up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله کروماتوگرافي PDF
QR code - کروماتوگرافي

کروماتوگرافي

نگرشي بر کروماتوگرافي و انواع گوناگون آن

● ريشه لغوي
کروماتوگرافي (chromatoghraphy) ، در زبان يوناني chroma يعني رنگ و grophein يعني نوشتن است.
● اطلاعات اوليه
پر کاربردترين شيوه جداسازي مواد تجزيه اي کروماتوگرافي است که در تمام شاخه هاي علوم کاربردهايي دارد. کرماتوگرافي گروه گوناگون و مهمي از روش هاي جداسازي مواد را شامل مي شود و امکان مي دهد تا اجزاي سازنده نزديک به هم مخلوط هاي کمپلکس را جدا ، منزوي و شناسايي کند بسياري از اين جداسازي ها به روش هاي ديگر ناممکن است.
● سير تحولي رشد
اولين روش هاي کروماتوگرافي در سال ۱۹۰۳ بوسيله ميخائيل سوئت ابداع و نامگذاري شد. او از اين روش براي جداسازي مواد رنگي استفاده کرد.
مارتين و سينج در سال ۱۹۵۲ به پاس اکتشافاتشان در زمينه کروماتوگرافي جايزه نوبل دريافت کردند.
● توصيف کروماتوگرافي
کروماتوگرافي را به دليل اينکه در برگيرنده سيستمها و تکنيکهاي مختلفي است نمي توان به طور مشخص تعريف کرد. اغلب جداسازي ها بر مبناي کروماتوگرافي بر روي مخلوطهايي از مواد بي رنگ از جمله گازها صورت مي گيرد. کروماتوگرافي متکي بر حرکت نسبي دو فاز است ولي در کروماتوگرافي يکي از فازها بدون حرکت است و فاز ساکن ناميده مي شود و ديگري را فاز متحرک مي نامند. اجزاي يک مخلوط به وسيله جرياني از يک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده مي شود. جداسازي ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزاي مختلف نمونه استوارند.
● روش هاي کروماتوگرافي
روش هاي کروماتوگرافي را مي توان ابتدا بر حسب ماهيت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهيت فاز ساکن طبقه بندي کرد. فاز متحرک ممکن است گاز يا مايع و فاز ساکن ممکن است جامد يا مايع باشد. بدين ترتيب فرآيند کروماتوگرافي به چهار بخش اصلي تقسيم مي شود. اگر فاز ساکن جامد باشد کروماتوگرافي را کروماتوگرافي جذب سطحي و اگر فاز ساکن ، مايع باشد کروماتوگرافي را تقسيمي مي نامند.
● انواع کروماتوگرافي
هر يک از چهار نوع اصلي کروماتوگرافي انواع مختلف دارد:
۱) کروماتوگرافي مايع جامد
کروماتوگرافي جذب سطحي
کروماتوگرافي لايه نازک
کروماتوگرافي تبادل يوني
کروماتوگرافي ژلي
۲) کروماتوگرافي گاز – جامد
۳) کروماتوگرافي مايع – مايع
کروماتوگرافي تقسيمي
کروماتوگرافي کاغذي
۴) کروماتوگرافي گاز- مايع
کروماتوگرافي گاز – مايع
کروماتوگرافي ستون مويين
● مزيت روشهاي کروماتوگرافي
با روشهاي کروماتوگرافي مي توان جداسازي هايي را که به روش هاي ديگر خيلي مشکل مي باشند انجام داد. زيرا اختلافات جزئي موجود در رفتار جزئي اجسام در جريان عبور آنها از يک سيستم کروماتوگرافي چندين برابر مي شود . هر قدر اين اختلاف بيشتر شود قدرت جداسازي مواد بيشتر و براي انجام جداسازي مواد نياز کمتري به وجود اختلافات ديگر خواهد بود.
مزيت کروماتوگرافي نسبت به ستون تقطير اين است که نسبتا آسان مي توان به آن دست يافت با وجود اينکه ممکن است چندين روز طول بکشد تا يک ستون تقطير به حداکثر بازده خود برسد ولي يک جداسازي مواد کروماتوگرافي مي تواند در عرض چند دقيقه يا چند ساعت انجام گيرد.
يکي از مزاياي برجسته روش هاي کروماتوگرافي اين است که آنها آرام هستند. به اين معني که احتمال تجزيه مواد جداشونده به وسيله اين روش ها در مقايسه با ساير روش ها کمتر است.
مزيت ديگر روش هاي کروماتوگرافي در اين است که تنها مقدار بسيار کمي از مخلوط براي تجزيه لازم است به اين دليل روش هاي تجزيه اي مربوط به جداسازي مواد کروماتوگرافي مي توانند در مقياس ميکرو و نيمه ميکرو انجام گيرند.
