Aiškinamės, kas yra chromatografija, kaip ji naudojama mišiniams atskirti, kokios jos fazės, kokios rūšys egzistuoja ir pavyzdžiai.
Kas yra chromatografija?
Chromatografija yra a mišinio atskyrimo metodas kompleksas, kuris plačiai naudojamas įvairiose šakose mokslas. Jis gali būti naudojamas mišinio komponentams nustatyti, identifikuoti ir atskirti. Norėdami tai padaryti, jis naudoja selektyvaus išlaikymo principą, kuris susideda iš skirtingo komponentų elgesio. mišinys ant konkrečios atramos (pvz., popieriaus, dujų, skysčio, dervos) ir skystos arba dujinės fazės, kuri teka per atramą.
Tokiu būdu chromatografijoje naudojami įvairūs metodai, kurie išnaudoja kiekvieno komponento sulaikymo greičio skirtumus ir gali juos atskirti, identifikuoti ir kiekybiškai įvertinti.
Daugeliu atvejų raktas adsorbcija (skirtingai nuo absorbcija, kuri reiškia komponento difuziją iš vienos fazės į kitą), sąvoka, nurodanti procesą, kurio metu dalelės išlaikomos paviršiuje. Atsižvelgiant į adsorbcijos greičio skirtumą ant pagrindo ir mišinio komponentų afinitetą šiam pagrindui, jas galima atskirti ir tada kiekybiškai įvertinti arba identifikuoti.
Apskritai visų tipų chromatografija priklauso nuo daugelio instrumentų, cheminiai junginiai ir pasiryžusi technologija. Dėl šios priežasties, norint suprasti chromatografijos metodų veikimą, svarbu žinoti kai kurias sąvokas:
- Stacionari fazė. Tai medžiaga, kuri išlieka nejudri, kol vyksta chromatografija.
- Mobilioji fazė. Tai medžiaga, kuri juda chromatografijos metu. Tai gali būti skystis arba dujos. Mėginys, kuriame yra analitės, įvedamas mobiliojoje fazėje.
- Analitės. Tai medžiagos, kurios bus atskirtos, kiekybiškai įvertintos ir (arba) identifikuojamos naudojant chromatografiją, tai yra, tai yra medžiagos, kurios bus analizuojamos.
- Parodos. Tai mišinys, kurį reikia analizuoti. Jį gali sudaryti viena ar kelios analitės ir kiti komponentai, kurie gali būti neįdomūs, nuo kurių bus atskirtos analitės.
- Laikymo laikas. Tai laikas, per kurį analitė iš kolonėlės arba sistemos, per kurią praeina judrioji fazė, pereina į detektorių (įrangą, kuri gali duoti aptikimo signalą naudodama tam tikrą analitės savybę).
- Selektyvumas. Tai galimybė atskirti kiekvieną mišinio komponentą.
- Eliuentas Tai taip pat reiškia judančią fazę, kai ji išeina iš chromatografinės kolonėlės.
Chromatografinis metodas susideda iš mėginio inokuliavimo stacionarioje arba judrioje fazėje (atsižvelgiant į chromatografijos technikos tipą). Tada, jei, pavyzdžiui, mobilioji fazė yra ta, kurioje yra mėginys, ji praeina per tam tikrą stacionarią fazę.
Analičių atskyrimas priklausys nuo kiekvieno komponento afiniteto tiek stacionariai, tiek judančiajai fazei. Priklausomai nuo jų pobūdžio, kai kurie medžiagų jie linkę judėti kartu su mobiliąja faze, o kiti likti nejudančioje fazėje.
