój ładunek z analitem. Można go podzielić na:
- Chromatografia kationowymienna. Faza stacjonarna zawiera ujemnie naładowane grupy funkcyjne, dlatego zachowuje kationy (naładowane dodatnio).
- Chromatografia anionowymienna. Faza stacjonarna zawiera dodatnio naładowane grupy funkcyjne, zachowując w ten sposób (ujemnie naładowane) aniony.
- Chromatografia z wykluczeniem rozmiarów. Faza stacjonarna to materiał porowaty, przez który eluują się anality, w zależności od ich wielkości. W tego typu chromatografii nie ma żadnego rodzaju fizycznego lub chemicznego oddziaływania między analitami a fazą stacjonarną. Większe anality eluują jako pierwsze, to znaczy nie są zatrzymywane w fazie stacjonarnej. Podczas gdy mniejsze anality są uwięzione w porach fazy stacjonarnej i opuszczają ją, gdy przechodzi faza ruchoma (ciekła).
Z wyprzedzeniem wiedza, umiejętności i technologii, techniki chromatograficzne były doskonalone i za każdym razem można było oddzielić, zidentyfikować i dokładniej określić ilościowo substancje obecne w mieszaninie. Dwoma przykładami zaawansowanej chromatografii są HPLC (wysokosprawna chromatografia cieczowa) i GC (chromatografia gazowa).
- HPLC. Składa się z rodzaju chromatografii kolumnowej, ale której faza ruchoma jest pompowana pod wysokim ciśnieniem przez fazę stacjonarną wewnątrz kolumny. Zastosowanie wysokiego ciśnienia zmniejsza dyfuzję analitów przez fazę stacjonarną, dzięki czemu uzyskuje się lepsze wyniki, a także skraca czas pracy.
- GC. Faza ruchoma jest gazem, a faza stacjonarna może być ciałem stałym lub cieczą. Próbka ulatnia się przed wstrzyknięciem do kolumny chromatograficznej, ponieważ musi być w stanie gazowym, aby gaz nośny mógł ją transportować.
Przykłady chromatograficzne
Niektóre codzienne przykłady zastosowania chromatografii to:
- Rozlane wino na białym obrusie. Wypadek w porze obiadowej pozwoli nam zaobserwować, kiedy wino wysycha przez kontakt z powietrze, różne substancje, które go tworzą. Każdy z nich ufarbuje biel tkaniny w innym odcieniu lub kolorze i można je osobno zidentyfikować, co normalnie byłoby niemożliwe.
- Badanie krwi. Chromatografia próbek krwi jest często przeprowadzana w celu identyfikacji zawartych w niej substancji, które zwykle są niezauważalne, ponieważ jest to bardzo złożona mieszanina. Aby to zrobić, kolor, który krew odbija na podporze lub poddaje się światło konkretny.
- Testy moczu. Podobnie jak krew, mocz jest mieszaniną różnych związków, niektórych ciał stałych i innych płynów, których obecność lub brak może ujawnić szczegóły dotyczące funkcjonowania organizmu. Rozdzielanie chromatograficzne można przeprowadzić w celu wykrycia nietypowych pozostałości, takich jak krew, sole, glukoza lub substancje nielegalne.
- Przegląd miejsca zbrodni. Coś, co często widzimy na filmach: badacze biorą tkaniny, włókna, tkaniny lub inne nośniki i obserwują rozdzielanie się poprzez przyleganie różnych rozlanych na nich substancji, takich jak nasienie czy krew, nawet jeśli gołym okiem mogą przejść niezauważone.
- Kontrole sanitarne żywności. Zakładając, że specjaliści jedzenie znać reakcję składników żywności na poddanie ich widmu chromatograficznemu, technika ta może być wykorzystana do uszczegółowienia próbki, czy jest w niej jakiś rodzaj niewłaściwej substancji, produkt czynników drobnoustrojowych lub jakiś rodzaj skażenie, Zanim on produkt idź na rynek i włóż ryzyko ten Zdrowie od ludzi.