کروماتو گرافی :

کروماتوگرافی را به علت اینکه دربرگیرنده سیستم‌ها و تکنیک‌های مختلفی است نمی‌توان به طورمشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها برمبنای کروماتوگرافی و بر روی مخلوط‌هایی از مواد بی‌رنگ از جملهگازها صورت می‌گیرد.

کروماتوگرافی راهی است برایتشخیص اجزا در ابعاد نانومتری،با دقتی در حد و اندازه? مولکولی و مدتها پیش از شکل گیریفناوری نانو، برای شناسایی مواد به کار میرفت. اگر چند مولکول با هم داشته باشیم،کروماتوگرافی تشخیص میدهد غلظت آنها چقدر است.
اساس کارکروماتوگرافی جداسازی اجزایمخلوط با استفاده از سرعت متفاوت حرکت مولکولهای مختلف در محیط یکسان و باانرژی اولیه? مشابه است.
دستگاههای کروماتوگرافی پیشرفته، میلیونها مولکول مختلف رادر یک میلیمتر مخلوط بهراحتی شناسایی می‌کنند و پژوهشگران فناوری نانومی‌توانند به کمک این روشها قسمت عمده‌ای از مشکلات خود را در شناسایی موادمورداستفاده رفعکنند.
کروماتوگرافی به عنوان یکی ازروشهای آزمایشیِ کارآمد درنانو فناوری، شامل چند روش است: کروماتوگرافی کاغذی، کروماتوگرافی ژلیوکروماتوگرافی گازی از جملهروشهایی هستند که در اینجا با آنها آشنا می‌شویم. دقتکنید که زمان، عامل کنترل ما بر انتخاب ذراتی است کهبا سرعتهای مختلف در محیطکروماتوگرافی توزیع مکانی می‌‌یابند.

? ریشه? لغویِ کروماتوگرافی
در زبان یونانی chroma به معنی رنگو grophein به معنی نوشتن است.

? اطلاعات اولیه
کروماتوگرافی پُرکاربرد ترین شیوه? جداسازی تجزیه‌ایاست که در تمام شاخه‌های علوم بهکار میرود. کروماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی راشاملمی‌شود و امکان می‌دهد تااجزای سازنده? نزدیک به همِ مخلوط‌های کمپلکس را جدا،منزوی و شناسایی کند. بسیاری از این جداسازی‌ها بهروش‌های دیگر نا‌ممکن است.

? سیر تحولی رشد
اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال1903توسط میخائیل سوئت ابداع و نام‌گذاری شد. او از این روش برای جداسازی موادرنگی استفاده کرد.ریچارد لارنس وجان آرچر در سال1952به پاساکتشافاتشان در زمینه? کروماتوگرافی جایزه? نوبل گرفتند.

? توصیف کروماتوگرافی
کروماتوگرافی را به علت اینکهدربرگیرنده سیستم‌ها وتکنیک‌های مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلبجداسازی‌هابر مبنایکروماتوگرافی و بر روی مخلوط‌هایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازهاصورت می‌گیرد.
کروماتوگرافی متکی بر حرکت نسبی دو فاز است. یکی از این فازهابدون حرکت است و فاز ساکن نامیدهمی‌شود و دیگری را فاز متحرک می‌نامند. اجزای یک مخلوط به وسیله? جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکنعبور داده می‌شوند و جداسازی براختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استواراست.

? مثال
اگر به طورسادهبخواهیم عمل کروماتوگرافی را انجام دهیم، یک لیوان حاوی آب رابرمی?داریم و یک قطرهجوهر در آن میچکانیم. سپس تکه?کاغذی را برمیداریم و قسمتی از آن را در لیوانآب قرار میدهیم. پس از مدتی مشاهده میشود که جوهر از کاغذ بالا میرود و پخش میشود.

