دانلود مقاله کروماتوگرافی

مقدمه 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 میگذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آنرا به طور انتخابی خارج میکند.

این خروج یک عمل تعادلی است و مولکولهای اجزاء دوباره داخل فاز متحرک میشوند.

هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک میشوند.

هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک میشوند.

به طور ساده میتوان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محمتر نگه دارد، در صد مولکولهای جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر میشود.

جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته میشود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت.

بنابراین به طور متوسط مولکولهای جزئی که با شدت کمتر نگه داشته میشوند، نسبت به مولکولهای دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن میگذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمتهای مختلف فاز ساکن (باندها) منتقل میشوند.

فاصله باندها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی میشود بستگی دارد.

به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باندها زیادتر خواهد شد.

یادآور میشود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آنها 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 میشوند.

البته میتوان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.

کروماتوگرافی (chromatoghraphy) ، در زبان یونانی chroma یعنی رنگ و grophein یعنی نوشتن است.

اطلاعات اولیه پر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد.

کرماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هم مخلوط‌های کمپلکس را جدا ، منزوی و شناسایی کند بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.

سیر تحولی رشد اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال 1903 بوسیله میخائیل سوئت ابداع و نامگذاری شد.

او از این روش برای جداسازی مواد رنگی استفاده کرد.

مارتین و سینج در سال 1952 به پاس اکتشافاتشان در زمینه کروماتوگرافی جایزه نوبل دریافت کردند.

کروماتوگرافی چهار نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند.

این انواع عبارتند از کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)، کروماتوگرافی ستونی، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) و کروماتوگرافی کاغذی.

کروماتوگرافی ستونی در کروماتوگرافی ستونی جسم بین فازهای مایع و جامد پخش میشود.

فاز ساکن جسم جامدی است و این جسم اجزای مایعی را که از آن میگذرد به طور انتخابی در سطح خود جذب میکند و آنها را جدا میکند.

اثرهایی که باعث جذب سطحی میشوند همان اثرهایی هستند که موجب جذب در مولکولها میشوند.

این اثرها 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 میکنند و کمی از نمونه مایع را روی آن میگذارند.

نمونه ابتدا در بالای ستون جذب میشود.

سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان میدهند.

این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود میبرد.

ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط میتوانند با سرعتهای مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند.

ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج میشود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن میشود بیشتر است.

اجزای تفکیک شده را میتوان مجددا به دو روش به دست آورد: 1) مواد جامد ستون را میتوان خارج کرد و قسمتی از آنرا که حاوی باند مورد نظر است برید و با حلال مناسب استخراج کرد.

2) چون باندها با زمانهای مختلفی خارج میشوند میتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهای آن خارج شوند و در ظرف جداگانه ای بریزند.

معمولا روش دوم کاربرد بیشتری دارد.

در مورد اجسام رنگین میتوان باندهایی را که به طرف پایین ستون می آیند مستقیما مشاهده کرد.

اما در مورد اجسام بیرنگ نمیتوان تغییرات را مستقیما مشاهده کرد.

با این حال بسیاری از اجسام در هنگام تابش نور ماورای بنفش فلوئورسانس پیدا میکنند و در چنین مواردی از این خاصیت جهت مشاهده باندها استفاده میشود.

معمولا برای پی بردن به جریان عمل کروماتوگرافی ستونی حجمهای کوچک و ثابتی (مثلا 25 میلی لیتر) از محلول استخراج شده را جمع آوری میکنند.

سپس حلال آنها را تبخیر میکنند تا ببینند جسمی در آنها وجود دارد یا خیر.

گرچه ممکن است یک جسم در چند ظرف پخش شود، ولی اگر حجم هر جزء نسبتا کم گرفته شود (مثلا کمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهای مختلف در ظروف مختلف جمع آوری میشوند.

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 جاذبهای جامدی که عموما مصرف میشوند عبارتند از: آلومینا، سیلیکاژل، فلورسین، زغال چوب، منیزیم اکسید، کلسیم کربنات، نشاسته و شکر.

معمولا شیمیدانهای آلی از آلومینا، سیلیکاژل و فلورسین بیشتر استفاده میکنند.

آلومینا (Al2O3) 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 ترکیبهای اسیدی و آلومینای اسیدی برای ترکیبهای بازی قدرت تفکیک خوبی نشان میدهد.

