کروماتوگرافی

ریشه لغوی

کروماتوگرافی (chromatoghraphy) ، در زبان یونانی chroma یعنی رنگ و grophein یعنی نوشتن است.

اطلاعات اولیه

پر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد. کرماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هم مخلوط‌های کمپلکس را جدا ، منزوی و شناسایی کند بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.

سیر تحولی رشد

·    اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال 1903 بوسیله میخائیل سوئت ابداع و نامگذاری شد. او از این روش برای جداسازی مواد رنگی استفاده کرد.

·         مارتین و سینج در سال 1952 به پاس اکتشافاتشان در زمینه کروماتوگرافی جایزه نوبل دریافت کردند.

توصیف کروماتوگرافی

کروماتوگرافی را به دلیل اینکه در برگیرنده سیستمها و تکنیکهای مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی بر روی مخلوطهایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد. کروماتوگرافی متکی بر حرکت نسبی دو فاز است ولی در کروماتوگرافی یکی از فازها بدون حرکت است و فاز ساکن نامیده می‌شود و دیگری را فاز متحرک می‌نامند. اجزای یک مخلوط به وسیله جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده می‌شود. جداسازی‌ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استوارند.

روش‌های کروماتوگرافی

روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد. فاز متحرک ممکن است گاز یا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد. بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می شود. اگر فاز ساکن جامد باشد کروماتوگرافی را کروماتوگرافی جذب سطحی و اگر فاز ساکن ، مایع باشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

انواع کروماتوگرافی

هر یک از چهار نوع اصلی کروماتوگرافی انواع مختلف دارد:

·         کروماتوگرافی مایع – جامد

o        کروماتوگرافی جذب سطحی

o        کروماتوگرافی لایه نازک

o        کروماتوگرافی تبادل یونی

o        کروماتوگرافی ژلی

·         کروماتوگرافی گاز – جامد

·         کروماتوگرافی مایع – مایع

o        کروماتوگرافی تقسیمی

o        کروماتوگرافی کاغذی

·         کروماتوگرافی گاز- مایع

o        کروماتوگرافی گاز – مایع

o        کروماتوگرافی ستون مویین

مزیت روشهای کروماتوگرافی

·    با روشهای کروماتوگرافی می‌توان جداسازی‌هایی را که به روش‌های دیگر خیلی مشکل می‌باشند انجام داد. زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌شود‌. هر قدر این اختلاف بیشتر شود قدرت جداسازی مواد بیشتر و برای انجام جداسازی مواد نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.

 

·    مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتا آسان می‌توان به آن دست یافت با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.

 

·    یکی از مزایای برجسته روش‌های کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه مواد جداشونده به وسیله این روش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.

 

·    مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.

 

·    روش‌های کروماتوگرافی ساده سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند. مخلوط‌های پیچیده را می‌توان نسبتا به آسانی به وسیله این روش‌ها به دست آورد.

 

انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش بینی بهترین روش برای جداسازی مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد بوسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود. از فهرست زیر می‌توان به عنوان یک راهنمای تقریبی استفاده کرد‌.

در جداسازی‌های مشکل وقتی که روش‌های ساده فاقد کارایی لازم هستند روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HELC) می تواند جوابگو باشد.

ليست دستگاههای آزمايشگاه کروماتوگرافی و اسپکتروسکوپی

دستگاه جذب اتمی

(HPLC) کروماتوگرافی مايع با کارايی بالا 

  (MPLC)کروماتوگرافی مايع ستونی

پلاریمتر

رفراکتومتر

FTIR اسپکتروفتومتر

اسکنر TLC

UV-VIS_NIR اسپکتروفتومتر

ویسکومتر

ذره شمار

 

 

دستگاه جذب اتمی

طیف بینی جذب اتمی شامل مطالعه جذب انرژی تابشی ( معمولا uv – vis ) توسط اتمهای خنثی و در حالت گازی است . در یک تجزیه جذب اتمی توسط دستگاه اتمیک ابزوربشن ، عنصر مورد اندازه گیری توسط شعله تبخیر می شود و به حالت عنصری کاهش می یابد و سر راه یک دسته شعاع تابش توسط منبع (معمولا uv – vis ) قرار می گیرد و توسط این تکنیک دستگاه اتمیک ابزوربشن برای شناسایی کیفی و کمی انواع مختلف فلزات در تمام انواع مواد و محلولها بکار برده می شود .

