We leggen uit wat chromatografie is, hoe het wordt gebruikt om mengsels te scheiden, wat de fasen zijn, welke soorten er bestaan en voorbeelden.
Wat is chromatografie?
Chromatografie is een mengsel scheidingsmethode: complex, dat veel wordt gebruikt in verschillende takken van de wetenschap. Het kan worden gebruikt om de componenten van een mengsel te kwantificeren, identificeren en scheiden. Om dit te doen, maakt het gebruik van het principe van selectieve retentie, dat bestaat uit het verschillende gedrag van de componenten van a mengsel op een specifieke drager (zoals een papier, een gas, een vloeistof, een hars) en een vloeibare of gasvormige fase die door de drager stroomt.
Op deze manier maakt chromatografie gebruik van verschillende technieken die profiteren van de verschillen in de retentiegraad van elke component, en ze kunnen scheiden, identificeren en kwantificeren.
In veel gevallen is de sleutel adsorptie (anders dan de absorptie, dat verwijst naar de diffusie van een component van de ene fase naar de andere), een concept dat verwijst naar het proces waarbij de deeltjes op een oppervlak worden vastgehouden. Afhankelijk van het verschil in adsorptiesnelheden op een drager en de affiniteit voor deze drager van de componenten van het mengsel, kunnen ze worden gescheiden en vervolgens gekwantificeerd of geïdentificeerd.
Over het algemeen zijn alle soorten chromatografie afhankelijk van een aantal instrumenten, chemische bestanddelen en vastbesloten technologie. Daarom is het belangrijk om enkele concepten te kennen om de werking van chromatografische technieken te begrijpen:
- Stationaire fase. Het is een stof die onbeweeglijk blijft terwijl de chromatografie loopt.
- Mobiele fase. Het is de stof die beweegt tijdens chromatografie. Het kan een vloeistof of een gas zijn. Het monster met de analyt wordt toegediend in de mobiele fase.
- analyten. Dit zijn de stoffen die worden gescheiden, gekwantificeerd en/of geïdentificeerd met behulp van chromatografie, dat wil zeggen, het zijn de stoffen die zullen worden geanalyseerd.
- Shows. Het is het mengsel dat moet worden geanalyseerd. Het kan bestaan uit een of meer analyten en andere componenten die mogelijk niet van belang zijn, waarvan de analyten worden gescheiden.
- Houd tijd. Het is de tijd die een analyt nodig heeft om van de kolom of het systeem waar de mobiele fase doorheen gaat, naar de detector te gaan (apparatuur die een detectiesignaal kan geven met behulp van een eigenschap van de analyt).
- Selectiviteit. Het is het vermogen om elk onderdeel in de mix te onderscheiden.
- Eluent Het verwijst ook naar de mobiele fase wanneer deze de chromatografische kolom verlaat.
De chromatografische methode bestaat uit het enten van een monster in een stationaire fase of mobiele fase (afhankelijk van het type chromatografische techniek). Als dan bijvoorbeeld de mobiele fase degene is die het monster bevat, gaat deze door een bepaalde stationaire fase.
De scheiding van de analyten zal afhangen van de affiniteit van elk van de componenten voor zowel de stationaire fase als de mobiele fase. Afhankelijk van hun aard, sommige stoffen ze zullen de neiging hebben om met de mobiele fase mee te bewegen en anderen om in de stationaire fase te blijven.
Soorten chromatografie
Afhankelijk van de gebruikte technologie, de aard van de drager (stationaire fase) en de mobiele stof (mobiele fase), kunnen de volgende soorten chromatografie worden onderscheiden:
- Chromatografie op papier. De stationaire fase bestaat uit een filterpapierstrook. Het te analyseren monster wordt als een druppel op het ene uiteinde van het papier geplaatst. Vervolgens wordt de papieren strook ondergedompeld in een container waar de mobiele fase zich bevindt, rekening houdend met het feit dat het uiteinde waar het monster wordt geplaatst zich aan de onderkant van het papier bevindt. De mobiele fase stijgt door capillariteit, sleept het monster mee en scheidt elke component volgens zijn affiniteit voor de stationaire fase. Dit type chromatografie wordt voornamelijk gebruikt wanneer elke component van het monster een kleur anders is, kunt u de kleuren op het papier zien om ze te identificeren.
- Dunnelaagchromatografie. De werking van deze techniek is vergelijkbaar met die van papierchromatografie, maar in dit geval wordt de stationaire fase opgebouwd door een polaire hars (bijna altijd silicagel) op een glas- of aluminiumplaat aan te brengen. Een bepaalde hoeveelheid van het monster wordt 1 cm van de onderkant van de plaat geplaatst. Deze plaat wordt vervolgens ondergedompeld, rekening houdend met het feit dat het uiteinde dat het monster bevat naar beneden moet zijn, in een container die de mobiele fase bevat. De mobiele fase stijgt door capillaire werking en scheidt de componenten van het monster.
- Kolomchromatografie. De stationaire fase wordt in een kolom geplaatst die onder andere van glas of roestvrij staal kan zijn gemaakt. De mobiele fase kan vloeibaar of gasvormig zijn. Het monster wordt bovenaan de kolom geplaatst en laat het met de mobiele fase dalen met behulp van de zwaartekracht. Zo kan kolomchromatografie worden geclassificeerd als:
- Vast-vloeistofchromatografie. De stationaire fase is stevig en de mobiel is vloeibaar.
- Vloeistof-vloeistofchromatografie. Beide fasen zijn: vloeistof.
- Vloeistof-gaschromatografie. De stationaire fase is vloeibaar en de mobiele fase is Frisdrank.