روش هاي کروماتوگرافي ساده سريع و وسايل مورد لزوم آنها ارزان هستند. مخلوط هاي پيچيده را مي توان نسبتا به آساني به وسيله اين روش ها به دست آورد.
● انتخاب بهترين روش کروماتوگرافي
انتخاب نوع روش کروماتوگرافي بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافي گازي در جداسازي مواد گازها) عموما تجربي است. زيرا هنوز هيچ راهي جهت پيش بيني بهترين روش براي جداسازي مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش هاي ساده تر مانند کروماتوگرافي کاغذي و لايه نازک امتحان مي شوند. زيرا اين روش ها در صورتي که مستقيما قادر به جداسازي مواد نباشند نوع سيستم کروماتوگرافي را که جداسازي مواد بوسيله آن بايد صورت بگيرد، مشخص مي کنند آنگاه در صورت لزوم از روش هاي پيچيده تر استفاده مي شود. از فهرست زير مي توان به عنوان يک راهنماي تقريبي استفاده کرد .
در جداسازي هاي مشکل وقتي که روش هاي ساده فاقد کارايي لازم هستند روش کروماتوگرافي مايع با کارايي بالا (HELC) مي تواند جوابگو باشد.
● ستون کروماتوگرافي جذب سطحي
براي جداسازي مواد يک مخلوط ، مي توان از ستون استفاده کرد. داخل اين ستون با جامد فعالي مانند آلومين (فاز ساکن) پر شده است و با حلالي مانند هگزان (فاز متحرک) پوشيده شده است. هرگاه نمونه کوچکي از مخلوط در بالاي ستون قرار گيرد ، نواري از ماده جذب شده تشکيل مي شود، حلال با عبور خود از ميان ستون اجزاي مخلوط را با خود حمل مي کند.
▪ جداسازي کامل
سرعت حرکت هر جزء ، به ميزان جذب سطحي آن بر روي ماده داخل ستون بستگي دارد. به اين ترتيب ، ماده اي که کم جذب شده است، سريع تر از ماده اي که زياد جذب شده است، حرکت مي کند. واضح است که اگر اختلاف بين جذب هاي سطحي به حد کافي زياد باشد، جداسازي مواد کامل انجام خواهد گرفت. اجزايي که قابليت جذب بالاتري دارند، در قسمت بالاي ستون و اجسامي که کمتر جذب مي شوند در قسمت هاي پايين ستون ، جذب خواهند شد.
● نيروهاي بين اجزا
اين نيروها ممکن است يا از نوع نيروهاي واندروالسي ، مانند نيروهايي که در مورد آلومين است يا از نوع نيروهاي الکترستاتيک باشند، مانند جداسازي يون ها بوسيله کروماتوگرافي تبادل يوني که در آن فاز ساکن يک ماده مبادله کننده يون است ، يا ممکن است از يک ستون که از ماده مناسب متخلخلي پر شده، براي جدا کردن مواد حل شده بر اساس اندازه مولکول آنها استفاده کرد، مانند کروماتوگرافي ژلي.
کروماتوگرافي لايه نازک نمونه ويژه اي از کروماتوگرافي جذب سطحي است که در اين روش ، به جاي اينکه جاذب را در يک ستون استوانه اي پر کنيم، آن را بصورت لايه نازک روي يک صفحه شيشه اي يا لايه پلاستيکي يا ورقه فلزي قرار مي دهيم.
● مقايسه با کروماتوگرافي تقسيمي
روش هاي جذب سطحي ، براي جداسازي مواد انواع مختلف ترکيبات شيميايي بهتر هستند. ظرفيت يک ستون جذب سطحي ، در واحد حجم ، غالبا بزرگتر از ظرفيت يک ستون تقسيمي بوده و گاهي اين اختلاف خيلي زياد است.
کروماتوگرافي تبادل يوني در ستون ها ، بطور انحصاري ، کاربرد رزين هاي تبادل يوني محدود مي شود زيرا اين مواد به طور عمده خواص مطلوبي ، مانند پايداري مکانيکي و شيميايي و يکنواختي اندازه دانه ها ( ذرات ) دارند، پودر سلولز که آن گرده هاي تبادل يوني به طريق شيميايي قرار داده شده باشند نيز براي جداسازي مواد در ستون ها به کار مي رود. ورقه هايي از سلولز عمل شده فوق و ورقه هاي سلولز پر شده با رزين هاي تبادل يوني را در روش کروموتوگرافي کاغذي براي جداسازي هايي که شامل تبادل يوني هستند، مي توان مورد استفاده قرار داد.
▪ توصيف
در کروماتوگرافي تبادل يوني جداسازي مواد از نوع کروماتوگرافي که در آنها رزين به جاي جاذب در کروماتوگرافي جذبي قرار مي گيرد، است. مقادير زيادي از رزين هاي تبادل يوني براي جدا کردن کامل يون ها از محلول در آزمايشگاه و نيز در مقياس صنعتي به کار مي روند. يعني از جداسازي هاي فوق العاده جالب عبارتند از جداسازي مواد لانتايندها، آکتينيدها و اسيدهاي آمينه.