در ترکیبهایی که به شرایط اسیدی و بازی حساسیت دارند و واکنش شیمیایی دارند باید از آلومینای خنثی استفاده کرد.

آلومینا با قطبیت زیادی که دارد ترکیبهای قطبی را به شدت جذب میکند و در نتیجه ممکن است استخراج آنها از ستون را مشکل کند.

فعالیت (قدرت جذب) آلومینا را میتوان با افزایش کمی آب کاهش داد، درجه فعالیت آلومینا با درصد وزنی آب موجود مشخص میشود.

سیلیکاژل و فلورسین هم قطبی هستند ولی قطبیت آنها از آلومینا کمتر است.

برای اینکه جاذبهای جامد نیروی موثر تری داشته باشند، باید اندازه ذرات آنها یکنواخت و سطح مخصوص آنها زیاد باشد.

چنین سطحی باعث تسریع تعادل جسم در دو فاز میشود.

این حالت در ایجاد باندهای باریک اهمیت دارد.

در تعیین شرایط یک تجربه کروماتوگرافی باید به ماهیت فاز مایع (حلال) مصرفی توجه کرد.

حلال نیز میتواند 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، تقریبا تمام اجزاء در فاز مایع متحرک باقی میمانند و تفکیکی که در ضمن تجربه صورت میگیرد 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 دایم در فاز ساکن ستون جذب میشوند و در آن باقی میمانند.

قدرت استخراجی حلالهای مختلف (یعنی توانایی آنها در انتقال یک جسم معین به پایین ستون) بترتیب زیر از بالا به پایین زیاد میشود: هگزان , کربن تترا کلرید , تولوئن , بنزن , دی کلرومتان , کلروفرم , اتیل اتر , اتیل استات , استون پروپانول, اتانول , متانول , آب در یک کروماتوگرافی ستونی ساده نمونه را در بالای ستون میگذارند و در طول تفکیک از حلال واحدی استفاده میکنند.

بهترین حلال انتخابی، حلالی است که بیشترین فاصله را در باندها ایجاد کند.

چون احتمالا 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 میتوان با استفاده از حلالهای مختلف، در زمان نسبتا کوتاهی انجام داد.

معمولا بهترین حلال یا مخلوط حلالی که به این روش به دست می آید برای کروماتوگرافی ستونی مناسب است.

معمولا از روشی که به استخراج تدریجی (یا جزء به جزء) معروف است استفاده میشود.

در این روش برای ظهور کروماتوگرام از یک سری حلالهایی استفاده میکنند که قطبیت آنها مرتبا رو به افزایش میرود.

در شروع با یک حلال غیر قطبی (معمولا هگزان) ممکن است یک باند به طرف پایین ستون حرکت کند و از آن خارج شود و در این حال باندهای دیگر در نزدیکی ابتدای ستون باقی بمانند.

سپس حلالی که قطبیت آن اندکی بیشتر است به کار میبرند.

در حالت ایده آل باید یک باند دیگر خارج شود و در این حال بقیه باندها در عقب آن باقی بمانند.

چنانچه قطبیت حلال یکباره زیاد بالا رود، ممکن است تمام باندهایی که باقی مانده اند یکباره از ستون خارج شوند.

بنابر این باید در هر مرحله قطبیت حلال به مقدار کم و با قاعده معینی افزایش یابد.

بهترین راه انجام این کار آن است که از حلالهای مخلوط استفاده شود و تعویض کامل حلال چندان مناسب نسیت.

طریقه پر کردن ستون بسیار اهمیت دارد زیرا ستونی که خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفکیک نمیکند.

جسم پرشده باید همگن باشد و در آن هوای محبوس یا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازی ستون کروماتوگرافی یک بورت 50 میلی لیتری را در حالت عمودی به گیره ای ببندید.

شیر بورت باید بسته و چرب نشده باشد.

بورت را با اتر نفت (60-30 درجه ) تا نزدیکی درجه 40 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 1 سانتی متری بالای پشم شیشه را بپوشاند.

پس از خروج کامل حبابهای درون شن، در حالی که به آرامی به دیواره بورت ضربه میزنید 15 گرم آلومینا را به داخل لوله بریزید.

هنگام پایین رفتن آلومینا ستون را تکان دهید.

