Vysvětlíme, co je chromatografie, jak se používá k separaci směsí, jaké jsou její fáze, jaké existují typy a příklady.
Co je to chromatografie?
Chromatografie je a metoda separace směsi komplex, který je široce používán v různých odvětvích Věda. Lze jej použít ke kvantifikaci, identifikaci a separaci složek směsi. K tomu využívá principu selektivní retence, který spočívá v odlišném chování složek a směs na specifickém nosiči (jako je papír, plyn, kapalina, pryskyřice) a kapalná nebo plynná fáze, která protéká nosičem.
Tímto způsobem chromatografie využívá různé techniky, které využívají rozdílů v retenční rychlosti každé složky a mohou je oddělit, identifikovat a kvantifikovat.
V mnoha případech klíč adsorpce (na rozdíl od vstřebávání, který se týká difúze složky z jedné fáze do druhé), pojem, který se týká procesu, kterým jsou částice zadržovány na povrchu. Podle rozdílu v rychlostech adsorpce na nosiči a afinitě složek směsi k tomuto nosiči je lze separovat a následně kvantifikovat nebo identifikovat.
Obecně platí, že všechny typy chromatografie závisí na řadě přístrojů, chemické sloučeniny a odhodlaný technika. Kvůli tomu je důležité znát některé pojmy, abychom porozuměli fungování chromatografických technik:
- Stacionární fáze. Je to látka, která zůstává imobilní, když probíhá chromatografie.
- Mobilní fáze. Je to látka, která se během chromatografie pohybuje. Může to být kapalina nebo plyn. Vzorek obsahující analyt je podáván v mobilní fázi.
- Analyty. Jsou to látky, které budou separovány, kvantifikovány a/nebo identifikovány pomocí chromatografie, to znamená, že jsou to látky, které budou analyzovány.
- Přehlídky. Je to směs, která má být analyzována. Může sestávat z jednoho nebo více analytů a dalších složek, které nemusí být zajímavé, ze kterých budou analyty separovány.
- Doba držení. Je to doba, za kterou analyt projde z kolony nebo systému, kterým prochází mobilní fáze, do detektoru (zařízení, které může poskytnout detekční signál pomocí některé vlastnosti analytu).
- Selektivita. Je to schopnost odlišit každou složku ve směsi.
- Eluent Vztahuje se také na mobilní fázi, když opouští chromatografickou kolonu.
Chromatografická metoda spočívá v naočkování vzorku ve stacionární fázi nebo mobilní fázi (v závislosti na typu chromatografické techniky). Pak, pokud je například mobilní fáze ta, která obsahuje vzorek, prochází určitou stacionární fází.
Separace analytů bude záviset na afinitě každé ze složek jak pro stacionární fázi, tak pro mobilní fázi. Podle jejich povahy některé látek budou mít tendenci se pohybovat s mobilní fází a ostatní zůstat ve stacionární fázi.
Typy chromatografie
V závislosti na použité technologii, povaze nosiče (stacionární fáze) a mobilní látky (mobilní fáze) lze rozlišovat následující typy chromatografie:
- Chromatografie na papíře. Stacionární fáze je tvořena pásem filtračního papíru. Vzorek, který má být analyzován, se umístí jako kapka na jeden konec papíru. Poté se papírový proužek ponoří do nádoby, kde se nachází mobilní fáze, přičemž se bere v úvahu, že konec, kde je umístěn vzorek, je na dně papíru. Mobilní fáze vzlíná vzlínáním, táhne s sebou vzorek a odděluje každou složku podle její afinity ke stacionární fázi. Tento typ chromatografie se používá hlavně tehdy, má-li každá složka vzorku a barva různé, pak můžete vidět zobrazení barev na papíře, abyste je mohli identifikovat.
- Chromatografie na tenké vrstvě. Činnost této techniky je podobná jako u papírové chromatografie, ale v tomto případě je stacionární fáze vybudována nanesením polární pryskyřice (téměř vždy silikagelu) na skleněnou nebo hliníkovou desku. Určité množství vzorku se umístí 1 cm od spodního okraje desky. Tato destička je poté ponořena, přičemž je třeba mít na paměti, že konec, který obsahuje vzorek, musí být dole, v nádobě, která obsahuje mobilní fázi. Mobilní fáze stoupá kapilárním působením a odděluje složky vzorku.
- Sloupcová chromatografie. Stacionární fáze je umístěna uvnitř kolony, která může být vyrobena mimo jiné ze skla nebo nerezové oceli. Mobilní fáze může být kapalná nebo plynná. Vzorek se umístí na vršek kolony a nechá se sestoupit s mobilní fází pomocí gravitace. Sloupovou chromatografii lze tedy klasifikovat jako:
- Chromatografie pevná látka-kapalina. Stacionární fáze je pevný a mobil je tekutý.
- Chromatografie kapalina-kapalina. Obě fáze jsou kapalný.
- Kapalino-plynová chromatografie. Stacionární fáze je kapalná a mobilní fáze je soda.
- Pevná plynová chromatografie. Stacionární fáze je pevná látka a mobilní fáze je plynná.
