Vi forklarer hva kromatografi er, hvordan den brukes til å skille blandinger, hvilke faser den er, hvilke typer som finnes og eksempler.
Hva er kromatografi?
Kromatografi er en blandingsseparasjonsmetode kompleks, som er mye brukt i ulike grener av vitenskap. Den kan brukes til å kvantifisere, identifisere og skille komponentene i en blanding. For å gjøre dette bruker den prinsippet om selektiv oppbevaring, som består av den forskjellige oppførselen til komponentene i en blanding på en spesifikk bærer (som et papir, en gass, en væske, en harpiks) og en flytende eller gassformig fase som strømmer gjennom bæreren.
På denne måten bruker kromatografi forskjellige teknikker som utnytter forskjellene i retensjonshastigheten til hver komponent, og kan skille, identifisere og kvantifisere dem.
I mange tilfeller nøkkelen adsorpsjon (forskjellig fra absorpsjon, som refererer til diffusjonen av en komponent fra en fase til en annen), et konsept som refererer til prosessen der partiklene holdes tilbake på en overflate. I henhold til forskjellen i adsorpsjonshastigheter på en bærer og affiniteten for denne bæreren til komponentene i blandingen, kan de separeres og deretter kvantifiseres eller identifiseres.
Generelt er alle typer kromatografi avhengig av en rekke instrumenter, kjemiske forbindelser og bestemt teknologi. På grunn av dette er det viktig å kjenne til noen konsepter for å forstå funksjonen til kromatografiske teknikker:
- Stasjoner fase. Det er et stoff som forblir ubevegelig mens kromatografien kjører.
- Mobil fase. Det er stoffet som beveger seg under kromatografi. Det kan være en væske eller en gass. Prøven som inneholder analytten administreres i den mobile fasen.
- Analytter. De er stoffene som skal separeres, kvantifiseres og/eller identifiseres ved hjelp av kromatografi, det vil si at de er stoffene som skal analyseres.
- Viser. Det er blandingen som skal analyseres. Den kan bestå av en eller flere analytter, og andre komponenter som kanskje ikke er av interesse, som analyttene vil bli separert fra.
- Ventetid. Det er tiden det tar for en analytt å passere fra kolonnen eller systemet som den mobile fasen passerer gjennom, til detektoren (utstyr som kan gi et deteksjonssignal ved å bruke en eller annen egenskap ved analytten).
- Selektivitet. Det er evnen til å skille hver komponent i blandingen.
- Elueringsmiddel Det refererer også til den mobile fasen når den går ut av den kromatografiske kolonnen.
Den kromatografiske metoden består i å inokulere en prøve i en stasjonær fase eller mobil fase (avhengig av type kromatografisk teknikk). Så, hvis for eksempel den mobile fasen er den som inneholder prøven, går den gjennom en viss stasjonær fase.
Separasjonen av analyttene vil avhenge av affiniteten til hver av komponentene for både den stasjonære fasen og den mobile fasen. Avhengig av deres natur, noen stoffer de vil ha en tendens til å bevege seg med den mobile fasen og andre til å forbli på den stasjonære fasen.
Typer kromatografi
Avhengig av teknologien som brukes, arten av støtten (stasjonær fase) og den mobile substansen (mobil fase), kan følgende typer kromatografi differensieres:
- Kromatografi på papir. Den stasjonære fasen består av en filterpapirstrimmel. Prøven som skal analyseres legges som en dråpe på den ene enden av papiret. Deretter senkes papirstrimmelen ned i en beholder der den mobile fasen er plassert, tatt i betraktning at enden hvor prøven er plassert er i bunnen av papiret. Den mobile fasen stiger ved kapillaritet, drar prøven med seg og separerer hver komponent i henhold til dens affinitet for den stasjonære fasen. Denne typen kromatografi brukes hovedsakelig når hver komponent i prøven har en farge annerledes, så kan du se visningen av farger på papiret for å identifisere dem.
- Tynnsjiktskromatografi. Driften av denne teknikken ligner på papirkromatografi, men i dette tilfellet bygges den stasjonære fasen ved å avsette en polar harpiks (nesten alltid silikagel) på en glass- eller aluminiumsplate. En viss mengde av prøven plasseres 1 cm fra den nedre kanten av platen. Denne platen senkes deretter, med tanke på at enden som inneholder prøven må være nede, i en beholder som inneholder den mobile fasen. Den mobile fasen stiger ved kapillærvirkning, og skiller komponentene i prøven.
- Kolonnekromatografi. Den stasjonære fasen er plassert inne i en søyle som kan være laget av blant annet glass eller rustfritt stål. Den mobile fasen kan være flytende eller gassformig. Prøven plasseres på toppen av kolonnen og tillates å gå ned med den mobile fasen ved å bruke gravitasjon. Dermed kan kolonnekromatografi klassifiseres som:
- Fast-væske-kromatografi. Den stasjonære fasen er fast og mobilen er flytende.
- Væske-væske kromatografi. Begge fasene er væske.
- Væske-gasskromatografi. Den stasjonære fasen er flytende og den mobile fasen er soda.
- Fastgasskromatografi. Den stasjonære fasen er et fast stoff og den mobile er gassformig.