● رزين هاي متداول تبادل يوني
رزين هاي متداول تبادل يوني که به طور مصنوعي ساخته مي شوند، بر پايه قالب غير محلولي از يک بسپار بزرگ ، معمولا پلي استيرن ، استوار هستند. ولي بعضي از آنها متکي بر اسيد متا اکريليک هستند. نوع اول با بسپار کردن استيرن در حضور مقدار کمي از دي وينيل بنزن ساخته مي شود. دي وينيل بنرن ميزان اتصالات عرضي را که عامل مهمي در کروماتوگرافي است کنترل مي کند. اتصالات عرضي ، بسپار را به حالت نامحلول در مي آورد. اگر ميزان اتصالات عرضي خيلي کم باشد رزين مستعد جذب مايع اضافي مي شود و در نتيجه آماس زيادي مي کند، در حالي که اتصالات عرضي زياده از حد ، ظرفيت تبادل رزين را ، احتمالا به علت ممانعت فضايي کم مي کند.
گرده هاي قطبي که باعث خواص تبادل يون در رزين مي شوند به جز در مورد اسيد پلي متا اکريليک، بعد از عمل بسپار شدن به رزين اضافه مي شوند. با بسپار شدن در يک امولسيون آبي مي توان دانه هايي با اندازه هاي معين تهيه کرد و در اين صورت است که رزين ها براي عمل يون زدايي و اهداف کروماتوگرافي به کار مي روند. بعضي از رزين ها را به شکل ورقه مي سازند که در اين صورت غشاهاي تبادل يوني به دست مي آيند. اين غشاها به اين صورت کاربردي در کروماتوگرافي ندارند ولي مي توان از آنها براي نمک زدايي محلول ها ، که ممکن است يک عمل مقدماتي ضروري براي يک جداسازي مواد کروماتوگرافي مورد نظر باشد، استفاده کرد.
مواد مبادله کننده يون :
تبادل گرهاي کاتيوني و آنيوني دو نوع عمده مواد مبادله کننده يون هستند که آنها را به نوبه خود مي توان بر حسب قدرتشان به اسيد و باز تقسيم بندي کرد.
تبادل گر کاتيوني :
گروه هاي قطبي در تبادل گرهاي کاتيوني، که يا و يا مي باشند، خاصيت اسيدي دارند اين گروه ها به مولکول هاي بسپار به طور قطعي متصل هستند و در معرض محلول حاوي يون هايي که بايد حذف يا جدا شوند، قرار مي گيرند.
گروه هاي قطبي در تبادل گرهاي آنيوني گروه هاي آمونيوم نوع سوم يا چهارم هستند و مثل هم عمل مي کنند. تبادل گر آنيوني بيشتر به شکل کلريد هستند تا به شکل هيدروکسيد زيرا کلريدها پايدارتر هستند.
▪ خواص رزين ها
بايد داراي گروه هاي مبادله کننده تک عاملي باشد. براي رزين هاي جديد هيچ مشکلي در اين مورد وجود ندارد ولي محصولات اوليه که از فنل ساخته مي شدند چند عاملي بودند و خواص تبادل آنها بستگي به PH محلولي که در آن قرار مي گرفتند، داشت. از اين نقطه نظر اين رزين ها براي کروماتوگرافي مناسب نبودند.
بايد درجه اتصالات عرضي کنترل شده داشته باشد. ۴ - ۸ % بهترين درجه براي کروماتوگرافي است.
گستره اندازه ذرات بايد تا آنجايي که ممکن است کوچک باشد.
اندازه ذرات بايد، تا آنجايي که عملي است کوچک باشد.
● مزيت اساسي کروماتوگرافي تبادل يوني
در کروماتوگرافي ، محلول هاي بکار رفته اکثرا رقيق هستند و در نتيجه روش شستشو بيشتر به کار مي رود و اغلب جداسازي هاي بسيار رضايت بخشي به دست مي آيد. در مورد رزين ها تجزيه جانشيني و تجزيه مرحله اي و شستشوي تدريجي همگي به کار مي روند. ولي از تجزيه جبهه اي استفاده نمي شود. روش ديگر شستشو ، تحت عنوان گزينش پذيري ، نيز کارآيي مفيدي دارد. اين روش به تغيير فعاليت يون هايي بستگي دارد که بايد بوسيله عامل شوينده اي که با يون ها تشکيل کمپلکس مي دهد جدا شوند.