این اعمال به پر شدن یکنواخت ستون کمک میکنند.

جدار داخلی بورت را که آلومینا به آن چسبیده با اتر نفت اضافی بشویید.

برای محافظت از آلومینای پر شده یک لایه 1 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.

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است.

ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند.

یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند.

مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف).

حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد.

در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود.

این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).

این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود.

این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنینی میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد.

در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود.

معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد.

صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود.

یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد.

در بعضی موار میتوان تا مقدار 9-10 گرم را تشخیص داد.

اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد.

در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد.

در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند).

و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند.

تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد.

برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد.

به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد.

هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند.

در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند.

این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد.

سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند.

ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود.

در این مورد صفحه را دز ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد.

بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود.

در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (Rf) خاصیت مشخصی از ترکیب است.

برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند.

این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.

بخش عملی تفکیک مواد رنگی برگ سبز چند میلی لیتر از مخلوط 2 به یک اتر نفت و اتانول را همراه با چند برگ سبز در هاونی بگذارید و برگها را با دسته هاون له کنید.

مایع بدست آمده را به یک قیف جدا کننده منتقل کنید و همان حجم آب مقطر به آن اضافه کنید و تکان دهید.

فاز آبی پایینی را دور بریزید.

این شستشو را دو بار انجام دهید و هر بار فاز آبی را دور بریزید.

و آب تازه اضافه کنید.لایه آلی (بالایی) را به ارلن کوچکی منتقل کنید و به آن 2 گرم سدیم سولفات بدون آب اضافه کنید (برای آب گیری).

یک نوار 10 سانتی از ورقه کروماتوگرام سیلیکاژل تهیه کنید و یک لکه 1 الی 2 میلی متری از محلول ماده رنگی را طوری بر روی صفحه قرار دهید که حدود 1 و نیم سانتی متر از انتهای آن فاصله داشته باشد (برای گذاشتن لکه از لوله مویین تمیز استفاده کنید).

صبر کنید تا لکه خشک شود.

برای جداسازی از حلال بنزن – استون با نسبت 7 – 3 (حجمی) مطابق توضیحات بالا استفاده کنید.

ممکن است تا هشت لکه رنگین مشاهده شود.

این لکه ها به ترتیب کاهش مقدار Rf عبارتند از کاروتنها (دو لکه نارنجی)، کلروفیل a (آبی – سبز)، کلروفیل b (سبز) و زانتوفیلها (چهار لکه زرد).

توصیف کروماتوگرافی کروماتوگرافی را به دلیل اینکه در برگیرنده سیستمها و تکنیکهای مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد.

اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی بر روی مخلوطهایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد.

کروماتوگرافی متکی بر حرکت نسبی دو فاز است ولی در کروماتوگرافی یکی از فازها بدون حرکت است و فاز ساکن نامیده می‌شود و دیگری را فاز متحرک می‌نامند.

اجزای یک مخلوط به وسیله جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده می‌شود.

جداسازی‌ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استوارند.

روش‌های کروماتوگرافی روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد.

فاز متحرک ممکن است گاز یا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد.

بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می شود.

اگر فاز ساکن جامد باشد کروماتوگرافی را کروماتوگرافی جذب سطحی و اگر فاز ساکن ، مایع باشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

انواع کروماتوگرافی هر یک از چهار نوع اصلی کروماتوگرافی انواع مختلف دارد: کروماتوگرافی مایع – جامد کروماتوگرافی جذب سطحی کروماتوگرافی لایه نازک کروماتوگرافی تبادل یونی کروماتوگرافی ژلی کروماتوگرافی گاز – جامد کروماتوگرافی مایع – مایع کروماتوگرافی تقسیمی کروماتوگرافی کاغذی کروماتوگرافی گاز- مایع کروماتوگرافی گاز – مایع کروماتوگرافی ستون مویین مزیت روشهای کروماتوگرافی با روشهای کروماتوگرافی می‌توان جداسازی‌هایی را که به روش‌های دیگر خیلی مشکل می‌باشند انجام داد.

زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌شود‌.

هر قدر این اختلاف بیشتر شود قدرت جداسازی مواد بیشتر و برای انجام جداسازی مواد نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.

مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتا آسان می‌توان به آن دست یافت با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.

