Müxtəlif birləşmələrin və maddələrin qarışıqlarının tərkibini təhlil etmək və xassələrini öyrənmək üçün çoxlu müxtəlif üsullar mövcuddur. Belə üsullardan biri xromatoqrafiyadır. Metodun ixtirasında və tətbiqində müəlliflik 20-ci əsrin əvvəllərində bitki piqmentlərinin ayrılmasını həyata keçirən rus botanik M. S. Tsvetə məxsusdur.
Metodun tərifi və əsasları
Xromatoqrafiya qarışığı (nümunəni) təşkil edən maddələrin mobil və stasionar fazaları arasında paylanmasına əsaslanan qarışıqları ayırmaq və onların komponentlərini təyin etmək üçün fiziki-kimyəvi üsuldur. Stasionar faza məsaməli bərk maddə - sorbentdir. O, həmçinin bərk bir səthə yığılmış maye film ola bilər. Mobil faza - eluent - stasionar faza boyunca hərəkət etməli və ya sorbent tərəfindən süzülərək onun içindən axmalıdır.
Xromatoqrafiyanın mahiyyəti ondan ibarətdir ki, qarışığın müxtəlif komponentləri mütləq müxtəlif xassələrlə, məsələn, molekulyar çəki, həllolma, adsorbsiya və s. ilə xarakterizə olunur. Buna görə də, mobil fazanın komponentlərinin - sorbatların stasionar ilə qarşılıqlı əlaqə sürətieyni deyil. Bu, stasionar fazaya nisbətən qarışığın molekullarının sürətlərinin fərqliliyinə gətirib çıxarır, nəticədə komponentlər sorbentin müxtəlif zonalarında ayrılır və cəmləşir. Onların bəziləri sorbentdən mobil faza ilə birlikdə ayrılır - bunlar saxlanılmayan komponentlər adlanır.
Xromatoqrafiyanın xüsusi üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, maddələrin mürəkkəb qarışıqlarını, o cümlədən oxşar xassələri olan qarışıqları tez bir zamanda ayırmağa imkan verir.
Xromatoqrafiya növlərinin təsnifatı üçün üsullar
Təhlildə istifadə olunan üsullar müxtəlif meyarlara görə təsnif edilə bilər. Belə meyarların əsas dəsti aşağıdakılardır:
- stasionar və mobil fazaların ümumi vəziyyəti;
- sorbent və sorbatların qarşılıqlı təsirinin fiziki və kimyəvi təbiəti;
- eluenti necə təqdim etmək və onu hərəkət etdirmək;
- stasionar fazanın yerləşdirilməsi üsulu, yəni xromatoqrafiya texnikası;
- xromatoqrafiya hədəfləri.
Bundan əlavə, üsullar sorbsiya prosesinin müxtəlif xarakterinə, xromatoqrafik ayırmanın texniki şərtlərinə (məsələn, aşağı və ya yüksək təzyiq) əsaslana bilər.
Gəlin yuxarıdakı əsas meyarlara və onlarla əlaqəli ən çox istifadə edilən xromatoqrafiya növlərinə daha yaxından nəzər salaq.
Eluent və sorbent birləşmə vəziyyəti
Bu əsasda xromatoqrafiya maye və qaza bölünür. Metod adları mobil mərhələnin vəziyyətini əks etdirir.
Maye xromatoqrafiyası istifadə olunan texnikadırmakromolekulyar birləşmələrin, o cümlədən bioloji əhəmiyyətli olanların qarışıqlarının ayrılması proseslərində. Sorbentin aqreqasiya vəziyyətindən asılı olaraq maye-maye və maye-bərk fazaya bölünür.
Qaz xromatoqrafiyası aşağıdakı növlərə aiddir:
- Kömür, silisium gel, seolitlər və ya məsaməli polimerlər kimi bərk sorbentdən istifadə edən qaz adsorbsiya (qaz-bərk faza). Bir inert qaz (arqon, helium), azot, karbon dioksid bir eluent kimi çıxış edir - ayrılacaq qarışığın daşıyıcısı. Qarışığın uçucu komponentlərinin ayrılması onların adsorbsiya dərəcəsinin müxtəlifliyinə görə həyata keçirilir.
- Qaz-maye. Bu vəziyyətdə stasionar faza bərk inert bazaya yığılmış maye filmdən ibarətdir. Nümunə komponentləri adsorbsiya və ya həll olma qabiliyyətinə görə ayrılır.