Chromatografijos tipai
Atsižvelgiant į naudojamą technologiją, pagrindo (stacionariosios fazės) ir judriosios medžiagos (judriosios fazės) pobūdį, galima išskirti šiuos chromatografijos tipus:
- Chromatografija ant popieriaus. Stacionarioji fazė sudaryta iš filtravimo popieriaus juostelės. Tiriamas mėginys lašinamas ant vieno popieriaus galo. Tada popieriaus juostelė panardinama į talpyklą, kurioje yra mobilioji fazė, atsižvelgiant į tai, kad galas, į kurį dedamas mėginys, yra popieriaus apačioje. Judanti fazė kyla kapiliariniu būdu, vilkdama mėginį su savimi ir atskirdama kiekvieną komponentą pagal jo giminingumą stacionariai fazei. Šio tipo chromatografija dažniausiai naudojama tada, kai kiekvienas mėginio komponentas turi a spalva skiriasi, tada popieriuje galite matyti spalvas, kad jas atpažintumėte.
- Plonasluoksnė chromatografija. Šios technikos veikimas yra panašus į popieriaus chromatografijos, tačiau šiuo atveju stacionari fazė sukuriama ant stiklo arba aliuminio plokštelės nusodinant poliarinę dervą (beveik visada silikagelį). Tam tikras mėginio kiekis dedamas 1 cm atstumu nuo apatinio plokštelės krašto. Tada ši plokštelė panardinama, turint omenyje, kad galas, kuriame yra mėginys, turi būti žemyn, į talpyklą, kurioje yra mobilioji fazė. Judanti fazė kyla kapiliariniu būdu, atskirdama mėginio komponentus.
- Kolonėlės chromatografija. Stacionari fazė dedama į koloną, kuri, be kitų medžiagų, gali būti pagaminta iš stiklo arba nerūdijančio plieno. Judanti fazė gali būti skysta arba dujinė. Mėginys dedamas kolonėlės viršuje ir jam leidžiama nusileisti kartu su judančia faze, naudojant gravitacija. Taigi, kolonėlės chromatografija gali būti klasifikuojama kaip:
Kita vertus, atsižvelgiant į analitės sąveikos tarp stacionarios ir judriosios fazės tipą, turime šiuos chromatografijos tipus:
- Adsorbcinė chromatografija. Šio tipo chromatografijoje stacionari fazė yra kieta, o judrioji fazė yra skysta. Stacionariąją fazę sudaranti medžiaga gali būti aliuminio oksidas (Al2O3), silicio dioksidas (SiO2) arba jonų mainų dervos (matricos, turinčios elektrostatiškai aktyvias vietas, dėl kurių dėl elektrostatinės sąveikos jose išlaikoma analitė). Mobilioji fazė gali būti sudaryta iš a tirpiklis arba tirpiklių mišinys. Kai kurie mišinio komponentai bus sulaikomi su didesne jėga nei kiti, tokiu būdu įvyksta atskyrimas.
- Pasiskirstymo chromatografija. Tai atsitinka, kai analitės atsiskiria nuo mišinio dėl jų tirpumo ar poliškumo skirtumų tarp stacionarios ir judriosios fazės, kai abi fazės yra nesimaišančios skystos. Stacionarių fazių technologija pažengė į priekį ir jau yra įvairių skysčių, įterptų į kietąsias medžiagas ir dervas, kurie naudojami šiam tikslui. Šia prasme yra dviejų tipų kormatografija, priklausomai nuo stacionarios ir judriosios fazės poliškumo:
- Įprastoje fazėje. Stacionarioji fazė yra polinė, o judrioji fazė yra apolinė.
- Atvirkštinėje fazėje. Stacionarioji fazė yra apolinė, o judrioji fazė yra polinė.
- Jonų mainų chromatografija. Kai stacionari fazė yra kieta ir turi jonizuojančias funkcines grupes, ty įkrautas, kurios gali pakeisti savo krūvį su analitimi. Jį galima suskirstyti į:
- Katijonų mainų chromatografija. Stacionarioje fazėje yra neigiamai įkrautų funkcinių grupių, todėl ji išlaiko katijonus (teigiamai įkrautus).
