جستجو در تالارهای گفتگو

کروماتوگرافیپر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای 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. ● ریشه لغوی کروماتوگرافی (chromatoghraphy) ، در زبان یونانی chroma یعنی رنگ و grophein یعنی نوشتن است. ● اطلاعات اولیه پر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای 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 ـ اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال ۱۹۰۳ بوسیله میخائیل سوئت ابداع و نامگذاری شد. او از این روش برای جداسازی مواد رنگی استفاده کرد. ـ مارتین و سینج در سال ۱۹۵۲ به پاس اکتشافاتشان در زمینه کروماتوگرافی جایزه نوبل دریافت کردند. ● 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: ۱) کروماتوگرافی مایع ـ جامد ـ کروماتوگرافی جذب سطحی ـ کروماتوگرافی لایه نازک ـ کروماتوگرافی تبادل یونی ـ کروماتوگرافی ژلی ۲) کروماتوگرافی گاز - جامد ۳) کروماتوگرافی مایع - مایع ـ کروماتوگرافی تقسیمی ـ کروماتوگرافی کاغذی ۴) کروماتوگرافی گاز- مایع ـ کروماتوگرافی گاز - مایع ـ کروماتوگرافی ستون مویین ● مزیت روشهای کروماتوگرافی ـ 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. ـ 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. ـ 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. ـ 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. ـ 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 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.

جداسازی مخلوط ها جداسازي اجزاي يك مخلوط همواره بحث مهمي براي دانشمندان بوده است. جداسازي اجزاي مخلوط ها از جهات بسياري اهميت دارد. مثلاً اگر دارويي كه مصرف مي كنيم ، ناخالصي هاي خطرناكي داشته باشد بايد حتما جداسازي شود. مسأله ديگر، بعد اقتصادي قضيه است ، مثلاً نمك طعام با ارزش هر كيلو گرم 40 تومان در صورت خالص سازي ( جداسازي ناخالصي ها ) ارزشي معادل 250 برابر پيدا مي كند. آشنايي با روشهاي جدا سازي اجزاي محلولها الف: روش تبخير حلال: از اين روش براي جداسازي اجزاي محلولهاي جامد در مايع استفاده مي شود. با تبخير حلال مي توان ماده جامد حل شده را از حلال جدا نمود مانند جداساز نمك از آب دريا. نكته 1: اين روش هنگامي استفاده مي شود كه حلال براي ما مهم نباشد. ب: روش تبلور: به جداسازي ماده جامد از حلال آن ، به روش سركردن حلال تبلور مي گويند . در اين روش با سرد كردن حلال قابليت انحلال ماده ل شونده كاهش مي يابد و رسوب مي كند، سپس با صاف كردن ، آنهااز هم جدا مي شوند. مانند: جداسازي مس سولفات يا سديم كلريد از آب. نكته2: كاربرد اين روش هنگامي است كه بخواهيم از حلال چند بار استفاده كنيم. ج: روش تقطير: از اين روش براي جداسازي اجزاي محلولهاي مايع در مايع مانند الكل و آب يا محلولهاي جامد در مايع مانند نمك در آب كه از نظر نقطه جوش تفاوت دارند استفاده مي شود ، در اين روش ابتدا مايعي كه نقطه جوش كمتري دارد بخار مي شود و بخارات وارد دستگاه مبرد(سرد كننده) يا كندانسور يا چگالنده ( فشرده مي كننده) مي شود و به مايع تبديل مي شود. نكته3: چگالنده از دو لوله كه داخل يكديگر مي باشند تشكيل شده است و با يكديگر هيچ رابطه اي ندارند، بخار از لوله مياني مي گذرد و آب سرد از قسمت پايين لوله بيروين وارد چگالنده مي شود و پس از سرد كردن بخار از طريق لوله بالايي وارد فاضلاب مي شود. نكته 4: حلالي كه از مبرد بيرون مي آيد را مقطر مي نامند. و اگر حلال آب باشد، آن را آب مقطر مي نامند. د: روش جدا سازي اجزاي يك محلول گاز در مايع قابليت انحلال گاز ها در مايع با افزايش دما و كاهش فشار كاهش مي يابد بنابراين به اين روش يعني كاهش فشار و افزايش دما مي توان گاز را به راحتي از مايع جدا كرد. ز: روش جداسازي يك محلول گاز در گاز: ابتدا گازها را تحت فشار قرار مي دهند و با سرد كردن فوق العاده زياد آنها را به مايع تبديل مي كنند و به عنوان مثال گاز اكسيژن در دماي 183-درجه سانتي گراد و گاز نيتروژن در دماي 196 – درجه سانتي گراد به مايع تبديل مي شوند، سپس با استفاده از عمل تقطير آنها از يكديگر جدا مي كنند. ر- كروماتو گرافي: روش ساده اي است براي جدا كردن مواد حل شده در يك حلال ، از اين روش براي شناسايي مواد نيز مي توان استفاده نمود و انواع مختلف دارد كروماتوگرافي كاغذي ، ستوني ، گازي و مايع. در اين روش فاز متحرك مانند آب از فاز ساكن(ثابت) مانند كاغذي يا گچ عبور مي كند و به سمت بالا مي رود. هنگامي كه به لكه رنگين مانند جوهر مي رسد، هر جزء از جوهر را كه جاذبه كمتري با كاغذ (فاز ساكن) دارد كه از جزئي كه جاذبه قوي تري دارد جدا مي كند و با سرعت بيشتري به جاي بالاتر مي برد و بدين ترتيب اجزاي مخلوط از هم جدا مي شوند. مثال : جدا سازي مواد موجود در يك قطره خون.

منبع: باشگاه مهندسان

این مقاله را که بصورت PDF میباشد از لینک زیر دریافت کنید: لینک دانلود