منبع : وبلاگ اختصاصی مباحث برق


کروماتوگرافی تکنیک ساده ای برای جداسازی و خالص سازی ترکیبات مختلف است که کاربرد فوق العاده ای دارد.
کروماتوگرافی بر اصول کل پخش فاز بنیان نهاده شده است. به طور خلاصه، در این روش جریان یک فاز از کنار (یا از داخل) فاز ساکنی می گذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آن را به طور انتخابی خارج می کند. این خروج یک عمل تعادلی است و مولکول های اجزاء دوباره داخل فاز متحرک می شوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک می شوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با تفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک می شوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک می شوند.
به طور ساده می توان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محکم تر نگهدارد، در صد مولکول های جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر می شود. جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته می شود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت. بنابراین به طور متوسط مولکول های جزئی که با شدت کمتر نگه داشته می شوند، نسبت به مولکول های دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن می گذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمت های مختلف فاز ساکن (باند ها) منتقل می شوند.

فاصله باند ها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی می شود بستگی دارد. به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باند ها زیادتر خواهد شد. یادآور می شود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آن ها را به کمک پخش فاز تفکیک کرد. در صورتی که این ضرایب به هم نزدیک باشند، اجزای مربوط فقط به طور جزئی به باندهای جداگانه تفکیک می شوند. البته می توان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.
با توجه به نوع فاز متحرک می توان کروماتوگرافی را به ۲ دسته کلی گاز کروماتوگرافی و کروماتوگرافی مایع تقسیم کرد:
کروماتوگرافی ۴ نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند.
این انواع عبارتند از:
۱) کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)
۲) کروماتوگرافی ستون
۳) کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)
4) کروماتوگرافی کاغذی
کروماتوگرافی ستونی
در کروماتوگرافی ستونی جسم بین فاز هاى مایع و جامد پخش می شود. فاز ساکن جسم جامدی است و این جسم اجزای مایعی را که از آن می گذرد به طور انتخابی در سطح خود جذب می کند و آن ها را جدا می کند. اثر هایی که باعث جذب سطحی می شوند همان اثر هایی هستند که موجب جذب در مولکول ها می شوند. این اثر ها عبارتند از: جاذبه الکترواستاتیکی، ایجاد کمپلکس، پیوند هیدروژنی، نیروی واندروالس و غیره.

برای جدا کردن یک مخلوط با کروماتوگرافی ستونی، ستون را با جسم جامد فعالی (فاز ساکن) مانند آلومینا یا سیلیکاژل پر می کنند و کمی از نمونه مایع را روی آن می گذارند. نمونه ابتدا در بالای ستون جذب می شود. سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان می دهند. این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود می برد. ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط می توانند با سرعت های مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند. ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج می شود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن می شود.
اجزای تفکیک شده را می توان مجدداً به دو روش به دست آورد:
۱) مواد جامد ستون را می توان خارج کرد و قسمتی از آن را که حاوی باند مورد نظر است برید و با حلال مناسب استخراج کرد.
۲) چون باند ها با زمان های مختلفی خارج می شوند می توان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باند ها از انتهای آن خارج شوند و در ظرف جداگانه ای بریزند.
معمولاً روش دوم کاربرد بیشتری دارد.
در مورد اجسام رنگین می توان باند هایی را که به طرف پایین ستون می آیند مستقیماً مشاهده اما در مورد اجسام بی رنگ نمی توان تغییرات را مستقیماً مشاهده کرد. با این حال بسیاری از اجسام در هنگام تابش نور فرابنفش (ultraviolet) یا به اختصارUV ، فلوئورسانس پیدا می کنند و در چنین مواردی از این خاصیت جهت مشاهده باند ها استفاده می شود.کرد.
عمولاً برای پی بردن به جریان عمل کروماتوگرافی ستونی حجم های کوچک و ثابتی (مثلاً ۲۵ میلی لیتر) از محلول استخراج شده را جمع آوری می کنند. سپس حلال آن ها را تبخیر می کنند تا ببینند جسمی در آن ها وجود دارد یا خیر. گرچه ممکن است یک جسم در چند ظرف پخش شود، ولی اگر حجم هر جزء نسبتاً کم گرفته شود (مثلاً کمتر از ۱۰% حجم ستون) معمولاً باند های مختلف در ظروف مختلف جمع آوری می شوند. روش دیگری که برای پی بردن به وضع تفکیک مناسب است آن است که محلول استخراج شده در فاصله زمانی مختلف با کروماتوگرافی لایه نازک مورد بررسی قرار گیرد.
تعدادی از جاذب های جامدی که عموماً مصرف می شوند عبارتند از: آلومینا، سیلیکاژل، فلورسین، زغال چوب، منیزیم اکسید، کلسیم کربنات، نشاسته و شکر. معمولاً شیمیدان های آلی از آلومینا، سیلیکاژل و فلورسین بیشتر استفاده می کنند.
آلومینا ترکیب قطبی بسیار فعالی است که قدرت جذب زیادی دارد و به سه صورت موجود است: خنثی، شسته شده با اسید و شسته شده با باز. آلومینای بازی برای ترکیب های اسیدی و آلومینای اسیدی برای ترکیب های بازی قدرت تفکیک خوبی نشان می دهد. در ترکیب هایی که به شرایط اسیدی و بازی حساسیت دارند و واکنش شیمیایی دارند باید از آلومینای خنثی استفاده کرد. آلومینا با قطبیت زیادی که دارد ترکیب های قطبی را به شدت جذب می کند و در نتیجه ممکن است استخراج آن ها از ستون را مشکل کند. فعالیت (قدرت جذب) آلومینا را می توان با افزایش کمی آب کاهش داد، درجه فعالیت آلومینا با درصد وزنی آب موجود مشخص می شود.
سیلیکا ژل و فلورسین هم قطبی هستند ولی قطبیت آن ها از آلومینا کمتر است.
برای اینکه جاذب های جامد نیروی مؤثرتری داشته باشند، باید اندازه ذرات آن ها یکنواخت و سطح مخصوص آن ها زیاد باشد. چنین سطحی باعث تسریع تعادل جسم در دو فاز می شود. این حالت در ایجاد باند های باریک اهمیت دارد.
در تعیین شرایط یک تجربه کروماتوگرافی باید به ماهیت فاز مایع (حلال) مصرفی توجه کرد. حلال نیز می تواند در جسم جامد جذب شود و به این وسیله برای جذب مواضع جذبی که در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت کند. چنانچه حلال قطبی تر باشد و شدیدتر از اجزای مخلوط جذب شود، تقریباً تمام اجزاء در فاز مایع متحرک باقی می مانند و تفکیکی که در ضمن تجربه صورت می گیرد ناچیز خواهد بود. در نتیجه برای این که تفکیک خوب انجام شود باید قطبیت حلال استخراجی به طور قابل ملاحظه ای کمتر از اجزای مخلوط باشد. به علاوه باید اجزای مخلوط در حلال حل شوند، زیرا در غیر این صورت اجزا به طور دائم در فاز ساکن ستون جذب می شوند و در آن باقی می مانند. قدرت استخراجی حلال های مختلف (یعنی توانایی آن ها در انتقال یک جسم معین به پایین ستون) به ترتیب زیر از بالا به پایین زیاد می شود:
۱- هگزان
2- کربن تتراکلرید
3- تولوئن
4- بنزن
۵- دی متیل کلروکتان
۶- کلروفرم
۷- اتیل اتر
۸- اتیل استات