یکی از مزایای برجسته روش‌های کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند.

به این معنی که احتمال تجزیه مواد جداشونده به وسیله این روش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.

مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.

روش‌های کروماتوگرافی ساده سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند.

مخلوط‌های پیچیده را می‌توان نسبتا به آسانی به وسیله این روش‌ها به دست آورد.

انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی انتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است.

زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش بینی بهترین روش برای جداسازی مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد.

در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند.

زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد بوسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود.

از فهرست زیر می‌توان به عنوان یک راهنمای تقریبی استفاده کرد‌.

در جداسازی‌های مشکل وقتی که روش‌های ساده فاقد کارایی لازم هستند روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HELC) می تواند جوابگو باشد.

ستون کروماتوگرافی جذب سطحی برای جداسازی مواد یک مخلوط ‏‏‏‎، می‌توان از ستون استفاده کرد.

داخل این ستون با جامد فعالی مانند آلومین (فاز ساکن) پر شده است و با حلالی مانند هگزان (فاز متحرک) پوشیده شده است.

هرگاه نمونه کوچکی از مخلوط در بالای ستون قرار گیرد ، نواری از ماده جذب شده تشکیل می‌شود، حلال با عبور خود از میان ستون اجزای مخلوط را با خود حمل می‌کند.

جداسازی کامل سرعت حرکت هر جزء‏ ، به میزان جذب سطحی آن بر روی ماده داخل ستون بستگی دارد.

به این ترتیب ، ماده‌ای که کم جذب شده است، سریع‌تر از ماده‌ای که زیاد جذب شده است، حرکت می‌کند.

واضح است که اگر اختلاف بین جذب‌های سطحی به حد کافی زیاد باشد، جداسازی مواد کامل انجام خواهد گرفت.

اجزایی که قابلیت جذب بالاتری دارند، در قسمت بالای ستون و اجسامی که کمتر جذب می‌شوند در قسمت‌های پایین ستون ، جذب خواهند شد.

نیروهای بین اجزا این نیروها ممکن است یا از نوع نیروهای واندروالسی ، مانند نیروهایی که در مورد آلومین است یا از نوع نیروهای الکترستاتیک باشند، مانند جداسازی یون‌ها بوسیله کروماتوگرافی تبادل یونی که در آن فاز ساکن یک ماده مبادله کننده یون است ، یا ممکن است از یک ستون که از ماده مناسب متخلخلی پر شده، برای جدا کردن مواد حل‌شده بر اساس اندازه مولکول آنها استفاده کرد، مانند کروماتوگرافی ژلی.

کروماتوگرافی لایه نازک نمونه ویژه‌ای از کروماتوگرافی جذب سطحی است که در این روش ، به جای اینکه جاذب را در یک ستون استوانه‌ای پر کنیم، آن را بصورت لایه نازک روی یک صفحه شیشه‌ای یا لایه پلاستیکی یا ورقه فلزی قرار می‌دهیم.

مقایسه با کروماتوگرافی تقسیمی روش‌های جذب سطحی ، برای جداسازی مواد انواع مختلف ترکیبات شیمیایی بهتر هستند.

ظرفیت یک ستون جذب سطحی ، در واحد حجم ، غالبا بزرگتر از ظرفیت یک ستون تقسیمی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.

کروماتوگرافی تبادل یونی اطلاعات اولیه کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون‌ها ، بطور انحصاری ، کاربرد رزین‌های تبادل یونی محدود می‌شود زیرا این مواد به طور عمده خواص مطلوبی ، مانند پایداری مکانیکی و شیمیایی و یکنواختی اندازه دانه‌ها ( ذرات ) دارند، پودر سلولز که آن گرده‌های تبادل یونی به طریق شیمیایی قرار داده شده باشند نیز برای جداسازی مواد در ستون‌ها به کار می‌رود.

ورقه‌هایی از سلولز عمل شده فوق و ورقه‌های سلولز پر شده با رزین‌های تبادل یونی را در روش کروموتوگرافی کاغذی برای جداسازی‌هایی که شامل تبادل یونی هستند، می‌توان مورد استفاده قرار داد.

توصیف در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد از نوع کروماتوگرافی که در آنها رزین به جای جاذب در کروماتوگرافی جذبی قرار می‌گیرد، است.