? روش‌های کروماتوگرافی
روش‌های کروماتوگرافی، بر حسب ماهیتفازمتحرک و سپس بر حسب ماهیتفاز ساکن، ممکن است جامد، مایع و گاز باشند. بدین ترتیب،فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می‌شود. باید گفت که اگر فاز ساکن،مایعباشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

? انواع کروماتوگرافی
هر یک از4نوع اصلیکروماتوگرافی انواع مختلفی دارد:
? کروماتوگرافی مایع ـجامد
? کروماتوگرافی جذب سطحی
? کروماتوگرافی لایه? نازک
? کروماتوگرافیتبادل یونی
? کروماتوگرافیژلی
? کروماتوگرافی گاز ـ جامد
? کروماتوگرافی مایع ـمایع
? کروماتوگرافی تقسیمی
? کروماتوگرافی کاغذی
? کروماتوگرافی گازـ مایع
? کروماتوگرافی ستونموئین

? مزیت روش?هایکروماتوگرافی
روشهای کروماتوگرافی می‌توانند جداسازی‌هایی را که بهروشهایدیگر خیلیمشکلاند، به انجام برسانند. زیرا اختلاف جزئی موجود در رفتارجزئیاجسام، در جریان عبور آنهااز یک سیستمِ کروماتوگرافی چند برابر می‌شود.
هرچه این اختلاف بیشتر شود، قدرتجداسازی بیشتر و برای انجام جداسازی نیاز کمتری به وجوداختلافات دیگر خواهد بود.
مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که به?آسانی می‌توان به آن دست یافت. با وجود اینکه ممکناست چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد، ولی یک جداسازی کروماتوگرافیمی‌تواند در عرض چند دقیقه یاچند ساعت انجام گیرد.
یکی از مزایای برجسته?روشهای کروماتوگرافیاین است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه? موادجداشونده به وسیله? این روش‌هادر مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.
مزیت دیگرروش‌های کروماتوگرافی این است کهتنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است. به اینعلت،روش?ای تجزیه‌ای مربوط به جداسازی کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکروو نیمه میکرو انجامگیرند.
روش‌های کروماتوگرافی ساده، سریع و وسایل مورد لزومآنهاارزان هستند. اجزایمخلوطهای پیچیده را به کمک این روشها میتوان از یکدیگر جداکرد.

? انتخاب بهترین روشکروماتوگرافی
انتخاب نوع روشکروماتوگرافی بجز درموارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی گازها) عموماً تجربی است. زیراهنوز هیچ راهی برایپیش‌بینی بهترین روش برای جداسازی اجسام، مگر در چند مورد سادهوجود ندارد.
در ابتداروش‌های ساده‌تری مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. در صورتی که با اینروشها مستقیماً قادر به جداسازی باشند،جداسازی را باید به وسیله? آنها صورت داد. در غیراین صورت، از روش‌های پیچیده‌تراستفاده می‌شود.
کروماتوگرافی مایع باکارایی بالا (HELC)، وقتی کهروش‌هایساده فاقد کارایی لازمهستند، می‌تواند جوابگو باشد.

کروماتوگرافی روش جزء به جزء کردن یک مخلوط براساس قطبیت مولکول ها می باشد.کروماتوگرافی شامل یک فاز متحرک(مخلوط) می باشد که می خواهیم جداسازی نماییم واین مخلوط دریک مایع ویا گاز حل شده است و ازروی یک فاز ساکن عبور می نماید اجسام موجود در مخلوط به علت قطبیت متفاوت با سرعت های مختلف ازروی فاز ساکن می گذرند .

سرعت حرکت هر جزء درمخلوط به چند عامل قطبیت بستگی دارد که مهمترین آنها یک جسم قطبی هم به حلال وهم به فازساکن جاذبه دارد جسمی که کند تر حرکت می کند بیشترین جاذبه رانسبت به فاز ساکن دارد.