 

 

(HPLC) کروماتوگرافی مايع با کارايی بالا 

کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا ( HPLC ) بدون شک سریعترین رشد را در بین تمام تکنیک های جداسازی تجزیه ای داشته است . دلایل این رشد انفجارآمیز عبارتند از : حساسیت روش ، سازگاری سریع آن برای انجام اندازه گیریهای کمی صحیح ، شایستگی آن برای جداسازی گونه های غیر فرار یا ناپایدار در مقابل گرما و مهمتر از همه کاربرد گسترده آن بر موادی است که در صنعت ، زمینه های مختلف علوم و جامعه اهمیت درجه اول را دارند . مثالهایی از این گونه مواد عبارتند از : آمینواسیدها ، پروتئینها ، نوکلئیک اسیدها ، کربوهیدراتها ، داروها ، ترپنوئیدها ، حشره کش ها ، آنتی بیوتیکها ، استروئیدها ، گونه های آلی یا فلزی و گروهی از مواد گوناگون معدنی

 

 

  (MPLC) کروماتوگرافی مايع ستونی

کروماتوگرافی دربرگیرنده گروهی از روشهای مهم و گوناگونی است که به محققان اجازه می دهد تا اجزای یک مخلوط پیچیده را از یکدیگر جدا کرده و هویت آنها را مشخص کنند . در تمام این روشها یک فاز ساکن و یک فاز متحرک بکار می رود . اجزای یک مخلوط توسط جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده می شود . جداسازیها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استوارند . در کروماتوگرافی مایع فاز ساکن از سیلیکاژل ، دیاتومه ها ، آلومینا و فاز متحرک شامل انواع حلالهای قطبی و غیرقطبی نظیر متانل ، هگزان تشکیل شده است . امروزه از کروماتوگرافی مایع بطور وسیعی در جداسازی هیدروکربن ها ، داروها ، اسید نوکلئیک ، ایزومرهای نوری و ... استفاده میشود.

 

 

دستگاه پلاریمتر

از قابلیت های این دستگاه می توان به موارد زیر اشاره نمود:

قابلیت نصب به دستگاه HPLC

توانایی اندازه گیری چرخش های نوری ترکیبات فعال نوری در دماهای متفاوت

منبع لامپ 589 Nad نانومتر

دامنه چرخش نوری85ْ ±

 

 

رفراکتومتر

ضریب شکست مانند دانسیته ، نقطه ذوب و نقطه جوش یکی از ثابت های فیزیکی کلاسیک است که می تواند جهت توصیف یک گونه شیمیایی بکار رود . در حالیکه ضریب شکست یک خاصیت غیرویژه است ، ولی تعداد کمی از اجسام هستند که در یک طول موج و دمای معین ، ضرایب شکست یکسانی دارند ، بنابراین این خاصیت جهت تائید هویت یک ترکیب و تعیین خلوص آن مفید است .  همچنین  اندازه گیری  ضریب  شکست  همراه  با  دیگر  اندازه گیریها اطلاعاتی در مورد ساختمان و وزن مولکولی اجسام بدست می دهد .

امروزه رفراکتومتر در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده است ، بطوریکه از این دستگاه برای تعیین غلظت کربوهیدراتها ، گوگرد در لاستیک ، سیلیسیوم در شیشه های سیلیکاتی ، تخمین درجه سیرناشدگی روغنهای نباتی و همچنین تعیین درصد کربن در ترکیبات آلی و نفتی بکار می رود .

 

FTIR اسپکتروفتومتر

ناحیه مادون قرمز طیف ، تابشی با اعداد موجی در گستره از 33Cm-1 تا  13000 و یا طول موجهای از 75/0 تا µ 300 را در بر می گیرد . مع الذالک اکثر کاربردهای اندازه گیری جذبی مادون قرمز ، به نواحی از حدود 4000 تا Cm-1667 ( 5/2 تا 15 میکرون ) محدود می شوند .