مقادیر زیادی از رزین‌های تبادل یونی برای جدا کردن کامل یون‌ها از محلول در آزمایشگاه و نیز در مقیاس صنعتی به کار می‌روند.

یعنی از جداسازی‌های فوق العاده جالب عبارتند از جداسازی مواد لانتایندها، آکتینیدها و اسیدهای آمینه.

رزین‌های متداول تبادل یونی رزین‌های متداول تبادل یونی که به طور مصنوعی ساخته می‌شوند، بر پایه قالب غیر محلولی از یک بسپار بزرگ ، معمولا پلی استیرن ، استوار هستند.

ولی بعضی از آنها متکی بر اسید متا اکریلیک هستند.

نوع اول با بسپار کردن استیرن در حضور مقدار کمی از دی وینیل بنزن ساخته می‌شود.

دی وینیل بنرن میزان اتصالات عرضی را که عامل مهمی در کروماتوگرافی است کنترل می‌کند.

اتصالات عرضی ، بسپار را به حالت نامحلول در می‌آورد.

اگر میزان اتصالات عرضی خیلی کم باشد رزین مستعد جذب مایع اضافی می‌شود و در نتیجه آماس زیادی می‌کند، در حالی که اتصالات عرضی زیاده از حد ، ظرفیت تبادل رزین را ، احتمالا به علت ممانعت فضایی کم می‌کند.

گرده‌های قطبی که باعث خواص تبادل یون در رزین می شوند به جز در مورد اسید پلی متا اکریلیک، بعد از عمل بسپار شدن به رزین اضافه می‌شوند.

با بسپار شدن در یک امولسیون آبی می‌توان دانه‌هایی با اندازه‌های معین تهیه کرد و در این صورت است که رزین‌ها برای عمل یون زدایی و اهداف کروماتوگرافی به کار می‌روند.

بعضی از رزین‌ها را به شکل ورقه می‌سازند که در این صورت غشاهای تبادل یونی به دست می‌آیند.

این غشاها به این صورت کاربردی در کروماتوگرافی ندارند ولی می‌توان از آنها برای نمک‌زدایی محلول‌ها ، که ممکن است یک عمل مقدماتی ضروری برای یک جداسازی مواد کروماتوگرافی مورد نظر باشد، استفاده کرد.

مواد مبادله کننده یون : تبادل گرهای کاتیونی و آنیونی دو نوع عمده مواد مبادله کننده یون هستند که آنها را به نوبه خود می‌توان بر حسب قدرتشان به اسید و باز تقسیم‌بندی کرد.

تبادل‌گر کاتیونی : گروه‌های قطبی در تبادل‌گرهای کاتیونی، که یا و یا می‌باشند، خاصیت اسیدی دارند این گروه‌‌ها به مولکول‌های بسپار به طور قطعی متصل هستند و در معرض محلول‌ حاوی یون‌هایی که باید حذف یا جدا شوند، قرار می‌گیرند.گروه‌های قطبی در تبادل گرهای آنیونی گروه‌های آمونیوم نوع سوم یا چهارم هستند و مثل هم عمل می‌کنند.

تبادل‌گر آنیونی بیشتر به شکل کلرید هستند تا به شکل هیدروکسید زیرا کلریدها پایدارتر هستند.

خواص رزین‌ها باید دارای گروه‌های مبادله کننده تک عاملی باشد.

برای رزین‌های جدید هیچ مشکلی در این مورد وجود ندارد ولی محصولات اولیه که از فنل ساخته می‌شدند چند عاملی بودند و خواص تبادل آنها بستگی به PH محلولی که در آن قرار می‌‌گرفتند، داشت.

از این نقطه نظر این رزین‌ها برای کروماتوگرافی مناسب نبودند.

باید درجه اتصالات عرضی کنترل شده داشته باشد.

4 - 8 % بهترین درجه برای کروماتوگرافی است.

گستره اندازه ذرات باید تا آنجایی که ممکن است کوچک باشد.

اندازه ذرات باید، تا آنجایی که عملی است کوچک باشد.

مزیت اساسی کروماتوگرافی تبادل یونی در کروماتوگرافی ، محلول‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌رود و اغلب جداسازی‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌آید.

در مورد رزین‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌روند.

ولی از تجزیه جبهه‌ای استفاده نمی‌شود.