کروماتوگرافی انواع گوناگون دارد ازجمله :

1- کروماتوگرافی ستونی :که برای جداسازی های فوق العاده حساس مانند جداسازی ویتامین ها ? پروتئین ها ? وهورمون هابه کار می رود. که باروش های دیگربه آسانی جدا سازی نمی شوند. در این روش فاز ساکن شامل یک ستون شیشه ای یا پلاستیکی است. که باماده ای نظیر آلومینیم اکسید ? کلسیم کربنات? منیزیم کربنات? زغال فعال شده? خاک رس? ژل ها و یا بسیاری ازترکیبات آلی دیگر پر شده است. اندازه ذرات فازساکن درگستره( 150 تا 200μm ) می باشد. فاز متحرک شامل مخلوط همراه بایک حلال مناسب است که ازبالای ستون اضافه می شود .

2-کروماتوگرافی یونی : دراین مورد ستون رااز رزین تبادل یون پر می کنند. بابه کاربردن رزین مناسب می توان یون های مثبت ویون های منفی راازهم جدانمود .

3- کروماتوگرافی کاغذی : دراین روش به جای ستون شیشه ای از نوارهای کاغذی درظرف سربسته استفاده می شود قطره ای ازمخلوط رابرروی کاغذ گذاشته وانتهای کاغذرادرحلال مناسب قرار می دهند حلال براساس خاصیت موئینگی درکاغذ نفوذ نموده وباعث جداسازی اجزاء مخلوط می شود بردیدن چگونگی این نوع کروماتوگرافی دراینجا کلیک نمایید.

4- کروماتوگرافی لایه نازک: این تکنیک که غالبا درجداسازی مخلوطهای مواد زیست شناختی مختلف به کار می رود بعضی ازتکنیک واصول به کاررفته درکروماتوگرافی ستونی وکاغذی باهم تلفیق شده است .

5- کروماتوگرافی گازی : یک تکنیک کروماتوگرافی برای تجزیه مایعات فرارومخلوط هایی ازگازها و بخارات می باشد گازهایی که باید تفکیک شوند همراه با یک گاز بی اثر نظیر هلیم درفاز متحرک حمل می شود

روشهای کروماتوگرافی:

دسته ای از روشهای جداسازی هستند که برای جداسازی اجزای نمونه بکار می روند.در این روشها نمونه بین دو فاز مختلف توزیع می شد و در اثر رقابتی که بین فازها برای نمونه وجود دارد عمل جداسازی صورت میگیرد.
نمونه معمولا روی فاز ساکن قرار میگیرد و فاز متحرک از روی فاز ساکن حرکت کرده می خوهد نمونه را با خود ببرد اما فاز ساکن نمی گذارد. رقابت بوجود امده مبنای جداسازیست.
فاز ساکن می تواند جامع یا مایع و فاز متحرک می تواند گاز یا مایع باشد
فاز ساکن در حالت جامد باید دارای سطح وسیع باشد. در حات مایع انرا بر سطح یک جامد بی اثر پوشش می دهند.
سمت راست جامد و سمت چپ مایع است
مکانیسم کروماتوگرافی را فاز ساکن تعیین می کند.اگر فاز ساکن جامد باشد مکانیسم جدب سطحی است و اگر مایع باشد مکانیسم تفکیکیست(نمونه بین فاز ساکن و متحرک تقسیم می شد)
کروماتوگرافی به صورت زیر طبقه بندی می شود
زرد رنگ جذب سطحی/قرمز رنگ تفکیکی/ابی مکانیسم تعویض یون