Qaz xromatoqrafiyası üzvi birləşmələrin qarışıqlarının təhlili üçün geniş istifadə olunur (onların parçalanma məhsullarından və ya qaz halında törəmələrindən istifadə etməklə).
Sorbent və sorbatların qarşılıqlı təsiri
Bu meyara görə belə növlər fərqləndirilir:
- Hərəkətsiz sorbent tərəfindən maddələrin adsorbsiya dərəcəsindəki fərqlərə görə qarışıqların ayrıldığı adsorbsiya xromatoqrafiyası.
- Paylanma. Onun köməyi ilə qarışığın komponentlərinin müxtəlif həllolma qabiliyyəti əsasında ayrılması həyata keçirilir. Həlletmə ya mobil və stasionar fazalarda (maye xromatoqrafiyasında), ya da yalnız stasionar fazada (qaz-mayedə) baş verir.xromatoqrafiya).
- Çöküntü. Bu xromatoqrafiya üsulu ayrılacaq maddələrin əmələ gələn çöküntülərinin müxtəlif həll qabiliyyətinə əsaslanır.
- İstisna və ya gel xromatoqrafiyası. Bu, molekulların ölçü fərqinə əsaslanır, buna görə onların sorbentin məsamələrinə, yəni gel matrisi adlanan məsamələrə nüfuz etmək qabiliyyəti dəyişir.
- Affin. Ayrılmış çirklərin stasionar fazada inert daşıyıcı ilə kompleks birləşmə əmələ gətirən liqandla biokimyəvi qarşılıqlı təsirinin xüsusi növünə əsaslanan bu xüsusi üsul. Bu üsul zülal-fermentlərin qarışıqlarını ayırmaqda effektivdir və biokimyada geniş yayılmışdır.
- İon mübadiləsi. Nümunə ayırma faktoru kimi bu üsul qarışığın komponentlərinin stasionar faza (ion dəyişdirici) ilə ion mübadiləsi qabiliyyətinin fərqindən istifadə edir. Proses zamanı stasionar fazanın ionları eluentin tərkibindəki maddələrin ionları ilə əvəz olunur, sonuncunun isə ion dəyişdiriciyə müxtəlif yaxınlığına görə onların hərəkət sürətində fərq yaranır və beləliklə qarışıq ayrılır. Stasionar faza üçün ən çox ion dəyişdirici qatranlar istifadə olunur - xüsusi sintetik polimerlər.
İon dəyişdirici xromatoqrafiyanın iki variantı var - anion (mənfi ionları saxlayır) və kationik (müvafiq olaraq müsbət ionları saxlayır). Bu üsul son dərəcə geniş istifadə olunur: elektrolitlərin, nadir torpaq və transuran elementlərinin ayrılması, suyun təmizlənməsi, dərmanların təhlili.
Texnika üsullarında fərq
Nümunənin stasionar fazaya nisbətən hərəkət etməsinin iki əsas yolu var:
- Sütun xromatoqrafiyası ayırma prosesini xüsusi qurğuda - xromatoqrafik kolonda - boruda həyata keçirir, onun daxili boşluğuna daşınmaz sorbent yerləşdirilir. Doldurma üsuluna görə, sütunlar iki növə bölünür: qablaşdırılmış (sözdə "qablaşdırılmış") və kapilyar, içərisində bərk sorbent təbəqəsi və ya stasionar fazanın maye filmi səthə tətbiq olunur. daxili divar. Paketlənmiş sütunlar müxtəlif formalara malik ola bilər: düz, U-şəkilli, spiral. Kapilyar sütunlar spiralvaridir.
- Planar (planar) xromatoqrafiya. Bu halda, stasionar faza üçün daşıyıcı kimi xüsusi kağız və ya boşqab (metal, şüşə və ya plastik) istifadə edilə bilər, bunun üzərinə nazik bir sorbent təbəqəsi qoyulur. Bu halda, xromatoqrafiya üsulu müvafiq olaraq kağız və ya nazik qatlı xromatoqrafiya adlanır.
Xromatoqrafik sütunların təkrar istifadə edildiyi sütun metodundan fərqli olaraq, planar xromatoqrafiyada sorbent təbəqəsi olan istənilən daşıyıcıdan yalnız bir dəfə istifadə oluna bilər. Ayırma prosesi boşqab və ya kağız vərəqi eluentlə konteynerə batırıldıqda baş verir.