تشکيل کمپکس بدون شک عامل مهمي در ساير روش هاي کروماتوگرافي ، مخصوصا در جداسازي هاي معدني روي کاغذ است، ولي در هيچ يک از ساير روش ها اين موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافي تبادل يوني استفاده شده، مطالعه نشده است. يکي از قديميترين و جالب ترين موفقيت ها در کروماتوگرافي تبادل يوني جداسازي مواد لانتايندها در يک رزين اسيد قوي و با استفاده از يک محلول سيترات تامپوني براي شستشو است.
کروماتوگرافي نمک زني
در روش کروماتوگرافي نمک زني ، از رزين هاي تبادل يوني براي جداسازي مواد غير الکتروليت ها ، با شستن آنها از ستون به وسيله محلول هاي آبي يک نمک ، استفاده مي شود. اجسام جدا شده بوسيله اين روش ، اترها ، آلدئيدها ، کتون ها و آمين ها هستند.
▪ تبادل گرهاي يون معدني
بعضي از نمک هاي معدني براي پر کردن کاغذ و آماده سازي آن به منظور استفاده در جداسازي ها که بر اثر تبادل يون صورت مي گيرند، بکار مي روند. يکي از دلايل توجه به مواد معدني اين است که تبادل گرهاي يوني رزيني بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند. بنابراين در حقيقت براي استفاده با محلول هاي خيلي فعال مناسب نيستند. اگر چه براي جداسازي مواد ، به عنوان مثال ، مخلوط هاي اکتيندها يا موفقيت به کاربرده شده اند. مواد معدني داراي مزاياي ديگري مانند گزينش پذيري خيلي زياد براي بعضي از يون ها مانند روبيديم و سزيم و توانايي در برابر محلو ل هاي با دماي بالا هستند.
به علاوه تبادل گرهاي يوني معدني وقتي که در آب قرار مي گيرند به مقدار قابل توجهي آماس نمي کنند و حجم آنها با تغيير قدرت يوني محلول در تماس با آنها تغيير نمي کند. از طرف ديگر ، بعضي از مواد معدني معايبي مانند انحلال پذيري يا والختي در بعضي از PHها که در آن معمولا رزين ها پايدارند، دارند يا ممکن است در محلول هايي که رزين ها غير محلول هستند، حل شوند. همچنين تبادل گرهاي يوني معدني ممکن است به شکل بلورهاي ريز باشند که به علت ممانعت از عبور فاز متحرک ، براي پر کردن در ستون ها مناسب نيستند. اگر چه راههايي براي فائق آمدن به اين مشکل وجود دارد.
در مطالعات جذب سطحي بر روي سيليکاژل و کربن فعال ، اثرات الک مولکولي با موادي که جرم مولکولي بالايي دارند، مشاهده شده است. جداسازي هاي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي توان بر روي اجسام بي بار در جريان مهاجرت الکترو اسمزي از داخل ژل ها انجام داد. اين اساس جداسازي هايي را که مبتني بر اندازه هاي نسبي مولکول ها هستند، تشکيل مي دهند و از اصطلاح صاف کردن بوسيله ژل استفاده مي شود.
▪ سير تحولي و رشد
در سال ۱۹۵۴ ، مولد وسينچ نشان دادند که جداسازي ها مبتني بر الک کردن مولکولي را مي توان بر روي اجسام بي بار از داخل ژل ها انجام داد. در سال ۱۹۵۹ پورات و فلودين ، اصل معيني را ارائه دادند و از اصطلاح ، صاف کردن بوسيله ژل براي شرح روش خودشان در مورد جداسازي مواد مولکول هايي با منشاء زيستي در سيستم هاي آبي بوسيله ژل هاي پلي ساکاريد استفاده کردند.
ولي دترمان در سال ۱۹۶۴ پيشنهاد کرد که کروماتوگرافي ژلي ( Gel Cromatography ) ، عمومي ترين اسم براي اين شيوه است.
▪ نکات قابل توجه اين روش
در کروماتوگرافي ژلي ، فاز ساکن از يک قالب بسپار متخلخل تشکيل شده است که منفذهاي آن بوسيله حلالي که به عنوان فاز متحرک بکار مي رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسيار مهم است چون اساس جدايي بر اين است که مولکولي هاي بزرگتر از يک اندازه معين اصلا وارد سوراخ ها نشوند و تمام يا قسمتي از سوراخ ها براي ورود مولکول هاي کوچکتر آماده است. جريان فاز متحرک موجب مي شود که مولکول هاي بزرگتر بدون برخورد با مانعي ، بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالي که مولکول هاي کوچک تر بر حسب شدت نفوذ آنها در ژل در ستون نگه داشته مي شوند.