På den annen side, med tanke på typen interaksjon av analytten mellom den stasjonære og mobile fasen, har vi følgende typer kromatografi:
- Adsorpsjonskromatografi. I denne typen kromatografi er den stasjonære fasen et fast stoff, mens den mobile fasen er en væske. Stoffet som danner den stasjonære fasen kan være alumina (Al2O3), silika (SiO2) eller ionebytterharpikser (matriser som har elektrostatisk aktive steder, på grunn av hvilke analytten holdes tilbake i dem ved elektrostatisk interaksjon). Den mobile fasen kan bestå av en løsemiddel eller en blanding av løsemidler. Noen komponenter i blandingen vil holdes tilbake med større kraft enn andre, på denne måten skjer separasjonen.
- Partisjonskromatografi. Det oppstår når separasjonen av analyttene fra blandingen skjer på grunn av forskjeller i deres løselighet eller polaritet mellom den stasjonære fasen og den mobile fasen, begge fasene er ublandbar væske. Teknologien for stasjonære faser har avansert, og det er allerede varianter av væsker innebygd i faste stoffer og harpikser som brukes til dette formålet. I denne forstand er det to typer kormatografi avhengig av polariteten til den stasjonære fasen og den mobile fasen:
- I normal fase. Den stasjonære fasen er polar og den mobile fasen er apolar.
- I omvendt fase. Den stasjonære fasen er apolar og den mobile fasen er polar.
- Ionebyttekromatografi. Når den stasjonære fasen er fast og har ioniserbare funksjonelle grupper, det vil si ladede, som er i stand til å bytte ladning med analytten. Det kan klassifiseres i:
- Kationbytterkromatografi. Den stasjonære fasen inneholder negativt ladede funksjonelle grupper, derfor beholder den kationer (positivt ladet).
- Anionbyttekromatografi. Den stasjonære fasen inneholder positivt ladede funksjonelle grupper, og beholder dermed (negativt ladede) anioner.
- Størrelsesekskluderingskromatografi. Den stasjonære fasen er et porøst materiale som analytter eluerer gjennom, avhengig av størrelsen. I denne typen kromatografi er det ingen type fysisk eller kjemisk interaksjon mellom analyttene og den stasjonære fasen. Større analytter eluerer først, det vil si at de ikke holdes tilbake i den stasjonære fasen. Mens de mindre analyttene er fanget i porene i den stasjonære fasen og forlater den når den mobile (flytende) fasen passerer.
Med fremrykk av kunnskap og teknologi, kromatografiske teknikker ble perfeksjonert, og hver gang det har vært mulig å separere, identifisere og kvantifisere mer nøyaktig stoffene i en blanding. To eksempler på avansert kromatografi er HPLC (High Performance Liquid Chromatography) og GC (gasskromatografi).
- HPLC. Den består av en type kolonnekromatografi, men hvis mobile fase pumpes ved høyt trykk gjennom den stasjonære fasen inne i kolonnen. Påføring av et høyt trykk reduserer diffusjonen av analyttene gjennom den stasjonære fasen, og oppnår dermed bedre resultater, i tillegg til å redusere arbeidstiden.
- GC. Den mobile fasen er en gass og den stasjonære fasen kan være et fast stoff eller en væske. Prøven fordamper før den injiseres i den kromatografiske kolonnen, da den må være gassformig for at bæregassen skal kunne transportere den.
Eksempler på kromatografi
Noen dagligdagse eksempler på bruk av kromatografi er:
- Sølt vin på en hvit duk. En ulykke ved middagstid vil tillate oss å observere når vinen tørker ved kontakt med luft, de ulike stoffene som utgjør den. Hver av dem vil farge det hvite på stoffet i en annen tone eller farge, og de kan identifiseres separat, noe som normalt ville være umulig.
- Blodprøve. Kromatografi av blodprøver utføres ofte for å identifisere stoffene i den, som vanligvis er umerkelige siden det er en svært kompleks blanding. For å gjøre dette, fargen som blodet reflekterer på en støtte eller utsatt for en lys spesifikk.
- Urinprøver. I likhet med blod er urin en blanding av forskjellige forbindelser, noen faste stoffer og andre væsker, hvis tilstedeværelse eller fravær kan avsløre detaljer om hvordan kroppen fungerer. Kromatografisk separasjon kan utføres for å oppdage uvanlige rester, som blod, salter, glukose eller ulovlige stoffer.
- Gjennomgang av et åsted. Noe som vi ofte ser i filmer: Forskere tar stoffer, fibre, stoffer eller andre støtter og observerer at de forskjellige stoffene som søles på dem, som sæd eller blod, skiller seg fra hverandre, selv når de med det blotte øye kan passere ubemerket.
- Sanitærkontroll av mat. Forutsatt at spesialister i mat kjenner reaksjonen til matkomponenter når de utsettes for et kromatografisk spektrum, denne teknikken kan brukes til å detaljere i en prøve hvis det er en eller annen type upassende substans i dem, et produkt av mikrobielle midler eller en type forurensing, før han produkt gå på markedet og legg inn Fare de Helse fra folket.