Χημεία χρωματογραφίας

Χρωματογραφία, τεχνική διαχωρισμού των συστατικών ή διαλυμένων ουσιών ενός μείγματος με βάση τις σχετικές ποσότητες κάθε διαλυμένης ουσίας που κατανέμεται μεταξύ ενός κινούμενου ρεύματος ρευστού, που ονομάζεται κινητή φάση, και μιας συνεχόμενης στατικής φάσης. Η κινητή φάση μπορεί να είναι είτε υγρό είτε αέριο, ενώ η στάσιμη φάση είναι είτε στερεό είτε υγρό.

Η κινητική μοριακή κίνηση ανταλλάσσει συνεχώς διαλυμένα μόρια μεταξύ των δύο φάσεων. Εάν, για μια συγκεκριμένη διαλυμένη ουσία, η κατανομή ευνοεί το κινούμενο ρευστό, τα μόρια θα περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους μεταναστεύοντας με το ρεύμα και θα μεταφερθούν μακριά από άλλα είδη των οποίων τα μόρια διατηρούνται περισσότερο από τη στάσιμη φάση. Για ένα δεδομένο είδος, ο λόγος των χρόνων που δαπανάται στις κινούμενες και στατικές περιοχές είναι ίσος με τον λόγο των συγκεντρώσεών του σε αυτές τις περιοχές, γνωστός ως συντελεστής κατανομής. (Ο όρος isotherm προσρόφηση χρησιμοποιείται συχνά όταν πρόκειται για μια στερεή φάση.) Ένα μείγμα διαλυτών εισάγεται στο σύστημα σε μια περιορισμένη περιοχή ή στενή ζώνη (η προέλευση), οπότε τα διάφορα είδη μεταφέρονται με διαφορετικούς ρυθμούς προς την κατεύθυνση ροή ρευστού. Η κινητήρια δύναμη για τη μετανάστευση διαλυμένης ουσίας είναι το κινούμενο ρευστό και η αντίσταση είναι η συγγένεια διαλυμένης ουσίας για τη στάσιμη φάση. Ο συνδυασμός αυτών των δυνάμεων, όπως χειραγωγείται από τον αναλυτή, δημιουργεί τον διαχωρισμό.

Η χρωματογραφία είναι μία από τις πολλές τεχνικές διαχωρισμού που ορίζονται ως διαφορική μετανάστευση από μια στενή αρχική ζώνη. Η ηλεκτροφόρηση είναι ένα άλλο μέλος αυτής της ομάδας. Σε αυτήν την περίπτωση, η κινητήρια δύναμη είναι ένα ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο ασκεί διαφορετικές δυνάμεις σε διαλυμένες ουσίες διαφορετικού ιοντικού φορτίου. Η δύναμη αντίστασης είναι το ιξώδες του διαλύτη χωρίς ροή. Ο συνδυασμός αυτών των δυνάμεων αποδίδει κινητικότητα ιόντων σε κάθε διαλυμένη ουσία.

Η χρωματογραφία έχει πολλές εφαρμογές σε βιολογικά και χημικά πεδία. Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοχημική έρευνα για το διαχωρισμό και τον προσδιορισμό χημικών ενώσεων βιολογικής προέλευσης. Στη βιομηχανία πετρελαίου η τεχνική χρησιμοποιείται για την ανάλυση σύνθετων μιγμάτων υδρογονανθράκων.

Ως μέθοδος διαχωρισμού, η χρωματογραφία έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με παλαιότερες τεχνικές - για παράδειγμα, κρυστάλλωση, εκχύλιση με διαλύτη και απόσταξη. Είναι ικανό να διαχωρίζει όλα τα συστατικά ενός χημικού μείγματος πολλών συστατικών χωρίς να απαιτείται εκτεταμένη γνώση της ταυτότητας, του αριθμού ή των σχετικών ποσοτήτων των ουσιών που υπάρχουν. Είναι ευέλικτο στο ότι μπορεί να αντιμετωπίσει μοριακά είδη που κυμαίνονται σε μέγεθος από ιούς που αποτελούνται από εκατομμύρια άτομα έως το μικρότερο από όλα τα μόρια - υδρογόνο - που περιέχει μόνο δύο. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μεγάλες ή μικρές ποσότητες υλικού. Ορισμένες μορφές χρωματογραφίας μπορούν να ανιχνεύσουν ουσίες που υπάρχουν στο επίπεδο του atogram (10 ⁻¹⁸ γραμμάρια), καθιστώντας έτσι τη μέθοδο μια θαυμάσια αναλυτική τεχνική ιχνών που χρησιμοποιείται εκτενώς στην ανίχνευση χλωριωμένων φυτοφαρμάκων σε βιολογικά υλικά και περιβάλλον, στην ιατροδικαστική επιστήμη και στην ανίχνευση τόσο θεραπευτικών όσο και κακοποιημένων φαρμάκων. Η ικανότητα επίλυσης είναι απαράμιλλη μεταξύ των μεθόδων διαχωρισμού.