▪ خروج اجزاي مخلوط
بدين ترتيب اجزاي مخلوط به ترتيب جرم مولکولي نسبي از ستون خارج مي شوند، ابتدا بزرگترين مولکول خارج مي شود. ترکيباتي که اصلا وارد ژل نمي شوند از يکديگر جدا نمي شوند و همچنين مولکول هاي کوچکي که کاملا در ژل نفوذ مي کنند، از يکديگر جدا نمي شوند. مولکول هاي کوچکي که کاملا در ژل نفوذ مي کنند از يکديگر جدا نمي شوند. مولکول هاي با اندازه متوسط بر حسب درجه نفوذ آنها در قالب در ستون نگه داشته مي شوند. اگر مواد ترکيب شيميايي مشابه داشته باشند، به ترتيب جرم مولکولي نسبي از ستون شسته مي شوند.
▪ مقايسه با کروماتوگرافي تقسيمي
از اثرات جذب سطحي بر روي سطح ذرات ژل معمولا مي توان صرف نظر کرد و در نتيجه کروماتوگرافي ژلي را مي توان به عنوان نوعي کروماتوگرافي تقسيمي در نظر گرفت. مايع موجود در داخل قالب ژل ، فاز ساکن و شوينده سيالي که بقيه ستون را پر مي کند، فاز متحرک را تشکيل مي دهند. به عبارت ديگر ، يک ستون تقسيمي داريم که در آن دو فاز مايع ، متحرک و ساکن ، ترکيب يکساني دارند.
● ماهيت ژل کروماتوگرافي
ژل بايد تا حد ممکن از نظر شيميايي بي اثر و از نظر مکانيکي تا حد امکان پايدار باشد. مواد ژلي بصورت دانه تهيه مي شوند و لازم است همانند رزين هاي تبادل يوني ، اندازه ذرات نسبتا يکنواخت باشد و تخلخل يکنواختي داشته باشد.
▪ نمونه
گرانروي نمونه مهم است و نبايد از دو برابر گرانروي شوينده بيشتر باشد. حجم نمونه نيز مهم است. هر قدر حجم نمونه کمتر باشد، کاهش غلظت هر جزء در محلول خارج شده بيشتر خواهد بود. اين اثر رقيق شدن در تصميم گيري در مورد اندازه هاي ستون و نمونه بايد مد نظر قرار گيرد.
▪ کاربرد کروماتوگرافي ژلي
با اينکه اين روش بيشتر براي جداسازي هايي در مقياس کوچک در کارهاي تحقيقاتي و تجزيه هاي روزمره بکار مي رود، ولي کاربردهايي نيز در مقياس بالاتر در توليدات صنعتي دارد. کروماتوگرافي ژلي ابتدا براي جداسازي مواد مولکول هاي بزرگي که منشاء زيستي دارند، مانند پروتئين ها ، پلي ساکاريدها ، اسيدهاي نوکلئيک و آنريم ها بکار رفت و هنوز هم بيشترين کاربرد اين روش در همين زمينه ها است.
اخيرا جداسازي مواد و بررسي بسپارهاي مصنوعي ، حدود کاربرد اين روش را افزايش داده اند و اين روش ، قسمت مهمي از تکنولوژي بسپارها شده است. نمک زدايي از محلول ها براي مثال از پروتئين ها، يکي از کاربردها ي مهم محيط هاي ژلي است.
کروماتوگرافي تقسيمي نمونه اي از کروماتوگرافي مايع-مايع است که فاز جامد يک لايه از محلول ( مثل آب ) است که روي سطح يک جامد ناصاف مثل سيليکاژل و يا خاک سيليسي قرار دارد و فاز متحرک مايعي است که غير محلول در مايع اولي مي باشد.
▪ اطلاعات اوليه
در جداسازي مواد بوسيله کروماتوگرافي تقسيمي در ستون ، شيوه کار بسيار شبيه به شيوه کروماتوگرافي جذب سطحي است. اختلاف اصلي دو روش در ماهيت ماده پر شده در ستون است.
● اساس کار کروماتوگرافي تقسيمي
سرعت حرکت يک جزء از مخلوط تابع انحلال پذيري آن در فاز ساکن است. به عبارت ديگر ، جدا شدن اجزا بر اساس تقسيم بين دو مايع است. اجسامي که بيشتر حل مي شوند، کندتر از اجسامي که کمتر حل مي شوند به طرف پايين ستون حرکت مي کنند. در جريان عبور از ستون ، اجسام ميان دو فاز تقسيم مي شوند و جداسازي مواد بر اساس اختلاف ميان ضرايب تقسيم آنها انجام مي شوند.
▪ يک مورد خاص
کروماتوگرافي کاغذي مورد خاصي از کروماتوگرافي تقسيمي به شمار مي رود که در آن صفحات کاغذي جاي ستون پر شده را مي گيرند.
▪ خصوصيات
يکي از خصوصيات اساسي کروماتوگرافي اين است که مخلوط اجسام ابتدا به صورت يک نوار در ستون که در نتيجه جذب سطحي يا جذب به وسيله فاز ساکن به وجود مي آيد، ظاهر مي شود. براي جداسازي مواد اجزاي بايد عمل ديگر روي نوار انجام گيرد. تجزيه به روش هاي گوناگوني انجام مي گيرد.