برای اینکه تابش مادون قرمز توسط یک مولکول جذب شود ، ممان دوقطبی این مولکول باید در نتیجه حرکت چرخشی و ارتعاشی آن متحمل یک تغییر کلی گردد و از این خاصیت برای شناسایی گروههای عاملی نظیر گروههای کربونیل – هیدروکسی و سایر گروههای قطبی استفاده می شود .

از آنجائیکه تمام گروههای عاملی در یک فرکانس خاصی در FTIR جذب نشان می دهند . از دستگاه FTIR برای وجود و یا عدم وجود یک یا چند گروه عاملی خاص در یک ترکیب استفاده می شود . لازم بذکر است که امروزه FTIR بطور وسیعی برای شناسایی ترکیبات آلی بکار می رود .

TLC اسکنر

همانند سایر کروماتوگرافیها از یک فاز ساکن و یک فاز متحرک تشکیل شده است که اجزای یک مخلوط را می تواند بر اساس اختلاف در قطبیت جدا کند. مزیت این روش سریع و ارزان بودن آن است. البته اگر این دستگاه با HPLC و GC همراه شود، بهترین بازده جداسازی را خواهد داد. یکی از کاربردهای این روش تعیین بهترین حلال است که بتواند نمونه را در خود حل کند. شناساگر این دستگاه در ناحیه( UV-Vis (690-800nm  می تواند اندازه گیری انجام دهد. برای موادی که در این ناحیه جذب ندارند یا بی رنگ هستند، روش مشتق سازی توصیه می شود.

پس از قرار دادن دکمه کوچکی از نونه روی این صفحات و قرار دادن آن در حلال (فاز متحرک)، حلال با خاصیت موئینگی از روی صفحه ثابت که می تواند از جنس سلولز یا سیلیکاژل باشد، عبور کرده و نمونه را به اجزای تشکیل دهنده آن تفکیک می کند که این نقاط روی فاز ثابت باقی مانده و پس از قرار گرفتن زیر لامپ UV قابل مشاهده هستند. فاز متحرک هم معمولا فرار بوده و تبخیر میشود.

 

UV-VIS_NIR اسپکتروفتومتر

جذب طول موج تابش در ناحیه uv – vis توسط ترکیبات اصولا از انتقالات الکترونی حاصل می شود که در آنها الکترونهای لایه بیرونی و یا الکترونهای پیوندی به ترازهای با انرژی بالاتر ارتقاء می یابند . گونه های آلی و معدنی بسیاری این طرز رفتار را از خود بروز می دهند .

از دستگاه اسپکتروفتومتر uv – vis برای انجام تجزیه های کیفی و کمی یک یا چند گونه خاص  در  یک مخلوط و همچنین برای تعیین نقطه هم ارزی تیتراسیونها و اندازه گیری ثابت های تعادل واکنش ها بکار می رود .

 ویسکومتر

ویسکوزیته یکی از خصوصیات سیالات است که میزان مقاومت آنها در مقابل جاری شدن می باشد.

واحد اندازه گیری ویسکوزیته Centipoise یا CP می باشد. دوک فلزی که از دستگاه آویزان است پس از قرار گرفتن در مایع، شروع به چرخیدن می کند که سرعت چرخیدن آن در مایع، ویسکوزیته مایع را تعیین می کند.

ذره شمار

این دستگاه قادر است بدون خارج کردن مایعات از ظرف یا بطری، تعداد ذرات داخل آنها را شمارش کند. پراش اشعه لیزر در نتیجه برخورد به ذرات ریز، اساس کار این دستگاه می باشد. تیم ذره شمار تعداد ذرات ریز را در یک CC (میلیمتر) از مایع نشان می دهد. از قابلیت های دیگر این دستگاه نشان دادن توزیع آماری تعداد ذرات در محلول است.