- Anijonų mainų chromatografija. Stacionarioje fazėje yra teigiamai įkrautų funkcinių grupių, todėl išlaikomi (neigiamai įkrauti) anijonai.
- Dydžio išskyrimo chromatografija. Nejudančioji fazė yra porėta medžiaga, per kurią, priklausomai nuo jų dydžio, išplaunamos analitės. Šio tipo chromatografijoje nėra jokios fizinės ar cheminės sąveikos tarp analičių ir nejudančios fazės. Didesnės analitės išplaunamos pirmiausia, tai yra, jos nepasilieka stacionarioje fazėje. Nors mažesnės analitės yra įstrigusios stacionarios fazės porose ir palieka ją, kai juda (skysta) fazė praeina.
Su iš anksto žinių ir technologija, chromatografijos metodai buvo tobulinami ir kiekvieną kartą buvo įmanoma atskirti, identifikuoti ir tiksliau nustatyti mišinyje esančias medžiagas. Du pažangios chromatografijos pavyzdžiai yra HPLC (didelio efektyvumo skysčių chromatografija) ir GC (dujų chromatografija).
- HPLC. Jį sudaro tam tikros kolonėlės chromatografijos tipas, tačiau judanti fazė aukštu slėgiu pumpuojama per stacionariąją fazę kolonėlės viduje. Taikant aukštą slėgį, sumažėja analičių difuzija per stacionarią fazę, taip pasiekiami geresni rezultatai, be to, sutrumpėja darbo laikas.
- GC. Judanti fazė yra dujos, o nejudanti fazė gali būti kieta arba skysta. Mėginys išgaruoja prieš įpurškiant jį į chromatografinę kolonėlę, nes jis turi būti dujinis, kad nešančiosios dujos galėtų jį transportuoti.
Chromatografijos pavyzdžiai
Kai kurie kasdieniai chromatografijos taikymo pavyzdžiai:
- Ant baltos staltiesės išsiliejo vynas. Vakarienės metu įvykęs nelaimingas atsitikimas leis mums stebėti, kada vynas išdžiūsta kontaktuodamas su oro, įvairios jį sudarančios medžiagos. Kiekvienas iš jų baltą audinį nudažys skirtingu tonu ar spalva, o juos galima identifikuoti atskirai, o tai paprastai būtų neįmanoma.
- Kraujo tyrimas. Kraujo mėginių chromatografija dažnai atliekama siekiant nustatyti jame esančias medžiagas, kurios paprastai yra nepastebimos, nes tai labai sudėtingas mišinys. Norėdami tai padaryti, spalva, kurią kraujas atspindi ant atramos arba veikiama a šviesa specifinis.
- Šlapimo tyrimai. Kaip ir kraujas, šlapimas yra įvairių junginių, kai kurių kietųjų medžiagų ir kitų skysčių mišinys, kurių buvimas ar nebuvimas gali atskleisti išsamią informaciją apie organizmo veiklą. Chromatografinis atskyrimas gali būti atliekamas norint aptikti neįprastus likučius, tokius kaip kraujas, druskos, gliukozė ar nelegalios medžiagos.
- Nusikaltimo vietos apžvalga. Tai, ką dažnai matome filmuose: tyrėjai paima audinius, pluoštus, audinius ar kitas atramas ir stebi, kaip atsiskiria ant jų išsiliejusios įvairios medžiagos, tokios kaip sperma ar kraujas, net kai plika akimi jie gali praeiti nepastebėti.
- Maisto sanitarinė patikra. Darant prielaidą, kad specialistai maistas žinoti maisto komponentų reakciją, kai jiems taikomas chromatografinis spektras, šis metodas gali būti naudojamas norint detalizuoti mėginį, jei juose yra tam tikros rūšies netinkamos medžiagos, mikrobų produkto ar tam tikros rūšies tarša, prieš jį produktas eik į turgų ir įdėk rizika į Sveikata iš žmonių.