▪ مقايسه با کروماتوگرافي جذب سطحي
مي توان گفت که روش هاي تقسيمي براي جداسازي ترکيبات شيميايي نزديک به هم ، مانند اعضاي سري هاي ترکيبات مشابه ، مناسب تر است. مزيت اصلي روش تقسيمي اين است که نوارهاي کروماتوگرافي حاصل ، به علت وجود دنباله ، نسبتا باريک و در نتيجه استفاده از ستون ها کارآمدتر است. ظرفيت يک ستون تقسيمي ، در واحد حجم ، غالبا کوچک تر از ظرفيت يک ستون جذب سطحي بوده و گاهي اين اختلاف خيلي زياد است.
کروماتوگرافي کاغذي (paper chromatoghraphy)
▪ اطلاعات اوليه
انواع جداسازي هاي مختلف و ساده بر روي کاغذ به عنوان پيشروان کروماتوگرافي کاغذي توصيف شده اند. اين سيستم معمولا به عنوان نمونه بارزي از سيستم تقسيمي در نظر گرفته مي شود که در آن فاز ساکن آب است و به وسيله جذب سطحي بر روي مولکول هاي سلولز قرار مي گيرد و مولکول هاي سلولز نيز به نوبه خود به وسيله ساختار اليافي کاغذ در وضعيت هاي ثابت نگه داشته مي شود. امروزه ، به هر حال ، مشخص شده است که جذب سطحي اجزاي فاز متحرک و حل شونده ها و اثرات تبادل يون نيز نقش هايي را ايفا مي کنند و کاغذ به هيچ عنوان تنها به صورت تکيه گاه بي اثر نيست.
▪ سير تحولي رشد
روش پيشنهادي رانگ در سال ۱۸۵۰ و فرآيندي که آن را تجزيه موئينه اي مي نامند، از جمله آنها مي باشند. چنين روش هايي در واقع بيشتر شبيه کروماتوگرافي جذب سطحي بودند و کروماتوگرافي کاغذي به مفهوم فعلي ، گسترش سيستم تقسيمي است که به وسيله مارتين و سينج در سال ۱۹۴۱ ارائه شد. در سال ۱۹۴۴ کونسدن ، گوردن و مارتين اسيدهاي آمينه و پپتيدهاي موجود در محصول آبکافت ، پروتئين پشم را به وسيله روشي جدا کردند که در آن به جاي ستون پودر از يک صفحه يا نوار کاغذي آويزان در داخل يک ظرف سرپوش دار استفاده شده بود.
▪ کاربرد
در ابتدا کروماتوگرافي کاغذي براي جداسازي مخلوط هاي مواد آلي به کار رفت. ولي بعد از آن ، عمدتا به وسيله برستال و پولارد و همکاران آنها ، براي جداسازي يون هاي معدني به سرعت به کار گرفته شد. هم آنيون ها و هم کاتيون ها را به وسيله اين روش مي توان جدا کرد.
▪ خصوصيت ويژه
يک خصوصيت ويژه روش کروماتوگرافي کاغذي اين است که چيزي مربوط به محلول يا گاز خارج شده از ستون که در سيستم هاي معمول مايع يا گاز با آن برخورد مي کنيم وجود ندارد. ترکيبات جدا شده روي کاغذ مکان يابي و شناسايي مي شوند در نتيجه ، جداسازي به طور نسبتا دائم در روي کاغذ ثبت مي شود. در اين روش اجزاي جدا شده جمع آوري نمي شوند و احتياجي به وسايل پيچيده کنترل پيوسته نيست. اندازه گيري کمي ترکيبات جدا شده را مي توان روي کاغذ انجام داد ولي اگر بخواهند اجراي را از کاغذ خارج کنند. تنها کار لازم اين است که قسمت مربوط به هر يک از اجسام را از کاغذ ببرند و هر يک را به طور جداگانه بشويند.
▪ طرح کلي روش
قطره اي از محلولحاوي مخلوطي که بايد جدا شود را روي يک صفحه يا نوار کاغذ صافي در محل علامت گذاري شده قرار مي دهند. در اين محل ، قطره به صورت يک لکه حلقوي پخش مي شود. وقتي که لکه خشک شده کاغذ را در يک ظرف مناسب سربسته طوري قرار دهند که يک سر آن در حلال انتخاب شده به عنوان فاز متحرک فرو رود. حلال از طريق الياف کاغذ در نتيجه عمل موئينگي نفوذ مي کند و نکته مهم اين است که سطح کاغذ نبايد کاملا به وسيله حلال پوشانده شود. زيرا در اين صورت ، اصلا جدا سازي صورت نمي گيرد يا نواحي خيلي پخش مي شوند.