روش دیگر شستشو ، تحت عنوان گزینش پذیری ، نیز کارآیی مفیدی دارد.

این روش به تغییر فعالیت یون‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌ای که با یون‌ها تشکیل کمپلکس می‌دهد جدا شوند.تشکیل کمپکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌های کروماتوگرافی ، مخصوصا در جداسازی‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است.

یکی از قدیمیترین و جالب‌ترین موفقیت‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی مواد لانتایندها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.

کروماتوگرافی نمک زنی در روش کروماتوگرافی نمک‌زنی ، از رزین‌های تبادل یونی برای جداسازی مواد غیر الکترولیت‌ها ، با شستن آنها از ستون به وسیله محلول‌های آبی یک نمک ، استفاده می‌شود.

اجسام جدا شده بوسیله این روش ، اترها ، آلدئیدها ، کتون‌ها و آمین‌ها هستند.

تبادل‌گرهای یون معدنی بعضی از نمک‌های معدنی برای پر کردن کاغذ و آماده سازی آن به منظور استفاده در جداسازی‌ها که بر اثر تبادل یون صورت می‌گیرند، بکار می‌روند.

یکی از دلایل توجه به مواد معدنی این است که تبادل‌گرهای یونی رزینی بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند.

بنابراین در حقیقت برای استفاده با محلول‌های خیلی فعال مناسب نیستند.

اگر چه برای جداسازی مواد ، به عنوان مثال ، مخلوط‌های اکتیندها یا موفقیت به کاربرده شده‌اند.

مواد معدنی دارای مزایای دیگری مانند گزینش پذیری خیلی زیاد برای بعضی از یون‌ها مانند روبیدیم و سزیم و توانایی در برابر محلو‌ل‌های با دمای بالا هستند.

به علاوه تبادل گرهای یونی معدنی وقتی که در آب قرار می‌گیرند به مقدار قابل توجهی آماس نمی‌کنند و حجم آنها با تغییر قدرت یونی محلول در تماس با آنها تغییر نمی‌کند.

از طرف دیگر ، بعضی از مواد معدنی معایبی مانند انحلال پذیری یا والختی در بعضی از PHها که در آن معمولا رزین‌ها پایدارند، دارند یا ممکن است در محلول‌هایی که رزین‌ها غیر محلول هستند، حل شوند.

همچنین تبادل‌گرهای یونی معدنی ممکن است به شکل بلورهای ریز باشند که به علت ممانعت از عبور فاز متحرک ، برای پر کردن در ستون‌ها مناسب نیستند.

اگر چه راههایی برای فائق آمدن به این مشکل وجود دارد سیستم های کروماتوگراف یونی Metrohm Online آنالیز کننده فرآیند کروماتوگراف یونی onlineمدل i811 کروماتوگراف یونی online مدل i811 کمپانی Metrohm ، آنالیز کروماتوگرافی یونی مطلوب و منطبق با صنایع را مهیا می‌‌سازد.

این امر به خاطر کاربری آسان آن، قابلیت اطمینان بالا حتی در شرایط عملیاتی سخت، حداقل نیاز به منبع خارجی، ضریب امنیت بالای داده‌ها و البته نتایج دقیق و تکرار پذیر آن می‌باشد.

در این دستگاه از سالها تجربه Metrohmکمپانی در آنالیز online استفاده شده است.کروماتوگراف یونیonline مدل i811 را می‌توان برای متناسب ساختن با هر کاربرد عملی تطبیق داد .

دستگاههای تک کاناله جهت آنالیز و تعیین کاتیونها و یا آنیونها بکار برده می‌شود در حالی‌که سیستم دو کاناله آن جهت تعیین همزمان کاتیونها و آنیونها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ترتیب نمونه برداری، به‌راحتی قابل برنامه ریزی است.

در هر کدام از ده جریان نمونه مجزا ، تعیین کمی و کیفی یونها مقدور می‌باشد.

کارت‌های کنترل در یک نگاه اجمالی به مصرف کننده نشان می‌دهد که آیا غلظت‌های تعیین شده منطبق با مقادیر از پیش تنظیم شده می‌باشد یا خیر.

مشخصات فنی · سیستم کروماتوگراف یونی online یک کاناله و یا دو کاناله · ده جریان نمونه · انعطاف پذیر، قابلیت انطباق با هر کاربرد عملی کروماتوگرافی یونی · پمپ دو پیستونه با کمترین پالس که نیاز به یک منبع خارجی گاز را حذف می‌نماید.

