Обясняваме какво е хроматография, как се използва за разделяне на смеси, какви са нейните фази, какви видове съществуват и примери.
Какво е хроматография?
Хроматографията е а метод за разделяне на сместа комплекс, който се използва широко в различни отрасли на наука. Може да се използва за количествено определяне, идентифициране и разделяне на компонентите на смес. За да направи това, той използва принципа на селективното задържане, който се състои в различното поведение на компонентите на смес върху специфична подложка (като хартия, газ, течност, смола) и течна или газообразна фаза, която тече през подложката.
По този начин хроматографията използва различни техники, които се възползват от разликите в степента на задържане на всеки компонент и могат да ги разделят, идентифицират и количествено определят.
В много случаи ключът адсорбция (различно от абсорбция, което се отнася до дифузията на компонент от една фаза в друга), концепция, която се отнася до процеса, чрез който частиците се задържат върху повърхността. Според разликата в скоростите на адсорбция върху носител и афинитета към тази подложка на компонентите на сместа, те могат да бъдат разделени и след това количествено или идентифицирани.
Като цяло всички видове хроматография зависят от редица инструменти, химични съединения и решително технология. Поради това е важно да се знаят някои понятия, за да се разбере действието на хроматографските техники:
- Стационарна фаза. Това е вещество, което остава неподвижно, докато тече хроматографията.
- Мобилна фаза. Това е веществото, което се движи по време на хроматография. Може да бъде течност или газ. Пробата, съдържаща аналита, се прилага в подвижната фаза.
- Аналити. Те са веществата, които ще бъдат разделени, количествено определени и/или идентифицирани с помощта на хроматография, тоест те са веществата, които ще бъдат анализирани.
- Показва. Това е сместа, която трябва да бъде анализирана. Той може да бъде съставен от един или повече аналити и други компоненти, които може да не представляват интерес, от които ще бъдат отделени аналитите.
- Задържане на време. Това е времето, необходимо на аналита да премине от колоната или системата, през която преминава подвижната фаза, до детектора (оборудване, което може да даде сигнал за откриване, използвайки някакво свойство на аналита).
- Селективност. Това е способността да се разграничи всеки компонент в микса.
- Елуент Той също така се отнася до подвижната фаза, когато излиза от хроматографската колона.
Хроматографският метод се състои в инокулиране на проба в неподвижна фаза или подвижна фаза (в зависимост от вида на хроматографската техника). Тогава, ако например подвижната фаза е тази, която съдържа пробата, тя преминава през определена неподвижна фаза.
Разделянето на аналитите ще зависи от афинитета на всеки от компонентите както за неподвижната фаза, така и за подвижната фаза. В зависимост от естеството им, някои вещества те ще са склонни да се движат с подвижната фаза, а други да останат на неподвижна фаза.
Видове хроматография
В зависимост от използваната технология, естеството на опората (неподвижна фаза) и подвижното вещество (подвижна фаза), могат да се разграничат следните видове хроматография:
- Хроматография върху хартия. Неподвижната фаза се състои от лента от филтърна хартия. Пробата за анализ се поставя като капка в единия край на хартията. След това хартиената лента се потапя в контейнер, където се намира подвижната фаза, като се има предвид, че краят, където е поставена пробата, е на дъното на хартията. Подвижната фаза се издига чрез капилярност, влачейки пробата със себе си и отделяйки всеки компонент според неговия афинитет към неподвижната фаза. Този тип хроматография се използва главно, когато всеки компонент на пробата има a цвят различни, тогава можете да видите показването на цветовете на хартията, за да ги идентифицирате.
- Тънкослойна хроматография. Работата на тази техника е подобна на тази на хартиената хроматография, но в този случай неподвижната фаза се изгражда чрез отлагане на полярна смола (почти винаги силикагел) върху стъклена или алуминиева плоча. Определено количество от пробата се поставя на 1 см от долния ръб на чинията. След това тази плоча се потапя, като се има предвид, че краят, който съдържа пробата, трябва да е надолу, в контейнер, който съдържа подвижната фаза. Подвижната фаза се издига чрез капилярно действие, разделяйки компонентите на пробата.
- Колонна хроматография. Неподвижната фаза се поставя вътре в колона, която може да бъде направена от стъкло или неръждаема стомана, наред с други материали. Подвижната фаза може да бъде течна или газообразна. Пробата се поставя в горната част на колоната и се оставя да се спусне с подвижната фаза с помощта на земно притегляне. По този начин колонната хроматография може да се класифицира като:
- Твърдо-течна хроматография. Стационарната фаза е твърдо и мобилният е течен.
- Течно-течна хроматография. И двете фази са течност.
- Течно-газова хроматография. Неподвижната фаза е течна, а подвижната фаза е Газирани напитки.
- Твърдо-газова хроматография. Неподвижната фаза е твърда, а подвижната е газообразна.