Na druhé straně, s přihlédnutím k typu interakce analytu mezi stacionární a mobilní fází, máme následující typy chromatografie:
- Adsorpční chromatografie. V tomto typu chromatografie je stacionární fáze pevná látka, zatímco mobilní fáze je kapalina. Látkou, která tvoří stacionární fázi, může být oxid hlinitý (Al2O3), oxid křemičitý (SiO2) nebo iontoměničové pryskyřice (matrice, které mají elektrostaticky aktivní místa, díky nimž je v nich analyt zadržován elektrostatickou interakcí). Mobilní fáze může být tvořena a solventní nebo směs rozpouštědel. Některé složky směsi budou zadržovány větší silou než jiné, tímto způsobem dochází k oddělení.
- Rozdělovací chromatografie. Dochází k němu, když k oddělení analytů ze směsi dochází v důsledku rozdílů v jejich rozpustnosti nebo polaritě mezi stacionární fází a mobilní fází, přičemž obě fáze jsou nemísitelné kapaliny. Technologie stacionárních fází pokročila a již existují různé kapaliny zalité v pevných látkách a pryskyřicích, které se k tomuto účelu používají. V tomto smyslu existují dva typy kormatografie v závislosti na polaritě stacionární fáze a mobilní fáze:
- V normální fázi. Stacionární fáze je polární a mobilní fáze je nepolární.
- V reverzní fázi. Stacionární fáze je nepolární a mobilní fáze je polární.
- Iontoměničová chromatografie. Když je stacionární fáze pevná a má ionizovatelné funkční skupiny, to znamená nabité, které jsou schopné vyměňovat svůj náboj s analytem. Dá se rozdělit na:
- Kationtoměničová chromatografie. Stacionární fáze obsahuje záporně nabité funkční skupiny, proto zadržuje kationty (kladně nabité).
- Aniontoměničová chromatografie. Stacionární fáze obsahuje kladně nabité funkční skupiny, takže zadržuje (záporně nabité) anionty.
- Vylučovací chromatografie podle velikosti. Stacionární fáze je porézní materiál, kterým se analyty eluují v závislosti na jejich velikosti. V tomto typu chromatografie neexistuje žádný typ fyzikální nebo chemické interakce mezi analyty a stacionární fází. Větší analyty se eluují jako první, to znamená, že nejsou zadržovány ve stacionární fázi. Zatímco menší analyty jsou zachyceny v pórech stacionární fáze a opouštějí ji, když mobilní (kapalná) fáze prochází.
S předstihem znalost a technologie, chromatografické techniky byly zdokonalovány a pokaždé bylo možné oddělit, identifikovat a kvantifikovat přesněji látky přítomné ve směsi. Dva příklady pokročilé chromatografie jsou HPLC (High Performance Liquid Chromatography) a GC (Gas Chromatography).
- HPLC. Skládá se z typu kolonové chromatografie, jejíž mobilní fáze je však čerpána za vysokého tlaku přes stacionární fázi uvnitř kolony. Použití vysokého tlaku snižuje difúzi analytů stacionární fází, čímž se kromě zkrácení pracovní doby dosahují lepších výsledků.
- GC. Mobilní fáze je plyn a stacionární fáze může být pevná nebo kapalná. Vzorek se před nástřikem do chromatografické kolony odpaří, protože musí být plynný, aby jej nosný plyn transportoval.
Příklady chromatografie
Některé každodenní příklady použití chromatografie jsou:
- Rozlité víno na bílý ubrus. Nehoda v době večeře nám umožní pozorovat, kdy víno vysychá kontaktem s vzduch, různé látky, které ji tvoří. Každý z nich obarví bílou látku v jiném tónu nebo barvě a lze je identifikovat samostatně, což by normálně nebylo možné.
- Krevní test. Chromatografie vzorků krve se často provádí za účelem identifikace látek v nich obsažených, které jsou normálně nepostřehnutelné, protože jde o velmi složitou směs. K tomu barva, kterou krev odráží na podpěře nebo vystavené a světlo charakteristický.
- Testy moči. Stejně jako krev je i moč směsí různých sloučenin, některých pevných látek a jiných tekutin, jejichž přítomnost nebo nepřítomnost může odhalit podrobnosti o tom, jak tělo funguje. Chromatografická separace může být provedena pro detekci neobvyklých reziduí, jako je krev, soli, glukóza nebo nelegální látky.
- Přehled místa činu. Něco, co často vidíme ve filmech: výzkumníci vezmou látky, vlákna, látky nebo jiné podpěry a pozorují separaci přilnutím různých látek, které se na ně rozlily, jako je sperma nebo krev, i když pouhým okem mohly projít bez povšimnutí.
- Hygienické kontroly potravin. Za předpokladu, že specialisté v jídlo znát reakci potravinových složek, když jsou podrobeny chromatografickému spektru, lze tuto techniku použít k detailům ve vzorku, pokud je v nich nějaký typ nevhodné látky, produkt mikrobiálních látek nebo nějaký typ znečištění, před ním produkt jít na trh a dát tam riziko a Zdraví od lidí.