کروماتوگرافی چیست ؟
کروماتوگرافی یکی از روش‌های پرکاربرد و قدرتمند در شیمی تحلیلی است که برای جداسازی و شناسایی ترکیبات مختلف در یک مخلوط به کار می‌رود.
این تکنیک بر اساس تفاوت در برهمکنش مولکول‌های نمونه با دو فاز، یکی فاز ثابت (ساکن) و دیگری فاز متحرک، استوار است. با عبور فاز متحرک از روی فاز ثابت، اجزای نمونه با سرعت‌های مختلف حرکت کرده و از هم جدا می‌شوند.در کروماتوگرافی، نمونه‌ای که حاوی چندین ترکیب است، بر روی یک فاز ثابت قرار می‌گیرد. سپس یک فاز متحرک (حلال) از روی فاز ثابت عبور داده می‌شود. هر یک از ترکیبات موجود در نمونه، بر اساس برهمکنش‌های بین مولکولی خود با فاز ثابت و فاز متحرک، با سرعت متفاوتی حرکت می‌کند. این تفاوت در سرعت حرکت باعث می‌شود که ترکیبات از هم جدا شده و به صورت باندهای مجزا بر روی فاز ثابت ظاهر شوند.
کروماتوگرافی یک روش فیزیکی برای جداسازی اجزای یک مخلوط است که بر اساس توزیع این اجزا بین دو فاز مختلف عمل می‌کند: فاز ثابت (Stationary Phase) و فاز متحرک (Mobile Phase). این تکنیک به دلیل دقت و توانایی جداسازی بالا در بسیاری از شاخه‌های علوم، از جمله شیمی تجزیه، بیوشیمی، علوم دارویی، و محیط زیست به کار گرفته می‌شود.
تاریخچه کروماتوگرافی
کروماتوگرافی نخستین بار در اوایل قرن بیستم توسط میخائیل سوئت، شیمیدان روسی، توسعه یافت. او از این روش برای جداسازی رنگدانه‌های گیاهی استفاده کرد. از آن زمان تاکنون، تکنیک‌های مختلفی از کروماتوگرافی با پیشرفت‌های فراوانی در ابزار و مواد به وجود آمده‌اند.
اصول بنیادی کروماتوگرافی
کروماتوگرافی بر اساس پدیده‌های فیزیکوشیمیایی مختلف مانند جذب (Adsorption)، توزیع (Partitioning)، تبادل یون (Ion Exchange) و اندازه‌منافذ (Size Exclusion) کار می‌کند. این پدیده‌ها به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی فاز ثابت و فاز متحرک و نیز ترکیب مورد نظر بستگی دارند.
مکانیسم کلی عملکرد
- فاز ثابت (Stationary Phase): ماده‌ای است که ترکیبات مورد نظر به آن تمایل جذب دارند یا در آن تقسیم می‌شوند. این فاز می‌تواند جامد (مانند سیلیکا در TLC) یا مایع ثابت شده بر یک بستر جامد باشد.
- فاز متحرک (Mobile Phase): ماده‌ای (گاز، مایع، یا ترکیب آنها) است که اجزای مخلوط را از طریق فاز ثابت حرکت می‌دهد.
نمونه مورد نظر در ابتدای فرآیند بر روی فاز ثابت قرار می‌گیرد. سپس فاز متحرک از فاز ثابت عبور می‌کند و اجزا به دلیل تفاوت در تعاملاتشان با فازها، با سرعت‌های متفاوت حرکت کرده و از یکدیگر جدا می‌شوند. ترکیباتی که بیشتر در فاز متحرک حل می‌شوند، سریع‌تر حرکت می‌کنند و بالعکس.
انواع کروماتوگرافی
بسته به نوع فازهای به کار رفته و نوع جداسازی، کروماتوگرافی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شود:
- کروماتوگرافی کاغذی (Paper Chromatography):
- در این روش، فاز ثابت کاغذ جاذب و فاز متحرک یک حلال مایع است. جداسازی بر اساس تفاوت در سرعت حرکت اجزا بر روی کاغذ صورت می‌گیرد.
- کروماتوگرافی لایه نازک (Thin Layer Chromatography – TLC):
- در این روش، فاز ثابت یک لایه نازک از ماده جاذب (معمولاً سیلیکا یا آلومینا) است که بر روی یک سطح شیشه‌ای، پلاستیکی یا فلزی اعمال می‌شود. فاز متحرک یک حلال است که از لایه نازک عبور می‌کند.
- کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (High-Performance Liquid Chromatography – HPLC):
- در HPLC، فاز متحرک یک مایع است که تحت فشار بالا از یک ستون پرشده با فاز ثابت (معمولاً ذرات سیلیکا) عبور می‌کند. این روش برای جداسازی، شناسایی و تعیین غلظت ترکیبات پیچیده کاربرد دارد و دارای حساسیت و دقت بالاست.
- کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC):
- در GC، فاز متحرک یک گاز (مانند هلیوم یا نیتروژن) و فاز ثابت یک ماده غیر قابل تبخیر است که در داخل یک ستون قرار دارد. این روش برای جداسازی ترکیبات فرار و گازها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کروماتوگرافی تبادل یونی (Ion Exchange Chromatography):
- در این نوع کروماتوگرافی، فاز ثابت شامل رزین‌های تبادل یونی است که بر اساس بار الکتریکی، اجزای مختلف را از هم جدا می‌کند. این روش برای جداسازی پروتئین‌ها و سایر ترکیبات باردار کاربرد دارد.
- کروماتوگرافی ژل‌تراوشی (Gel Permeation Chromatography – GPC):
- این روش بر اساس اندازه مولکول‌ها عمل می‌کند و اجزا را بر اساس اندازه و وزن مولکولی از یکدیگر جدا می‌کند. این تکنیک برای تحلیل پلیمرها و پروتئین‌ها بسیار کاربرد دارد.
پارامترهای مهم در کروماتوگرافی
- زمان بازداری (Retention Time – Rt): مدت زمانی که یک جزء از مخلوط در ستون کروماتوگرافی باقی می‌ماند و سپس به آشکارساز می‌رسد. این پارامتر برای شناسایی کیفی ترکیبات استفاده می‌شود.
- فاکتور جداسازی (Separation Factor): نشان‌دهنده توانایی سیستم کروماتوگرافی در جداسازی اجزای مخلوط است.
- کارایی ستون (Column Efficiency): تعیین‌کننده قدرت ستون در ایجاد جداسازی‌های دقیق و کامل است.
کاربردها
کروماتوگرافی در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد:
- صنایع داروسازی.
- بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی
- محیط زیست
- صنایع غذایی و کشاورزی
- پتروشیمی و صنایع شیمیایی
- پزشکی و آزمایشگاه‌های بالینی
- تجزیه و تحلیل قانونی (Forensic Analysis)
- صنایع پلیمر و مواد
- صنایع نفت و گاز
- تحقیقات علمی و دانشگاهی
- صنایع آرایشی و بهداشتی
کروماتوگرافی یک روش حیاتی در تجزیه و تحلیل شیمیایی است و با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، روش‌های جدیدتر و دقیق‌تری نیز در این حوزه توسعه یافته‌اند.
لینک های مرتبط:
خرید قطعات دستگاه کروماتوگرافی مایعhplc