Eluentin tətbiqi və ötürülməsi
Bu amil qarışığın ayrılması zamanı əmələ gələn xromatoqrafik zonaların sorbent təbəqəsi boyunca hərəkətinin xarakterini müəyyən edir. Aşağıdakı elüent çatdırılma üsulları var:
- Ön. Bu üsul ən sadədiricra texnikası. Mobil faza birbaşa sorbentlə doldurulmuş sütuna davamlı olaraq qidalanan nümunənin özüdür. Bu vəziyyətdə, digərlərindən daha pis adsorbsiya olunan ən az saxlanılan komponent sorbent boyunca digərlərindən daha sürətli hərəkət edir. Nəticədə, yalnız bu ilk komponent təmiz formada, sonra komponentlərin qarışıqlarını ehtiva edən zonalar təcrid edilə bilər. Nümunə paylanması belə görünür: A; A+B; A+B+C və s. Buna görə də frontal xromatoqrafiya qarışıqları ayırmaq üçün faydalı deyil, lakin təcrid olunacaq maddənin aşağı tutma qabiliyyətinə malik olması şərti ilə müxtəlif təmizləmə proseslərində effektivdir.
- Yerdəyişmə üsulu onunla fərqlənir ki, ayrılacaq qarışığa daxil olduqdan sonra sütuna xüsusi yerdəyişdiricisi olan elüent verilir - qarışığın hər hansı bir komponentindən daha çox sorulma qabiliyyəti ilə xarakterizə olunan maddə. Ən çox saxlanılan komponenti sıxışdırır, o da növbətisini sıxışdırır və s. Nümunə yerdəyişmə sürəti ilə sütun boyunca hərəkət edir və bitişik konsentrasiya zonalarını əmələ gətirir. Bu tip xromatoqrafiya ilə hər bir komponent ayrı-ayrılıqda sütunun çıxışında maye şəklində əldə edilə bilər.
- Eluent (inkişaf edən) üsulu ən çox yayılmışdır. Yerdəyişmə metodundan fərqli olaraq, bu halda eluent (daşıyıcı) nümunə komponentlərindən daha aşağı sorbativliyə malikdir. Davamlı olaraq sorbent təbəqədən keçirilir, yuyulur. Dövri olaraq, hissələrdə (pulslar) ayrılacaq qarışıq eluent axınına daxil edilir, bundan sonra təmiz elüent yenidən qidalanır. Yuyularkən (elüsyon) komponentlər ayrılır,üstəlik, onların konsentrasiya zonaları eluent zonalarla ayrılır.
Eluent xromatoqrafiyası analiz edilən maddələrin qarışığını demək olar ki, tamamilə ayırmağa imkan verir və qarışıq çoxkomponentli ola bilər. Həmçinin, bu metodun üstünlükləri komponentlərin bir-birindən təcrid olunması və qarışığın kəmiyyət analizinin sadəliyidir. Dezavantajlara eluentin yüksək istehlakı və sütun çıxışında ayrıldıqdan sonra nümunə komponentlərinin aşağı konsentrasiyası daxildir. Eluent üsulu həm qaz, həm də maye xromatoqrafiyada geniş istifadə olunur.
Məqsədlərdən asılı olaraq xromatoqrafik proseslər
Xromatoqrafiya məqsədlərindəki fərq analitik, preparativ və sənaye kimi metodları ayırmağa imkan verir.
Analitik xromatoqrafiya vasitəsi ilə qarışıqların keyfiyyət və kəmiyyət analizi aparılır. Nümunə komponentlərini təhlil edərkən, xromatoqrafın sütununu tərk edərkən, onlar detektora - eluentdə bir maddənin konsentrasiyasının dəyişməsinə həssas olan cihaza gedirlər. Nümunənin sütuna daxil edildiyi andan detektorda maddənin maksimum pik konsentrasiyasına qədər keçən vaxt saxlama müddəti adlanır. Sütun temperaturu və eluent sürətinin sabit olması şərtilə, bu qiymət hər bir maddə üçün sabitdir və qarışığın keyfiyyət təhlili üçün əsas rolunu oynayır. Kəmiyyət təhlili xromatoqramda fərdi zirvələrin sahəsini ölçməklə həyata keçirilir. Bir qayda olaraq, eluent üsulu analitik xromatoqrafiyada istifadə olunur.
Hazırlayıcı xromatoqrafiyanın məqsədi qarışıqdan təmiz maddələri təcrid etməkdir. Hazırlayıcı sütunlar daha böyükdürdiametri analitikdən daha çoxdur.
Sənaye xromatoqrafiyası, ilk növbədə, müəyyən bir istehsalda lazım olan böyük miqdarda təmiz maddələr əldə etmək üçün istifadə olunur. İkincisi, texnoloji proseslər üçün müasir nəzarət və tənzimləmə sistemlərinin mühüm hissəsidir.