۹- استون

۱۰- پروپانول

۱۱- اتانول

۱۲- متانول

۱۳- آب

در یک کروماتوگرافی ستونی ساده نمونه را در بالای ستون می گذارند و در طول تفکیک از حلال واحدی استفاده می کنند. بهترین حلال انتخابی، حلالی است که بیشترین فاصله را در باند ها ایجاد کند. چون احتمالاً بهترین حلال در اثر تجربه بدست می آید، گاهی راحتتر است که در انتخاب حلال برای کروماتوگرافی ستونی از روش کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شود.

تعداد زیادی از تجربه های کروماتوگرافی لایه نازک را می توان با استفاده از حلال های مختلف، در زمان نسبتاً کوتاهی انجام داد. معمولاً بهترین حلال یا مخلوط حلالی که به این روش به دست می آید برای کروماتوگرافی ستونی مناسب است.

معمولاً از روشی که به استخراج تدریجی (یا جزء به جزء) معروف است استفاده می شود. در این روش برای ظهور کروماتوگرام از یک سری حلال هایی استفاده می کنند که قطبیت آن ها مرتباً رو به افزایش می رود. در شروع با یک حلال غیر قطبی (معمولاً هگزان) ممکن است یک باند به طرف پایین ستون حرکت کند و از آن خارج شود و در این حال باند های دیگر در نزدیکی ابتدای ستون باقی بمانند. سپس حلالی که قطبیت آن اندکی بیشتر است به کار می برند.

در حالت ایده آل باید یک باند دیگر خارج شود و در این حال بقیه باند ها در عقب آن باقی بمانند. چنانچه قطبیت حلال یکباره زیاد بالا رود، ممکن است تمام باند هایی که باقی مانده اند یکباره از ستون خارج شوند. بنابراین باید در هر مرحله قطبیت حلال به مقدار کم و با قاعده معینی افزایش یابد. بهترین راه انجام این کار آن است که از حلال های مخلوط استفاده شود و تعویض کامل حلال چندان مناسب نسیت.

ستونی که خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفکیک نمی کند. جسم پرشده باید همگن باشد و در آن هوای محبوس یا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازی ستون کروماتوگرافی

یک بورت ۵۰ میلی لیتری را در حالت عمودی به گیره ای ببندید. شیر بورت باید بسته باشد و چرب نشده باشد. بورت را با اتر نفت (۶۰-۳۰ درجه) تا نزدیکی درجه ۴۰ میلی لیتری آن پر کنید و به کمک یک لوله شیشه ای طویل کمی پشم شیشه را به انتهای بورت فرو برید. درون بروت به حدی شن بریزید تا ارتفاع ۱ سانتی متری بالای پشم شیشه را بپوشاند. پس از خروج کامل حباب های درون شن، در حالی که به آرامی به دیواره بورت ضربه می زنید ۱۵ گرم آلومینا را به داخل لوله بریزید. هنگام پایین رفتن آلومینا ستون را تکان دهید. این اعمال به پر شدن یکنواخت ستون کمک می کنند. جدار داخلی بورت را که آلومینا به آن چسبیده با اتر نفت اضافی بشویید. برای محافظت از آلومینای پر شده یک لایه ۱ سانتی متری شن در بالای ستون قرار دهید. شیر بورت را باز کنید و بگذارید تا حلال خارج شود و درست به بالای لایه شن بالایی برسد. حال ستون برای قرار دادن نمونه مخلوط مورد تفکیک آماده است.

انتخاب و ارسال - سونات