- Vast-gaschromatografie. De stationaire fase is een vaste stof en de mobiele is gasvormig.
Aan de andere kant, rekening houdend met het type interactie van de analyt tussen de stationaire en mobiele fasen, hebben we de volgende soorten chromatografie:
- Adsorptie chromatografie. Bij dit type chromatografie is de stationaire fase een vaste stof, terwijl de mobiele fase een vloeistof is. De stof die de stationaire fase vormt, kan aluminiumoxide (Al2O3), silica (SiO2) of ionenuitwisselingsharsen zijn (matrices met elektrostatisch actieve plaatsen, waardoor de analyt daarin wordt vastgehouden door elektrostatische interactie). De mobiele fase kan bestaan uit a oplosmiddel of een mengsel van oplosmiddelen. Sommige componenten van het mengsel worden sterker vastgehouden dan andere, op deze manier vindt de scheiding plaats.
- Partitie chromatografie. Het treedt op wanneer de scheiding van de analyten uit het mengsel optreedt als gevolg van verschillen in hun oplosbaarheid of polariteit tussen de stationaire fase en de mobiele fase, waarbij beide fasen niet mengbare vloeistof zijn. De technologie van stationaire fasen is gevorderd en er zijn al verschillende soorten vloeistoffen ingebed in vaste stoffen en harsen die voor dit doel worden gebruikt. In die zin zijn er twee soorten cormatografie, afhankelijk van de polariteit van de stationaire fase en de mobiele fase:
- In normale fase. De stationaire fase is polair en de mobiele fase is apolair.
- In omgekeerde fase. De stationaire fase is apolair en de mobiele fase is polair.
- Ionenuitwisselingschromatografie. Wanneer de stationaire fase vast is en ioniseerbare functionele groepen heeft, dat wil zeggen geladen, die in staat zijn hun lading uit te wisselen met de analyt. Het kan worden ingedeeld in:
- Kationenuitwisselingschromatografie. De stationaire fase bevat negatief geladen functionele groepen, daarom behoudt het kationen (positief geladen).
- Anionenuitwisselingschromatografie. De stationaire fase bevat positief geladen functionele groepen, waardoor (negatief geladen) anionen behouden blijven.
- Grootte Uitsluiting Chromatografie. De stationaire fase is een poreus materiaal waardoor analyten elueren, afhankelijk van hun grootte. Bij dit type chromatografie is er geen enkele fysieke of chemische interactie tussen de analyten en de stationaire fase. Grotere analyten elueren eerst, dat wil zeggen, ze worden niet vastgehouden in de stationaire fase. Terwijl de kleinere analyten worden gevangen in de poriën van de stationaire fase en deze verlaten als de mobiele (vloeibare) fase passeert.
Met de opmars van kennis en technologie, werden chromatografische technieken geperfectioneerd en telkens was het mogelijk om de stoffen die in een mengsel aanwezig zijn nauwkeuriger te scheiden, te identificeren en te kwantificeren. Twee voorbeelden van geavanceerde chromatografie zijn HPLC (High Performance Liquid Chromatography) en GC (Gas Chromatography).
- HPLC. Het bestaat uit een soort kolomchromatografie, maar waarvan de mobiele fase onder hoge druk door de stationaire fase in de kolom wordt gepompt. De toepassing van een hoge druk vermindert de diffusie van de analyten door de stationaire fase, waardoor betere resultaten worden bereikt, naast het verkorten van de werktijden.
- GC. De mobiele fase is een gas en de stationaire fase kan een vaste stof of een vloeistof zijn. Het monster vervluchtigt voordat het in de chromatografische kolom wordt geïnjecteerd, omdat het gasvormig moet zijn opdat het dragergas het kan transporteren.
Chromatografie voorbeelden
Enkele alledaagse voorbeelden van de toepassing van chromatografie zijn:
- Gemorste wijn op een wit tafelkleed. Een ongeluk tijdens het eten stelt ons in staat om te observeren wanneer de wijn droogt door contact met de lucht, de verschillende stoffen waaruit het bestaat. Elk zal het wit van de stof in een andere toon of kleur verven en ze kunnen afzonderlijk worden geïdentificeerd, wat normaal gesproken onmogelijk zou zijn.
- Bloed Test. Chromatografie van bloedmonsters wordt vaak uitgevoerd om de daarin aanwezige stoffen te identificeren, die normaal gesproken niet waarneembaar zijn omdat het een zeer complex mengsel is. Om dit te doen, de kleur die het bloed reflecteert op een drager of onderworpen aan een licht specifiek.
- Urine testen. Net als bloed is urine een mengsel van verschillende verbindingen, sommige vaste stoffen en andere vloeistoffen, waarvan de aan- of afwezigheid details kan onthullen over hoe het lichaam werkt. Chromatografische scheiding kan worden uitgevoerd om ongebruikelijke residuen te detecteren, zoals bloed, zouten, glucose of illegale stoffen.
- Review van een plaats delict. Iets dat we vaak zien in films: onderzoekers nemen stoffen, vezels, stoffen of andere dragers en observeren de scheiding door hechting van de verschillende stoffen die erop worden gemorst, zoals sperma of bloed, zelfs als ze met het blote oog onopgemerkt zouden kunnen blijven.
- Sanitaire controles van voedsel. Ervan uitgaande dat specialisten in voedsel ken de reactie van voedselcomponenten wanneer ze worden onderworpen aan een chromatografisch spectrum, deze techniek kan worden gebruikt om in een monster te detailleren of er een of andere onjuiste substantie in zit, een product van microbiële agentia of een soort van vervuiling, voordat hij Product ga naar de markt en zet in risico de Gezondheid van de mensen.