 

کروماتوگرافی تبادل یونی

 

اطلاعات اولیه

کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون‌ها ، بطور انحصاری ، کاربرد رزین‌های تبادل یونی محدود می‌شود زیرا این مواد به طور عمده خواص مطلوبی ، مانند پایداری مکانیکی و شیمیایی و یکنواختی اندازه دانه‌ها ( ذرات ) دارند، پودر سلولز که آن گرده‌های تبادل یونی به طریق شیمیایی قرار داده شده باشند نیز برای جداسازی مواد در ستون‌ها به کار می‌رود. ورقه‌هایی از سلولز عمل شده فوق و ورقه‌های سلولز پر شده با رزین‌های تبادل یونی را در روش کروموتوگرافی کاغذی برای جداسازی‌هایی که شامل تبادل یونی هستند، می‌توان مورد استفاده قرار داد.

توصیف

در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد از نوع کروماتوگرافی که در آنها رزین به جای جاذب در کروماتوگرافی جذبی قرار می‌گیرد، است. مقادیر زیادی از رزین‌های تبادل یونی برای جدا کردن کامل یون‌ها از محلول در آزمایشگاه و نیز در مقیاس صنعتی به کار می‌روند. یعنی از جداسازی‌های فوق العاده جالب عبارتند از جداسازی مواد لانتایندها، آکتینیدها و اسیدهای آمینه.

رزین‌های متداول تبادل یونی

رزین‌های متداول تبادل یونی که به طور مصنوعی ساخته می‌شوند، بر پایه قالب غیر محلولی از یک بسپار بزرگ ، معمولا پلی استیرن ، استوار هستند. ولی بعضی از آنها متکی بر اسید متا اکریلیک هستند. نوع اول با بسپار کردن استیرن در حضور مقدار کمی از دی وینیل بنزن ساخته می‌شود. دی وینیل بنرن میزان اتصالات عرضی را که عامل مهمی در کروماتوگرافی است کنترل می‌کند. اتصالات عرضی ، بسپار را به حالت نامحلول در می‌آورد. اگر میزان اتصالات عرضی خیلی کم باشد رزین مستعد جذب مایع اضافی می‌شود و در نتیجه آماس زیادی می‌کند، در حالی که اتصالات عرضی زیاده از حد ، ظرفیت تبادل رزین را ، احتمالا به علت ممانعت فضایی کم می‌کند.

گرده‌های قطبی که باعث خواص تبادل یون در رزین می شوند به جز در مورد اسید پلی متا اکریلیک، بعد از عمل بسپار شدن به رزین اضافه می‌شوند. با بسپار شدن در یک امولسیون آبی می‌توان دانه‌هایی با اندازه‌های معین تهیه کرد و در این صورت است که رزین‌ها برای عمل یون زدایی و اهداف کروماتوگرافی به کار می‌روند. بعضی از رزین‌ها را به شکل ورقه می‌سازند که در این صورت غشاهای تبادل یونی به دست می‌آیند. این غشاها به این صورت کاربردی در کروماتوگرافی ندارند ولی می‌توان از آنها برای نمک‌زدایی محلول‌ها ، که ممکن است یک عمل مقدماتی ضروری برای یک جداسازی مواد کروماتوگرافی مورد نظر باشد، استفاده کرد.

·     مواد مبادله کننده یون : تبادل گرهای کاتیونی و آنیونی دو نوع عمده مواد مبادله کننده یون هستند که آنها را به نوبه خود می‌توان بر حسب قدرتشان به اسید و باز تقسیم‌بندی کرد.

·     تبادل‌گر کاتیونی : گروه‌های قطبی در تبادل‌گرهای کاتیونی، که یا و یا می‌باشند، خاصیت اسیدی دارند این گروه‌‌ها به مولکول‌های بسپار به طور قطعی متصل هستند و در معرض محلول‌ حاوی یون‌هایی که باید حذف یا جدا شوند، قرار می‌گیرند.

·     گروه‌های قطبی در تبادل گرهای آنیونی گروه‌های آمونیوم نوع سوم یا چهارم هستند و مثل هم عمل می‌کنند. تبادل‌گر آنیونی بیشتر به شکل کلرید هستند تا به شکل هیدروکسید زیرا کلریدها پایدارتر هستند.

خواص رزین‌ها

·     باید دارای گروه‌های مبادله کننده تک عاملی باشد. برای رزین‌های جدید هیچ مشکلی در این مورد وجود ندارد ولی محصولات اولیه که از فنل ساخته می‌شدند چند عاملی بودند و خواص تبادل آنها بستگی به PH محلولی که در آن قرار می‌‌گرفتند، داشت. از این نقطه نظر این رزین‌ها برای کروماتوگرافی مناسب نبودند.