· سیستم فرو نشاننده Metrohm، جهت فرونشانی شیمیایی · آشکار ساز هدایت سنجی با پایداری دمایی عالی بهتر از 01/0 درجه سانتیگراد و حفاظت کامل الکتریکی به خاطر وجود محفظه فارادی · تعبیه دوتا چهار شیر توکار شش راهه · سیگنال به نویز کم برای ایجاد بیشترین حساسیت · وجود باطری پشتیبان هنگام قطع برق که باعث می‌شود تا 30 دقیقه این قطعی برق، تاثیر روی عملیات آنالیز نداشته باشد.

· ابعاد محفظه (چرخک‌ها و قطعات برآمده مدنظر نمی‌باشند) عرض 920 میلی متر ارتفاع 1860 میلی متر طول 642 میلی متر وزن تقریبا" 450 کیلوگرم سیستم کروماتوگراف یونی Online مدل i811 از قطعات درجه یک استفاده می‌کند، همان‌طور که در سیستمهای مدولار کیفیت آنها به اثبات رسیده است.

کل دستگاه را می‌توان از راه دور کنترل نمود و به گونه‌ای طراحی شده است که افراد غیر شیمی‌دان نیز می‌توانند از آن استفاده نمایند.

کروماتوگراف یونی Onlineمدل i811، استانداردهای جدید جهت آنالیز Online را با در نظر گرفتن نسبت قیمت به کارآیی، راحتی کار برای مصرف کننده، اطمینان و کیفیت نتایج تجزیه، در اختیار می‌نهد.

آنالیز کننده فرآیند کروماتوگراف یونی online فشرده مدل i821 کروماتوگراف یونی Online فشرده مدل Metrohm 821، دامنه کروماتوگراف‌های یونی Online منطبق با صنایع را گسترش می‌دهد.

تا ده جریان نمونه متفاوت را می‌توان به‌راحتی برای آنالیز انتخاب کرد.

طراحی کروماتوگراف یونی Online فشرده مدل i821، آنالیز مطمئن آنیونها با فرونشانی یا بدون فرونشانی و نیز آنالیز کاتیونها تا میزان کمتر از ppb را میسر می‌سازد.

عملکرد ساده، میزان امنیت بالا برای داده‌ها، آزادی عمل زیاد و نتایج دقیق حتی تحت شرایط محیطی بسیار بحرانی نظیر خطوط تولید و یا سالن‌های ماشینی را تضمین می‌نماید.

با استفاده از دستگاه کروماتوگراف یونی Online، آنالیزهایی که قبلاً امکان تعیین آنها بصورت Online نبود با هزینه اجرایی کم، امکان پذیر می‌باشد.

هنگامی که زمان نگهداری و حفظ فرا رسد، نرم افزار این هشدار را به شما می‌دهد.

کار نگهداری را می‌توان به سرعت و از همه مهمتر، به راحتی انجام داد.

کروماتوگراف یونی Online فشرده مدل i821، به صورت یک کاناله موجود می‌باشد که شامل یک کامپیوتر استاندارد صنعتی، یک منبع جریان بدون وقفه، حدوداً با آزادی عمل 45 دقیقه‌ای، یک مودم جهت نگهداری و حفاظت، نرم افزار و کارت کنترل جهت نتایج اندازه‌گیری شده و بررسی آنها، کالیبراسیون و نظارت بر عملکرد کنترل آنالیز و شیر انتخاب نمونه ده راهه می‌باشد.

این دستگاه روی یک چهار چرخه متحرک عرضه می‌شود و جهت نصب شدن روی دیوار آماده شده است.

مشخصات فنی · آشکار ساز هدایت سنجی در محفظه فارادی با پایداری دمایی بهتر از 01/0 درجه سانتیگراد.

· پمپ دو پیستونه سری با پالس بسیار کم · عدم نیاز به یک منبع خارجی گاز · تعیین و اندازه گیری آنیون‌ها با فرو نشاننده شیمیایی و یا بدون آن · حد آشکارسازی برای آنیونها و کاتیونها به ترتیب کمتر از ppb i20 و کمتر از ppb i50 · ده جریان نمونه · شیر انتخاب نمونه ده راهه