الكروماتوجرافيا

الكروماتوجرافيا

الكروماتوجرافيا: هي طريقة لفصل، والتعرف على، وتقدير مكونات المخاليط.
في عام ( 1906) تمكن العالم الروسي ميشيل تويست من تحليل مادة الكلوروفيل بعملية سماها التحليل الإمتزازي الكروماتوجرافي وذلك بالتجربة التالية:-
1. يذاب خليط المواد الملونة الموجودة في مادة الكلوروفيل في مذيب مناسب مثل البنزين أو الكحول.
2. يعد عمود التحليل وهو عبارة عن عجينه متجانسة تتركب من كربونات كالسيوم ومذيب عضوي وخالية من الهواء وموضوعة في أنبوبة زجاجية تنتهي بصنبور تشبه السحاحة.
3. يمرر محلول الكلوروفيل على العمود حيث تمتزج المواد الملونة (الأصباغ) في الطبقة العليا من العمود.
4. لفصل الأصباغ عن بعضها يضاف مقدار من المذيب النقي من أعلى العمود مع فتح الصنبور وترك المحلول ينساب خلال العمود، وبعد فصل الصبغات بعضها عن بعض يغلق الصنبور، ثم نخرج العمود من الأنبوبة على ورقة ترشيح ونفصل المناطق الملونة على حدة ونستخلص الصبغات من كل قسم باستخدام المذيب المناسب.
طرائق التحليل الكروماتوجرافي:-

في عملية التحليل الكروماتجرافي يمرر الخليط المراد فصله مذاب في مذيب آخر سائل أو غازي (الصنف المتحرك) خلال صنف ثابت حيث تتحرك مكونات الخليط بسرعات مختلفة مع الصنف المتحرك على سطح الصنف الثابت وذلك لاختلاف شدة ارتباط كل مكون من مكونات الخليط مع كل من الصنفين الثابت والمتحرك.

الصنف المتحرك: يتكون من الخليط المراد فصله مذاب في مذيب سائل أو غازي.
الصنف الثابت: هو الدعامة التي تتم عليها عملية الفصل، وهو إما أن يكون صلب أو سائل.

معامل التوزيع (k)= تركيز المذاب في الوسط الثابت / تركيز المذاب في الوسط المتحرك

وتنقسم طرق التحليل الكروماتوجرافي إلى نوعين:-

1. كروماتوجرافيا العمود: وفيها يوضع الصنف الثابت في عمود ويكون إما صلب أو سائل مرتبط أو متميز على سطح صلب، ويتحرك الصنف المتحرك خلال العمود تحت ضغط أو بتأثير الجاذبية. وتنقسم طرائق التحليل باستخدام كروماتوجرافيا العمود تبعاً لنوع الوسط المتحرك إلى:-

أ‌. كروماتوجرافيا الصنف السائل ويكون فيها الصنف المتحرك سائل.
ب‌. كروماتوجرافيا الصنف الغازي ويكون الصنف المتحرك غاز.

2. كروماتوجرافيا السطوح المستوية:-

وفيها يكون الصنف الثابت عبارة عن رقيقة مستوية أو ورقية، ويتحرك الصنف المتحرك خلاله عن طريق الخاصية الشعرية أو تحت تأثير الجاذبية، أو خرق الجهد. وتنقسم طرائق طرق التحليل باستخدام كروماتوجرافيا السطوح المستوية إلى:-

كروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة.
ب‌. كروماتوجرافيا الورق.