·         باید درجه اتصالات عرضی کنترل شده داشته باشد. 4 - 8 % بهترین درجه برای کروماتوگرافی است.

·         گستره اندازه ذرات باید تا آنجایی که ممکن است کوچک باشد.

·         اندازه ذرات باید، تا آنجایی که عملی است کوچک باشد.

مزیت اساسی کروماتوگرافی تبادل یونی

در کروماتوگرافی ، محلول‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌رود و اغلب جداسازی‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌آید. در مورد رزین‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌روند. ولی از تجزیه جبهه‌ای استفاده نمی‌شود. روش دیگر شستشو ، تحت عنوان گزینش پذیری ، نیز کارآیی مفیدی دارد. این روش به تغییر فعالیت یون‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌ای که با یون‌ها تشکیل کمپلکس می‌دهد جدا شوند.

تشکیل کمپکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌های کروماتوگرافی ، مخصوصا در جداسازی‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است. یکی از قدیمیترین و جالب‌ترین موفقیت‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد لانتایندها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.

 

 

کروماتوگرافی نمک زنی

در روش کروماتوگرافی نمک‌زنی ، از رزین‌های تبادل یونی برای جداسازی مواد غیر الکترولیت‌ها ، با شستن آنها از ستون به وسیله محلول‌های آبی یک نمک ، استفاده می‌شود. اجسام جدا شده بوسیله این روش ، اترها ، آلدئیدها ، کتون‌ها و آمین‌ها هستند.

تبادل‌گرهای یون معدنی

بعضی از نمک‌های معدنی برای پر کردن کاغذ و آماده سازی آن به منظور استفاده در جداسازی‌ها که بر اثر تبادل یون صورت می‌گیرند، بکار می‌روند. یکی از دلایل توجه به مواد معدنی این است که تبادل‌گرهای یونی رزینی بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند. بنابراین در حقیقت برای استفاده با محلول‌های خیلی فعال مناسب نیستند. اگر چه برای جداسازی مواد ، به عنوان مثال ، مخلوط‌های اکتیندها یا موفقیت به کاربرده شده‌اند. مواد معدنی دارای مزایای دیگری مانند گزینش پذیری خیلی زیاد برای بعضی از یون‌ها مانند روبیدیم و سزیم و توانایی در برابر محلو‌ل‌های با دمای بالا هستند.

به علاوه تبادل گرهای یونی معدنی وقتی که در آب قرار می‌گیرند به مقدار قابل توجهی آماس نمی‌کنند و حجم آنها با تغییر قدرت یونی محلول در تماس با آنها تغییر نمی‌کند. از طرف دیگر ، بعضی از مواد معدنی معایبی مانند انحلال پذیری یا والختی در بعضی از PHها که در آن معمولا رزین‌ها پایدارند، دارند یا ممکن است در محلول‌هایی که رزین‌ها غیر محلول هستند، حل شوند. همچنین تبادل‌گرهای یونی معدنی ممکن است به شکل بلورهای ریز باشند که به علت ممانعت از عبور فاز متحرک ، برای پر کردن در ستون‌ها مناسب نیستند. اگر چه راههایی برای فائق آمدن به این مشکل وجود دارد.

کروماتوگرافی تقسیمی

 

اطلاعات اولیه

در جداسازی مواد بوسیله کروماتوگرافی تقسیمی در ستون ، شیوه کار بسیار شبیه به شیوه کروماتوگرافی جذب سطحی است. اختلاف اصلی دو روش در ماهیت ماده پر شده در ستون است.

اساس کار کروماتوگرافی تقسیمی

سرعت حرکت یک جزء از مخلوط تابع انحلال پذیری آن در فاز ساکن است. به عبارت دیگر ، جدا شدن اجزا بر اساس تقسیم بین دو مایع است. اجسامی که بیشتر حل می‌شوند، کندتر از اجسامی که کمتر حل می‌شوند به طرف پایین ستون حرکت می‌کنند. در جریان عبور از ستون ، اجسام میان دو فاز تقسیم می‌شوند و جداسازی مواد بر اساس اختلاف میان ضرایب تقسیم آنها انجام می‌شوند.