Sənaye xromatoqrafı bu və ya digər komponentin konsentrasiyası şkalasına malikdir və sensor, həmçinin nəzarət və qeydiyyat sistemləri ilə təchiz olunub. Nümunələr müəyyən tezlikdə avtomatik olaraq belə xromatoqraflara çatdırılır.
Çoxfunksiyalı Xromatoqrafiya Avadanlığı
Müasir xromatoqraflar müxtəlif sahələrdə və müxtəlif məqsədlər üçün istifadə oluna bilən mürəkkəb yüksək texnologiyalı cihazlardır. Bu cihazlar mürəkkəb çoxkomponentli qarışıqları təhlil etməyə imkan verir. Onlar geniş spektrli detektorlarla təchiz olunub: istilik keçiriciliyi, optik, ionlaşma, kütləvi spektrometrik və s.
Bundan əlavə, müasir xromatoqrafiya xromatoqramların təhlili və emalı üçün avtomatik idarəetmə sistemlərindən istifadə edir. Nəzarət kompüterdən və ya birbaşa cihazdan həyata keçirilə bilər.
Belə qurğuya misal olaraq "Crystal 5000" çoxfunksiyalı qaz xromatoqrafını göstərmək olar. Dörd dəyişdirilə bilən detektor dəsti, sütun termostatı, elektron təzyiq və axına nəzarət sistemləri və qaz klapan nəzarətləri var. Müxtəlif problemləri həll etmək üçün cihaz varhəm qablaşdırılmış, həm də kapilyar sütunları quraşdırmaq imkanı.
Xromatoqraf tam funksiyalı klaviatura və idarəetmə displeyi və ya (başqa modifikasiyada) fərdi kompüterdən istifadə etməklə idarə olunur. Bu yeni nəsil cihaz istehsalda və müxtəlif tədqiqat laboratoriyalarında effektiv şəkildə istifadə edilə bilər: tibbi, məhkəmə-tibbi, ekoloji.
Yüksək təzyiqli xromatoqrafiya
Maye sütun xromatoqrafiyasının aparılması prosesin kifayət qədər uzun sürməsi ilə xarakterizə olunur. Maye eluentin hərəkətini sürətləndirmək üçün təzyiq altında sütuna mobil fazın tədarükü istifadə olunur. Bu müasir və çox perspektivli üsul yüksək performanslı maye xromatoqrafiya (HPLC) metodu adlanır.
HPLC maye xromatoqrafının nasos sistemi sabit sürətlə eluent verir. İnkişaf etmiş giriş təzyiqi 40 MPa-a çata bilər. Kompüter idarəetməsi verilmiş proqrama uyğun olaraq mobil fazanın tərkibini dəyişməyə imkan verir (bu elüsyon üsulu gradient adlanır).
HPLC sorbent və sorbatın qarşılıqlı təsirinin təbiətindən asılı olaraq müxtəlif üsullardan istifadə edilə bilər: paylanma, adsorbsiya, ölçülərin çıxarılması, ion mübadiləsi xromatoqrafiyası. HPLC-nin ən çox yayılmış növü qütb (sulu) mobil faza ilə silisium gel kimi qeyri-qütb sorbentin hidrofobik qarşılıqlı təsirinə əsaslanan tərs fazalı üsuldur.
Metod ayırma, analiz,qaz halına çevrilə bilməyən, uçucu olmayan, termal cəhətdən qeyri-sabit maddələrin keyfiyyətinə nəzarət. Bunlar aqrokimyəvi maddələr, dərmanlar, qida komponentləri və digər mürəkkəb maddələrdir.
Xromatoqrafiya tədqiqatlarının əhəmiyyəti
Xromatoqrafiyanın müxtəlif növləri müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunur:
- qeyri-üzvi kimya;
- neft-kimya və mədənçilik;
- biokimya;
- tibb və əczaçılıq;
- qida sənayesi;
- ekologiya;
- kriminologiya.
Bu siyahı natamamdır, lakin maddələrin xromatoqrafik təhlili, ayrılması və təmizlənməsi üsulları olmadan edə bilməyən sənaye sahələrini əhatə edir. Elmi laboratoriyalardan tutmuş sənaye istehsalına qədər xromatoqrafiyanın tətbiqinin bütün sahələrində informasiyanın emalı, idarə edilməsi və mürəkkəb proseslərə nəzarət üçün müasir texnologiyalar tətbiq olunduqca bu üsulların rolu daha da artır.