От друга страна, като се вземе предвид вида взаимодействие на аналита между неподвижната и подвижната фаза, имаме следните видове хроматография:
- Адсорбционна хроматография. При този тип хроматография неподвижната фаза е твърдо вещество, докато подвижната фаза е течност. Веществото, което образува неподвижната фаза, може да бъде алуминиев оксид (Al2O3), силициев диоксид (SiO2) или йонообменни смоли (матрици, които имат електростатично активни места, поради което аналитът се задържа в тях чрез електростатично взаимодействие). Подвижната фаза може да бъде съставена от a разтворител или смес от разтворители. Някои компоненти на сместа ще се задържат с по-голяма сила от други, по този начин се получава разделянето.
- Разпределителна хроматография. Това се случва, когато отделянето на аналитите от сместа настъпва поради разлики в тяхната разтворимост или полярности между неподвижната фаза и подвижната фаза, като и двете фази са несмесваща се течност. Технологията на стационарните фази е напреднала и вече има разновидности на течности, вградени в твърди вещества и смоли, които се използват за тази цел. В този смисъл има два вида корматография в зависимост от полярността на неподвижната фаза и подвижната фаза:
- В нормална фаза. Неподвижната фаза е полярна, а подвижната фаза е неполярна.
- В обратна фаза. Неподвижната фаза е неполярна, а подвижната фаза е полярна.
- Йонообменна хроматография. Когато неподвижната фаза е твърда и има йонизиращи се функционални групи, тоест заредени, които са в състояние да обменят заряда си с аналита. Може да се класифицира в:
- Катионообменна хроматография. Неподвижната фаза съдържа отрицателно заредени функционални групи, поради което задържа катиони (положително заредени).
- Анионобменна хроматография. Неподвижната фаза съдържа положително заредени функционални групи, като по този начин задържа (отрицателно заредени) аниони.
- Хроматография с изключване на размера. Неподвижната фаза е порест материал, през който се елуират аналитите в зависимост от техните размери. При този тип хроматография няма вид физическо или химично взаимодействие между анализираните вещества и неподвижната фаза. По-големите аналити се елуират първи, тоест те не се задържат в стационарната фаза. Докато по-малките аналити се улавят в порите на неподвижната фаза и я напускат, докато подвижната (течната) фаза преминава.
С аванса на знания и технология, хроматографските техники се усъвършенстваха и всеки път беше възможно да се отделят, идентифицират и количествено определят по-точно веществата, присъстващи в смес. Два примера за усъвършенствана хроматография са HPLC (високо ефективна течна хроматография) и GC (газова хроматография).
- HPLC. Състои се от тип колонна хроматография, но чиято подвижна фаза се изпомпва при високо налягане през неподвижната фаза вътре в колоната. Прилагането на високо налягане намалява дифузията на аналитите през стационарната фаза, като по този начин се постигат по-добри резултати, в допълнение към намаляването на времето за работа.
- GC. Подвижната фаза е газ, а неподвижната фаза може да бъде твърда или течна. Пробата се изпарява, преди да се инжектира в хроматографската колона, тъй като тя трябва да бъде газообразна, за да може газът носител да я транспортира.
Примери за хроматография
Някои ежедневни примери за прилагане на хроматография са:
- Разлято вино върху бяла покривка. Инцидент по време на вечеря ще ни позволи да наблюдаваме кога виното изсъхва при контакт с въздух, различните вещества, които го съставят. Всеки от тях ще боядисва бялото на тъканта в различен тон или цвят и те могат да бъдат идентифицирани отделно, което обикновено би било невъзможно.
- Кръвен тест. Често се извършва хроматография на кръвни проби, за да се идентифицират съдържащите се в нея вещества, които обикновено са незабележими, тъй като това е много сложна смес. За да направите това, цветът, който кръвта отразява върху опора или подложен на а светлина специфични.
- Тестове за урина. Подобно на кръвта, урината е смес от различни съединения, някои твърди вещества и други течности, чието присъствие или отсъствие може да разкрие подробности за това как работи тялото. Хроматографското разделяне може да се извърши за откриване на необичайни остатъци, като кръв, соли, глюкоза или незаконни вещества.
- Преглед на местопрестъплението. Нещо, което често виждаме във филмите: изследователите вземат тъкани, влакна, тъкани или други опори и наблюдават отделянето чрез прилепване на различните вещества, разляти върху тях, като сперма или кръв, дори когато с просто око те могат да останат незабелязани.
- Санитарни проверки на храните. Ако приемем, че специалистите в храна познавайки реакцията на хранителните компоненти, когато са подложени на хроматографски спектър, тази техника може да се използва за детайлизиране в проба, ако има някакъв вид неподходящо вещество в тях, продукт на микробни агенти или някакъв вид замърсяване, преди той продукт отидете на пазара и пуснете риск на Здраве от хората.