Vă explicăm ce este cromatografia, cum este folosită pentru a separa amestecurile, care sunt fazele sale, ce tipuri există și exemple.
Ce este cromatografia?
Cromatografia este a metoda de separare a amestecurilor complex, care este utilizat pe scară largă în diferite ramuri ale ştiinţă. Poate fi folosit pentru a cuantifica, identifica și separa componentele unui amestec. Pentru a face acest lucru, folosește principiul retenției selective, care constă în comportamentul diferit al componentelor a amestec pe un suport specific (cum ar fi o hârtie, un gaz, un lichid, o rășină) și o fază lichidă sau gazoasă care curge prin suport.
În acest fel, cromatografia utilizează diverse tehnici care profită de diferențele în rata de retenție a fiecărei componente și le poate separa, identifica și cuantifica.
În multe cazuri cheia adsorbţie (diferit de absorbţie, care se referă la difuzia unei componente de la o fază la alta), concept care se referă la procesul prin care particulele sunt reținute pe o suprafață. În funcție de diferența dintre ratele de adsorbție pe un suport și afinitatea pentru acest suport a componentelor amestecului, acestea pot fi separate și apoi cuantificate sau identificate.
În general, toate tipurile de cromatografie depind de un număr de instrumente, compuși chimici și hotărâtă tehnologie. Din acest motiv, este important să cunoaștem câteva concepte pentru a înțelege funcționarea tehnicilor cromatografice:
- Faza stationara. Este o substanță care rămâne imobilă în timp ce cromatografia rulează.
- Faza mobila. Este substanța care se mișcă în timpul cromatografiei. Poate fi un lichid sau un gaz. Proba care conține analitul este administrată în faza mobilă.
- analiți. Sunt substanțele care urmează să fie separate, cuantificate și/sau identificate prin cromatografie, adică sunt substanțele care urmează să fie analizate.
- Spectacole. Este amestecul de analizat. Acesta poate fi alcătuit din unul sau mai mulți analiți și alte componente care ar putea să nu prezinte interes, din care analiții vor fi separați.
- Timp de așteptare. Este timpul necesar unui analit pentru a trece de la coloana sau sistemul prin care trece faza mobilă, la detector (echipament care poate da un semnal de detecție folosind o anumită proprietate a analitului).
- Selectivitate. Este capacitatea de a diferenția fiecare componentă din amestec.
- Eluent De asemenea, se referă la faza mobilă atunci când iese din coloana cromatografică.
Metoda cromatografică constă în inocularea unei probe în fază staționară sau fază mobilă (în funcție de tipul de tehnică cromatografică). Atunci, dacă, de exemplu, faza mobilă este cea care conține proba, aceasta trece printr-o anumită fază staționară.
Separarea analiților va depinde de afinitatea fiecăruia dintre componente atât pentru faza staționară, cât și pentru faza mobilă. În funcție de natura lor, unii substante vor tinde să se deplaseze cu faza mobilă iar altele să rămână în faza staționară.
Tipuri de cromatografie
În funcție de tehnologia utilizată, natura suportului (faza staționară) și substanța mobilă (faza mobilă), se pot diferenția următoarele tipuri de cromatografie:
- Cromatografia pe hârtie. Faza staționară este formată dintr-o bandă de hârtie de filtru. Proba de analizat este plasată ca o picătură pe un capăt al hârtiei. Apoi banda de hârtie este scufundată într-un recipient în care se află faza mobilă, ținând cont de faptul că capătul în care este plasată proba este în partea de jos a hârtiei. Faza mobilă se ridică prin capilaritate, trăgând cu ea proba și separând fiecare componentă în funcție de afinitatea sa pentru faza staționară. Acest tip de cromatografie este utilizat în principal atunci când fiecare componentă a probei are a culoare diferite, atunci puteți vedea afișarea culorilor pe hârtie pentru a le identifica.
- Cromatografia în strat subțire. Funcționarea acestei tehnici este similară cu cea a cromatografiei pe hârtie, dar în acest caz faza staționară se construiește prin depunerea unei rășini polare (aproape întotdeauna silicagel) pe o placă de sticlă sau aluminiu. O anumită cantitate din probă este plasată la 1 cm de marginea inferioară a plăcii. Aceasta placa este apoi scufundata, tinand cont ca capatul care contine proba trebuie sa fie jos, intr-un recipient care contine faza mobila. Faza mobilă se ridică prin acțiune capilară, separând componentele probei.
- Cromatografia pe coloană. Faza staționară este plasată în interiorul unei coloane care poate fi din sticlă sau oțel inoxidabil, printre alte materiale. Faza mobilă poate fi lichidă sau gazoasă. Proba este plasată în partea de sus a coloanei și lăsată să coboare cu faza mobilă folosind gravitatie. Astfel, cromatografia pe coloană poate fi clasificată astfel:
- Cromatografia solid-lichid. Faza staționară este solid iar mobilul este lichid.
- Cromatografia lichid-lichid. Ambele faze sunt lichid.
- Cromatografia lichid-gaz. Faza staționară este lichidă, iar faza mobilă este sifon.