 

یک مورد خاص

کروماتوگرافی کاغذی مورد خاصی از کروماتوگرافی تقسیمی به شمار می‌رود که در آن صفحات کاغذی جای ستون پر شده را می‌گیرند.

خصوصیات

یکی از خصوصیات اساسی کروماتوگرافی این است که مخلوط اجسام ابتدا به صورت یک نوار در ستون که در نتیجه جذب سطحی یا جذب به وسیله فاز ساکن به وجود می‌آید، ظاهر می‌شود. برای جداسازی مواد اجزای باید عمل دیگر روی نوار انجام گیرد. تجزیه به روش‌های گوناگونی انجام می‌گیرد.

مقایسه با کروماتوگرافی جذب سطحی

می‌توان گفت که روش‌های تقسیمی برای جداسازی ترکیبات شیمیایی نزدیک به هم ، مانند اعضای سری‌های ترکیبات مشابه ، مناسب‌تر است. مزیت اصلی روش تقسیمی این است که نوارهای کروماتوگرافی حاصل ، به علت وجود دنباله ، نسبتا باریک و در نتیجه استفاده از ستون‌ها کارآمدتر است. ظرفیت یک ستون تقسیمی ، در واحد حجم ، غالبا کوچک‌تر از ظرفیت یک ستون جذب سطحی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.

کروماتوگرافی گازی     آنچه به اینجا پیوند دارد... کروماتوگرافی کروماتوگرافی گاز ـ مایع کرماتوگرافی لایه نازک کروماتوگرافی گازی کروژن کروماتوگرافی ستون مویین کروماتوگرافی گاز ـ جامد کروماتوگرافی باستون خشک جداسازی مواد طیف سنج جرمی آشکارساز کروماتوگرافی گازی کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا 

علوم طبیعت > شیمی > شیمی تجزیه

 

کروماتوگرافی لایه نازک TLC (Thin Layer Chromatography)

 

اطلاعات اولیه

کروماتوگرافی با لایه نازک نوعی از کروماتوگرافی جذب سطحی است که در این روش از صفحات با ضخامت نازک استفاده می‌شود و موقعیت اجزای جدا شده روی صفحه مشخص می‌گردد. ذرات روی لایه باید تراکم زیادی داشته باشند و همسان و کوچک باشند. قائم ساکن اغلب از جنس سلولز است که برای جدا سازی مولکول‌های هیدروفیلی مثل هیدرات‌های کربن ، اسیدهای آمینه ، مشتقات اسید نوکلئیک و مواد معدنی استفاده می‌شود.

 

سیر تحولی و رشد

در سال 1938 ایزومیلو و شرایبده استفاده از یک جاذب کروماتوگرافی به شکل یک لایه نازک تثبیت شده بر روی یک تکیه‌گاه محکم و بی‌اثر را پیشنهاد کرده‌اند و در سال 1951 کیر شنر ، میلر ، و کلر ، ترپن‌ها را بر روی یک «نوار کروماتوگرافی» جدا کردند. این نوار از یک باریکه کوچک شیشه‌ای با جاذب مخلوط با نشاسته یا گچ شکسته‌بندی ، که به عنوان چسباننده عمل می‌کند، پوشیده شده بود. طرز به کار بردن باریکه‌ها مانند روش به کار بردن کاغذ کروماتوگرافی کاغذی بود و در واقع هدف اولیه استفاده از روش لایه نازک به کار بردن روش‌های کروماتوگرافی تقسیمی و کاغذی در یک سیستم جذب سطحی بوده است. در اواخر دهه 1950 استال ، روش‌های ساده‌ای را برای تهیه صفحات اختراع کرد و نشان داد که کروماتوگرافی لایه نازک می‌تواند برای بسیاری از جداسازی‌ها به کار رود.