كروماتوجرافيا الصنف السائل تقسم إلى:-

1. كروماتوجرافيا التوزيع: ويكون فيها الصنف الثابت عبارة عن سائل ممتز على سطح صلب، ويعتمد فصل المركبات في هذه الطريقة على قطبية كل من المادة المذابة والوسط الثابت والوسط المتحرك، وأيضاً على قوى الترابط بين جزيئاتهم فإذا كان الصنف الثابت مادة قطبية مثل جليكول الإيثيلين أو الماء، يستخدم المذيب في الوسط المتحرك مادة غير قطبية أو قليلة القطبية مثل الهكسان، وبالتالي يفصل أولاً المذاب الأقل قطبية. أما إذا كان الصنف الثابت مادة غير قطبية ( هيدروكربون ) يكون الوسط المتحرك مذيب قطبي مثل الميثانول أو الماء، للمادة المراد فصلها، أما الوسط المتحرك فيكون مختلف في القطبية.

2. كروماتوجرافيا الإمتزاز: يكون فيها الصنف الثابت صلب مثل السيليكلاجيل، والألومينا، وتتنافس المادة المراد فصلها مع الوسط المتحرك في الأمتزاز على سطح الصلب ( الوسط الثابت ) يستخدم هذا النوع في فصل المواد العضوية والمشكلات.

3. كروماتوجرافيا التبادل الأيوني:-
عملية التبادل الأيوني: هي عملية تبادل أيونات مادة صلبة غير قابلة للذوبان بأيونات أخرى لها نفس الشحنة وموجودة في وسط المحيط.

الصنف الثابت في هذا النوع عبارة عن مادة صلبة غير قابلة للذوبان (بوليمرية ) تحتوي العديد من المجموعات الوظيفية الأيونية تعرف بالمبادلات ويتم الفصل عن طريق استبدال أيونات المادة الصلبة بأيونات المواد المراد فصلها.

هناك نوعان من المبادلات:
مبادلات كاتيونية مثل: RCOOH ، RSO3H ، لها القدرة على استبدال الكاتيونات.
مبادلات أيونية مثل: RN(CH3) 3OH ، والأمينات، لها القدرة على استبدال الأنيونات.
حيث يحل الكاتيون أو( الأنيون ) المراد فصلة محل الكاتيون ( أو الأنيون ) في المبادل، وينتج المادة الصلبة المحتوية على الكاتيون.

ويتم فصل الكاتيون أو الأنيون من الصلب عن طريق عملية التمليص بواسطة مذيب مملص. فمثلاً في حالة فصل مجموعة من الأنيونات ( مثل الكلوريد والكبريتات والفوسفات) يستخدم مملص عبارة عن محلول قاعدي مخفف يسبب اتجاه التفاعل في المعادلة السابقة إلى الناحية اليسرى، وبالتالي تمليص الأنيونات من المبادل الأنيوني، كل على حدة وذلك لأن معامل التوزيع ( k ) يختلف من أنيون إلى آخر.

كروماتوجرافيا الصنف الغازي:-
يستخدم هذا النوع في فصل المركبات الطيارة بواسطة تيار غازي ( الصنف المتحرك ) يمر خلال الصنف الثابت. وتنقسم كروماتوجرافيا الصنف الغازي إلى نوعين حسب الصنف الثابت:-
1. كروماتوجرافيا الغاز- سائل:
ويكون فيها الصنف السائل عبارة عن سائل مرتبط على سطح صلب ( يكون الارتباط عن طريق روابط كيميائية أو بخاصية الإمتزاز) ويتحدد مدى تحرك المذاب خلال العمود على أساس معامل التوزيع ( k) للمذاب بين الصنفين الثابت ( السائل على سطح صلب) والمتحرك ( الغاز ).
2. كروماتوجرافيا الغاز – صلب:
يكون الوسط الثابت هنا مادة صلبة ذات مساحة سطح كبيرة، حتى يمكنها أن تمتز أكبر كمية من الغاز المذاب.
ولكروماتوجرافيا الصنف الغازي العديد من المزايا:-
1. تحتاج كميات قليلة من العينات المراد فصلها.
2. لا تستغرق وقتاً طويلاً بالمقارنة الأخرى.
3. تستخدم لفصل المركبات المتطايرة التي تتراوح درجات غليانها بين ( -183ْ س )، الأكسجين، إلى (400ْ س) العديد من المركبات العضوية.