وقتي که جبهه حلال مسافت مناسبي را طي کرد يا بعد از يک زمان از قبل تعيين شده ، کاغذ را از طرف بيرون آورده ، جبهه حلال را با علامتي مشخص مي‌کنند و مي‌گذارند تا صفحه خشک شود. وقتي که محل‌هاي مناطق جدا شده آشکار شدند لازم است که هر يک از اجسام به طور جداگانه شناسايي شوند. در موارد ايده‌آل ، هر جسم با واکنشگر مکان‌ياب ، رنگ مخصوصي مي‌دهد که در مورد مواد معدني بيشتر و درمورد مواد آلي کمتر مشاهده مي‌شود. ساده‌ترين روش شناسايي بر اساس مقدار Rf يعني نسبت فاصله طي شده به وسيله جبهه حلال است.
خارج کردن جسم از کاغذ
روش‌هاي ارائه شده مستلزم به کارگيري يک واکنشگر مکان ياب شيميايي براي تعيين محل لکه هستند، و لکه‌هاي رنگي اساس ارزيابي را تشکيل مي‌دهند. بعضي اوقات مي‌توان کمپلکس را شستشو داد و به وسيله روش رنگ سنجي تخمين زد، ولي اگر تغيير شيميايي قابل قبول نباشد ماده تغيير نيافته را بايد شستشو داد. عمل شستشو را مي‌توان با وارد کردن تکه کاغذ در يک حلال ، به وسيله استخراج در يک دستگاه سوکسيله ، يا با استفاده از آرايش خاصي ، که در کاغذ يک جريان نزولي کروماتوگرافي ايجاد مي‌نمايد، انجام داد. براي جداسازي‌هاي معدني تکه‌هاي کاغذ را مي‌توان به صورت خاکستر در آورده ، باقيمانده‌ها را در اسيد حل کرد. نتايج اين روش به اندازه روش شستشو خوب نيستند. از اينرو محلول‌هاي به دست آمده را مي‌توان به وسيله هر روش مناسبي تجزيه کرد، روش‌هايي که اغلب به دنبال روش‌هاي کروماتوگرافي به کار مي‌روند عبارتند از رنگ سنجي و قطبش نگاري.
پيدا کردن يک روش کروماتوگرافي ، که بتواند به طور کمي تمامي اجزاي يک مخلوط را جدا کند، مطلقا ضروري نيست. ارزيابي کمي فلزات با قطبش نگاري و ارزيابي کمي مواد آلي مشکل‌تر از فلزات است زيرا ، براي مواد آلي ، روش‌هاي موجود براي آزمايش محلول حاصل از شستشو محدودتر هستند. ارزيابي مواد آلي معمولا بر روي کاغذ صورت مي‌گيرند و بنابراين ، لازم است که هر جسمي از اجسام ديگر به طور کمي جدا شود.
نقايص کروماتوگرافي کاغذي
لکه‌هاي چند تايي :
در کروماتوگرافي يون‌ها فلزي ، اگر داراي آنيوني متفاوت از آنيون موجود در محلول اوليه باشد، ممکن است رقابتي بين آنيون‌ها براي يون فلزي وجود داشته باشد، که در نتيجه دو لکه به دست مي‌آيد که هر يک از آنها مربوط به يکي از نمکهاي فلزي مي‌باشد. ممکن است يون فلزي دو کمپلکس متفاوت با حلال ايجاد کند. در جدا سازي‌هاي آلي ، ممکن است جسم دو شکل متفاوت وجود داشته باشد. به عنوان مثال يک آمينو اسيد مي‌تواند به صورت کاتيون و يون دو قطبي باشد.
دنباله دار شدن :
اگر مخلوط يه مقدار زياد از حد روي کاغذ قرار داده شود، يا سرعت عبور حلال متفاوت باشد، جسم نمي‌تواند براي ايجاد يک لکه مجزا به تعادل برسد. در اين صورت اين لکه ، در سطح بزرگي از کاغذ پخش شده و از حلال در حال پيشروي عقب مي‌ماند. دنباله‌دار شدن ممکن است به سبب اثرات جذبي سطحي تر ايجاد شود.
اثرات لبه يا کناره :
لکه‌ها خيلي نزديک به کنار نوار ، ممکن است در امتداد کنار کاغذ پخش شوند، عمل نفوذ ممکن است به علت بالا بودن غلظت موضعي فاز متحرک در آن ناحيه ، و يا به علت بالاتر بودن سرعت تبخير حلال در کنار کاغذ ، که منجر به اثرات تقسيمي غيرعادي مي‌شوند، باشد.