 

مکانیزم کار کروماتوگرافی لایه نازک

در ابتدا لازم است که صفحات کروماتوگرافی تهیه شوند، یعنی جاذبه به صورت لایه نازکی با ضخامت یکنواخت روی یک تکیه‌گاه سفت بی‌اثر پخش شود. معمولا از صفحات شیشه‌ای استفاده می‌شود، البته روش‌های دیگری نیز وجود دارد. جاذب جامد بصورت پودر ریز را با آب و گاهی با یک مایع فرار ، به صورت خمیر در می‌آورند، و آن نرا به وسیله دستگاه‌های پخش کننده تجارتی یا یک پخش کننده خانگی ساده یا حتی تنها با استفاده از دست روی صفحه پخش می‌کنند. تهیه لایه با استفاده از روش پاشیدن یا فرو بردن نیز امکان‌پذیر است.

 

صفحه پوشیده از خمیر را خشک و با گرم کردن در حدود 100 ، به مدت از قبل تعیین شده ، آن را فعال می‌کنند. محلولی از نمونه در یک حلال فرار را به وسیله یک پی‌پت یا سرنگ روی صفحه قرار می‌دهند. وقتی که لکه خشک شده صفحه را بطور عمود در مخزن مناسب طوری قرار می‌دهند که لبه پایینی آن در فاز متحرک انتخاب شده فرو رود، بدین ترتیب جداسازی مواد با استفاده از روش کروماتوگرافی صعودی انجام می‌شود.

 

اگر از یک دستگاه پیچیده‌تر استفاده شود، می‌توان کروماتوگرافی نزولی یا افقی را انجام داد، ولی این روش‌ها کمتر متداول هستند. در پایان عمل ، حلال را از صفحه تبخیر می‌کنند و لکه‌های جدا شده را به وسیله روش‌های فیزیکی یا شیمیایی ، به ترتیبی که در کروماتوگراف‌های کاغذی به کار می‌روند، آشکار و شناسایی می‌کنند. شیوه عملی لازم در این روش ، بجز تهیه صفحات ، بسیار شبیه روش کروماتوگرافی کاغذی است.

 

مقایسه کروماتوگرافی لایه نازک با انواع کروماتوگرافی

مقایسه با کروماتوگرافی ستونی جذب سطحی:

کروماتوگرافی ستونی جذب سطحی متداول ، فرآیندی کند است و مقادیر نسبتا زیادی از جاذب و نمونه لازم دارد. پیشرفت‌های اخیر در سیستم‌های با کارایی بالا مطمئنا مشکلات سرعت ، مقیاس و شناسایی را از بین برده‌اند. ولی این سیستم‌ها قیمت خیلی زیادی دارند و دستگاه مربوط به آنها بسیار پیچیده است. در کروماتوگرافی لایه نازک تنها مقادیر کمی از جاذب و نمونه لازم است، دستگاه ساده و ارزان است.

 

لکه‌های جدا شده در روی صفحه مانند کروماتوگرافی کاغذی آشکار می‌شوند بنابراین ، معمولا جمع‌آوری اجزا لازم نیست. با وجود این هیچ اشکالی در انجام جدا سازی‌های مقدماتی وجود نداشته و جداسازی مواد با افزایش ضخامت لایه و یا به کار بردن مقدار زیادی از نمونه ، بیشتر انجام می‌گیرد. بعد از جداسازی مواد ، به دست آوردن یک جسم بطور مجزا به طریق فراشیدن و جمع ‌آوری آن قسمت از لایه که جسم بر روی آن جذب شده ، ساده است. بعد از این عمل می‌توان جسم را در یک حلال مناسب استخراج کرد.

 

 

مقایسه با کروماتوگرافی کاغذی :

روش لایه نازک دارای مزیت عمده سرعت بیشتر ، در اکثر موارد ، جداسازی مواد بهتر می‌باشد. زمان متوسط برای حرکت حلال به مقدار 10 در کروماتوگرافی لایه نازک روی سیلیکاژل 30 – 20 دقیقه است، در صورتی که همان جداسازی مواد بر روی یک کاغذ سریع ممکن است 2 ساعت طول بکشد. جداسازی مواد بهتر به این واقعیت مربوط می‌شود که جاذب در کروماتوگرافی لایه نازک دارای ظرفیت بیشتری نسبت به کاغذ در کروماتوگرافی کاغذی است. بنابراین لکه‌های جدا شده شکل و اندازه کله اصلی را به طور نسبتا زیادی حفظ می‌کنند و پخش شدن وابسته به کروماتوگرافی تقسیمی روی کاغذ در لایه نازک صورت نمی‌گیرد.