- Cromatografia solid-gaz. Faza staționară este solidă, iar cea mobilă este gazoasă.
Pe de altă parte, ținând cont de tipul de interacțiune a analitului între faza staționară și cea mobilă, avem următoarele tipuri de cromatografie:
- Cromatografia de adsorbție. În acest tip de cromatografie, faza staționară este solidă, în timp ce faza mobilă este lichidă. Substanța care formează faza staționară poate fi alumina (Al2O3), silice (SiO2) sau rășini schimbătoare de ioni (matrici care au situsuri active electrostatic, datorită cărora analitul este reținut în ele prin interacțiune electrostatică). Faza mobilă poate fi formată din a solvent sau un amestec de solvenți. Unele componente ale amestecului vor fi reținute cu o forță mai mare decât altele, în acest fel se produce separarea.
- Cromatografia de partiție. Apare atunci când separarea analiților din amestec are loc datorită diferențelor de solubilități sau polarități ale acestora între faza staționară și faza mobilă, ambele faze fiind lichide nemiscibile. Tehnologia fazelor staționare a avansat și există deja varietăți de lichide încorporate în solide și rășini care sunt folosite în acest scop. În acest sens, există două tipuri de cormatografie în funcție de polaritatea fazei staționare și a fazei mobile:
- In faza normala. Faza staționară este polară, iar faza mobilă este apolară.
- În fază inversă. Faza staționară este apolară, iar faza mobilă este polară.
- Cromatografia cu schimb de ioni. Când faza staționară este solidă și are grupări funcționale ionizabile, adică încărcate, care sunt capabile să-și schimbe sarcina cu analitul. Se poate clasifica in:
- Cromatografia cu schimb de cationi. Faza staționară conține grupe funcționale încărcate negativ, prin urmare reține cationi (încărcate pozitiv).
- Cromatografia de schimb anionic. Faza staționară conține grupe funcționale încărcate pozitiv, reținând astfel anionii (încărcați negativ).
- Cromatografia de excludere a mărimii. Faza staționară este un material poros prin care analiții eluează, în funcție de dimensiunile acestora. În acest tip de cromatografie nu există niciun tip de interacțiune fizică sau chimică între analiți și faza staționară. Analiții mai mari eluează mai întâi, adică nu sunt reținuți în faza staționară. În timp ce analiții mai mici sunt prinși în porii fazei staționare și o părăsesc pe măsură ce trece faza mobilă (lichid).
Cu avansul de cunoştinţe si tehnologie, tehnicile cromatografice erau in curs de perfectionare si de fiecare data s-a putut separa, identifica si cuantifica mai precis substantele prezente intr-un amestec. Două exemple de cromatografie avansată sunt HPLC (High Performance Liquid Chromatography) și GC (Gaz Chromatography).
- HPLC. Constă într-un tip de cromatografie pe coloană, dar a cărei fază mobilă este pompată la presiuni mari prin faza staționară din interiorul coloanei. Aplicarea unei presiuni mari reduce difuzia analiților prin faza staționară, obținându-se astfel rezultate mai bune, pe lângă reducerea timpilor de lucru.
- GC. Faza mobilă este un gaz, iar faza staționară poate fi solidă sau lichidă. Proba se volatilizează înainte de a o injecta în coloana cromatografică, deoarece trebuie să fie gazoasă pentru ca gazul purtător să o transporte.
Exemple de cromatografie
Câteva exemple de zi cu zi de aplicare a cromatografiei sunt:
- Vin vărsat pe o față de masă albă. Un accident la ora cinei ne va permite să observăm, când vinul se usucă prin contact cu aer, diferitele substante care o compun. Fiecare va vopsi albul țesăturii într-un ton sau culoare diferită și pot fi identificate separat, ceea ce în mod normal ar fi imposibil.
- Test de sange. Cromatografia probelor de sânge este adesea efectuată pentru a identifica substanțele conținute în acesta, care sunt în mod normal imperceptibile, deoarece este un amestec foarte complex. Pentru a face acest lucru, culoarea pe care sângele o reflectă pe un suport sau supusă a ușoară specific.
- Teste de urină. Ca și sângele, urina este un amestec de diverși compuși, unele solide și alte lichide, a căror prezență sau absență poate dezvălui detalii despre modul în care funcționează organismul. Separarea cromatografică poate fi efectuată pentru a detecta reziduuri neobișnuite, cum ar fi sânge, săruri, glucoză sau substanțe ilegale.
- Revizuirea scenei crimei. Ceva ce vedem des în filme: cercetătorii iau țesături, fibre, țesături sau alte suporturi și observă separarea prin aderență a diferitelor substanțe vărsate pe ele, precum materialul seminal sau sângele, chiar și atunci când cu ochiul liber ar putea trece neobservate.
- Verificări sanitare ale alimentelor. Presupunând că specialiştii în alimente cunoașteți reacția componentelor alimentelor atunci când sunt supuse unui spectru cromatografic, această tehnică poate fi folosită pentru a detalia într-o probă dacă există un tip de substanță necorespunzătoare în ele, un produs al agenților microbieni sau un tip de poluare, înaintea lui produs mergeți la piață și puneți risc cel Sănătate de la oameni.