کاغذی paper :
ابتدا روی کاغذ مخصوص خطی رسم کرده و یک نقطه از ماده ی مورد نظر روی خط قرار می دهیم(نقطه ی بنفش رنگ)که بهتر است تا حد ممکن کوچک باشدسپس کاغذ را به صورت عمودی در ظرفی حاوی حلال قرار میدهیم.حلال به ارامی از کاغذ بالا میرود. در کروماتو گرافی کاغذی فاز ساکن اب است نه کاغذ(مایع-مایع). فاز ساکن فاز تعیین کننده است که یا اجازه ی حرکت به نمونه می دهد یا نمی دهد و این همان عامل جداسازیست. میزان حرکت لکه ها می تواند اساس اندازه گیری یا شناسایی باشد. برای تشخیص اینکه کدام ماده A است و کدام B از یک سری استاندارد استفاده میشود به شرط انکه بدانیم A وB به کدام دسته از ترکیبات (امینو اسید و...) تعلق دارند.
ظاهر کردن لکه:
اگر لکه رنگی باشد راحت دیده میشود اما اگر بیرنگ باشد باید از روشهای زیر استفاده کرد

1-معرفهای شیمیایی: وجود ماده را مشخص میکنند اما باعث میشوند ماده تخریب یا عوض شود مثلا برای اسیدهای امینه از ترکیبات نینهیدرین استفاده می شود که با انها کمپلکس رنگی میدهد


2-لامپ uv : برخی موادفلورسانس میکنند اما اگر ماده فلورسانس نداشت از کاغذ فلورسانس استفاده میکنند به این ترتیب قسمتهایی که لکه وجود دارد فلورسانس نیست. میتوان لکه را مشخص کرد (دور ان خط میکشند) در این روش ماده هم از بین نمی رود

می توان لکه را برید و بعد در حلال انداخت تا ماده در ان حل شود و بعد اقدام به شناسایی ماده کرد البته در این صورت به ماده ی زیادی نیاز دارین و علاوه بر این یافتن حلال مناسب سخت است و حتی گاهی تا 50 سیستم را باید امتحان کرد.

لایه نازک:
عملیات کروماتوگرافی لایه نازک مانند کاغذ است.
فاز ساکن یک جامد است که به صورت یک لایه ی نازک روی یک صفحه ی فلزی یا شیشه ای قرار گرفته است. این فاز ساکن می تواند سیلیکاژل (SiO2 هیدراته) , الومینا (Al2O3), ÷لی مر و ... باشد
حسن این روش نسبت به کاغذ عمومی تر بودن مواد شیمیایی برای ظاهر کردن لکه ها در این روش است. مثلا ید و اسید سولفوریک که در کروماتوگرافی لایه نازک برای ظاهر کردن لکه ها بکار می روند در کروماتوگرافی کاغذ قابل استفاده نیستند.در این روش می توان محل لکه را تراشید و در حلال انداخت.

کروماتو گرافیGC:
کروماتوگرافی کاغذ gas chromatography
فاز ساکن یک مایع است که بر سطح مواد جامد بی اثر پوشش داده شده و درون یک ستون فرار دارد. فاز متحرک نیز یک گاز است.
این کروماتوگرافی به دستگاه نیاز دارد. این دستگاه شامل:
سیلندر گاز بی اثر (Ne _ He)/ ستون جداسازی(separation column) / محل تزریق نمونه(injection port) / اشکارساز (detector) / ثبات (recorder) / هیتر / ترموستات

ستون گاهی چند متر است بنابراین آنرا مارپیچ می سازند. محل تزریق و ستون باید گرم شود تا نمونه نیز بخار شده همرا گاز حرکت کند برای از هیتر استفاده می شود. نمونه های جدا شده یکی یکی به اشکارساز میرسند که به صورت یک پیک یا قله در ثبات نشان داده می شود.
زمانی که طول میکشد تا max مقدار جسم از ستون خارج شود را زمان بازداری گویند. حجمی از فاز متحرک که باعث می شود max جسم خارج شود را نیز حجم بازداری می گویند.

V=FT
که F سرعت عبور است.

مقادیر V و T از خصوصیات یک ماده اند و در شرایط ثابت (گاز- دما- فشار-فاز ساکن-طول ستون- آشکارساز و...) ثابت هستند و ارتفاع پیک یا سطح زیر پیک به غلظت بستگی دارد, بنابراین می توان هم تجزیه ی کمی و هم کیفی را انجام داد.