روش کمي کروماتوگرافي کاغذي
کاربرد کمي اين روش نه تنها احتياج به يک جداسازي کمي ، بلکه مکان‌يابي و ارزيابي کمي اجسام موجود نيز دارد. يک جداسازي کيفي رضايت بخش ، الزاما براي کار کمي مفيد نيست. اندازه گيري کمي را مي‌توان يا با سنجش مقدار جسم موجود در لکه روي کاغذ ، يا با خارج کردن جسم از کاغذ و تجزيه اجزاي جدا شده به وسيله روش‌هاي کمي متداول انجام داد. لکه اوليه از نمونه مناسب روي کاغذ قرار مي‌دهند، خشک کردن لکه بايد تحت شرايط استاندارد زمان و دما صورت گيرد.
در تهيه حلال بايد دقت زيادي روي نسبت‌هاي اجزاي صورت گيرد، برقرار ساختن تعادل بايد به طور استاندارد انجام گيرد، طول عبور حلال در تمامي نوبت‌ها يکسان باشد، در طول آزمايش ، دما بايد ثابت بماند، و خشک کردن ورقه بايد در يک زمان و دماي استاندارد انجام گيرد. واکنشگر مکان‌ياب (در صورت استفاده از لکه‌هاي رنگي) بايد به طريق کاملا تکرارپذير افزوده شود. و هر عمل بعدي ، مانند خشک کردن يا قراردادن در معرض بخار آمونياک ، بايد در مدت استاندارد انجام گيرد. مقدار جسمي که در يک جداسازي کروماتوگرافي بايد روي کاغذ قرار گيرد، متغير است.
موارد استعمال کروماتوگرافي کاغذي
منابع علمي مربوط به روش‌هاي تجزيه‌اي و بررسي ترکيبات طبيعي نشان مي‌دهد که کروماتوگرافي کاغذي در هر رشته‌اي کاربرد دارد. با اين همه ، اين روش هنوز هم در جداسازي‌هاي مواد با ماهيت زيستي وسيعترين کاربرد را دارد.
کروماتوگرافي کاغذي اکثرا به عنوان يک وسيله تحقيقاتي به کار مي‌رود، و به طور گسترده‌اي در تجزيه‌هاي روزمره مخصوصا در جداسازي‌هاي جديدي که هيچ روش کلاسيک براي آنها وجود ندارد، نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. روش اخير در مسائل کلينيکي و زيست شيميايي ، جداسازي اسيدهاي آمينه و پپتيدها در بررسي ساختارهاي پروتئين کاربد دارد.
آزمايش روزمره ادرار و ساير مايعات بدن براي اسيد آمينه و قند ، جداسازي بازهاي پورين و نوکلئوتيدها در آزمايش اسيدهاي نوکلئيک ، جداسازي استرئيدها ، تجزيه عمومي ، تجزيه بسپارها ، تشخيص و ارزيابي فلزات در خاک ها و نمونه هاي زمين شناسي ، بررسي ترکيبات فنلي در عصاره هاي گياهي ، جداسازي آلکالوئيدها ، جداسازي ترکيبات علامت دار به وسيله راديو ايزوتوپ‌ها ، کروماتوگرافي کاغذي براي جداسازي مواد فرار غير فعال مانند هيدروکربن‌ها و ديگري جداسازي اسيدهاي چرب با فراريت بيشتر مناسب نمي باشد.

آشکارساز هدايت گرمايي ( T.C.D) : اساس اين آشكارساز بر روي درجه از دست دادن حرارت از فيلامانها به گاز اطراف خود مي باشد و از دست دادن حرارت بستگي به تر ...

يکي از پرکاربردترين روش هاي جداسازي مواد در آزمايشگاه کروماتوگرافي است و در مواقعي که جداسازي به روش هاي ديگر ناممکن است به راحتي مي توان از اين روش ا ...

کروماتوگرافي راهي است براي تشخيص اجزا در ابعاد نانومتري، با دقتي در حد و اندازة مولکولي و مدتها پيش از شکلگيري فناوري نانو، براي شناسايي مواد به کار ...

کروماتوگرافي راهي است براي تشخيص اجزا در ابعاد نانومتري، با دقتي در حد و اندازة مولکولي و مدتها پيش از شکلگيري فناوري نانو، براي شناسايي مواد به کار ...

جداسازي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي توان بر روي اجسام بي بار در جريان مهاجرت الکتروني ازداخل ژل ها انجام داد. اين کار اساس جداسازي هايي که مبتني ب ...

شيمي و تهيه خون مصنوعي آرسنيک Chemistry فلوئور ژرمانيم هافنيم اجسام نيم رسانا آهن رباي مولکولي اسفنج پلي اوره تان تاريخچه توليد پلاستيک پديده فتو ولتا ...

● زمينه هاي تاريخي تجريه کيفي به ابتکار «پروفسور رونالد بلچر» که به نارساييهاي متعدد سيستم هاي تجزيه کيفي معدني موجود پي برده و تصميم به اصلاح اين سيس ...

دانلود نسخه PDF - کروماتوگرافي