کاربرد کروماتوگرافی لایه نازک

کروماتوگرافی لایه نازک پر کاربردترین روش در صنایع داروسازی برای تمام اندازه‌گیری‌های مهم و تعیین درجه خلوص محصولات است. هم‌چنین ، کاربرد گسترده‌ای در آزمایشگاه‌های بالینی پیدا کرده است و ستون فقرات مطالعات متعدد زیست شناسی و زیست شیمیایی شده است. بالاخره ، کاربرد گسترده‌ای در آزمایشگاه‌های صنایع شیمیایی پیدا کرده است.

کروماتوگرافی جذب سطحی     آنچه به اینجا پیوند دارد... موضوعات ویژه شیمی کروماتوگرافی کروماتوگرافی کاغذی نکات بارز کروماتوگرافی کاغذی کرماتوگرافی لایه نازک کروماتوگرافی گازی کروماتوگرافی گاز ـ جامد کروماتوگرافی باستون خشک جداسازی مواد کروماتوگرافی تبادل یونی کروماتوگرافی تقسیمی جداسازی اجزای در کروماتوگرافی کروماتوگرافی ژلی 

 

کروماتوگرافی جذب سطحی (Adsorption Chromatography) ،

نمونه‌ای از کروماتوگرافی مایع – جامد است که در آن عمل جداسازی مواد بعلت متفاوت بودن جذب سطحی اجزای مختلف مخلوط و فاز ساکن (جامد) انجام می‌گیرد. ستون کروماتوگرافی جذب سطحی

برای جداسازی مواد یک مخلوط ‏‏‏‎، می‌توان از ستون استفاده کرد. داخل این ستون با جامد فعالی مانند آلومین (فاز ساکن) پر شده است و با حلالی مانند هگزان (فاز متحرک) پوشیده شده است. هرگاه نمونه کوچکی از مخلوط در بالای ستون قرار گیرد ، نواری از ماده جذب شده تشکیل می‌شود، حلال با عبور خود از میان ستون اجزای مخلوط را با خود حمل می‌کند.

 

جداسازی کامل

سرعت حرکت هر جزء‏ ، به میزان جذب سطحی آن بر روی ماده داخل ستون بستگی دارد. به این ترتیب ، ماده‌ای که کم جذب شده است، سریع‌تر از ماده‌ای که زیاد جذب شده است، حرکت می‌کند. واضح است که اگر اختلاف بین جذب‌های سطحی به حد کافی زیاد باشد، جداسازی مواد کامل انجام خواهد گرفت. اجزایی که قابلیت جذب بالاتری دارند، در قسمت بالای ستون و اجسامی که کمتر جذب می‌شوند در قسمت‌های پایین ستون ، جذب خواهند شد.

 

 

 

نیروهای بین اجزا

این نیروها ممکن است یا از نوع نیروهای واندروالسی ، مانند نیروهایی که در مورد آلومین است یا از نوع نیروهای الکترستاتیک باشند، مانند جداسازی یون‌ها بوسیله کروماتوگرافی تبادل یونی که در آن فاز ساکن یک ماده مبادله کننده یون است ، یا ممکن است از یک ستون که از ماده مناسب متخلخلی پر شده، برای جدا کردن مواد حل‌شده بر اساس اندازه مولکول آنها استفاده کرد، مانند کروماتوگرافی ژلی.

 

کروماتوگرافی لایه نازک نمونه ویژه‌ای از کروماتوگرافی جذب سطحی است که در این روش ، به جای اینکه جاذب را در یک ستون استوانه‌ای پر کنیم، آن را بصورت لایه نازک روی یک صفحه شیشه‌ای یا لایه پلاستیکی یا ورقه فلزی قرار می‌دهیم.

 

مقایسه با کروماتوگرافی تقسیمی

روش‌های جذب سطحی ، برای جداسازی مواد انواع مختلف ترکیبات شیمیایی بهتر هستند. ظرفیت یک ستون جذب سطحی ، در واحد حجم ، غالبا بزرگتر از ظرفیت یک ستون تقسیمی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.