کروماتوگرافي راهي است براي تشخيص اجزا در ابعاد نانومتري، با دقتي در حد و اندازة مولکولي و مدتها پيش از شکلگيري فناوري نانو، براي شناسايي مواد به کار ميرفت. اگر چند مولکول با هم داشته باشيم، کروماتوگرافي تشخيص ميدهد غلظت آنها چقدر است. اساس کار کروماتوگرافي جداسازي اجزاي مخلوط با استفاده از سرعت متفاوت حرکت مولکولهاي مختلف در محيط يکسان و با انرژي اولية مشابه است. دستگاههاي کروماتوگرافي پيشرفته، ميليونها مولکول مختلف را در يک ميليمتر مخلوط بهراحتي شناسايي مي‌کنند و پژوهشگران فناوري نانو مي‌توانند به کمک اين روشها قسمت عمده‌اي از مشکلات خود را در شناسايي مواد مورد استفاده رفع کنند.
کروماتوگرافي به عنوان يکي از روشهاي آزمايشيِ کارآمد در نانو فناوري، شامل چند روش است: کروماتوگرافي کاغذي، کروماتوگرافي ژلي و کروماتوگرافي گازي از جمله روشهايي هستند که در اينجا با آنها آشنا مي‌شويم. دقت کنيد که زمان، عامل کنترل ما بر انتخاب ذراتي است که با سرعتهاي مختلف در محيط کروماتوگرافي توزيع مکاني مي‌‌يابند.
ريشة لغويِ کروماتوگرافي
در زبان يوناني chroma به معني رنگ و grophein به معني نوشتن است.
اطلاعات اوليه
کروماتوگرافي پُرکاربردترين شيوة جداسازي تجزيه‌اي است که در تمام شاخه‌هاي علوم به کار ميرود. کروماتوگرافي گروه گوناگون و مهمي از روشهاي جداسازي را شامل ميشود و امکان ميدهد تا اجزاي سازندة نزديک به همِ مخلوطهاي کمپلکس را جدا، منزوي و شناسايي کند. بسياري از اين جداسازي‌ها به روشهاي ديگر نا‌ممکن است.
سير تحولي رشد
اولين روشهاي کروماتوگرافي در سال 1903 توسط ميخائيل سوئت ابداع و نام‌گذاري شد. او از اين روش براي جداسازي مواد رنگي استفاده کرد.ريچارد لارنس و جان آرچر در سال 1952 به پاس اکتشافاتشان در زمينة کروماتوگرافي جايزة نوبل گرفتند.
توصيف کروماتوگرافي
کروماتوگرافي را به علت اينکه دربرگيرندة سيستم‌ها و تکنيک‌هاي مختلفي است نمي‌توان به طور مشخص تعريف کرد. اغلب جداسازي‌ها بر مبناي کروماتوگرافي و بر روي مخلوط‌هايي از مواد بي‌رنگ از جمله گازها صورت مي‌گيرد.
کروماتوگرافي متکي بر حرکت نسبي دو فاز است. يکي از اين فازها بدون حرکت است و فاز ساکن ناميده ميشود و ديگري را فاز متحرک مي‌نامند. اجزاي يک مخلوط به وسيلة جرياني از يک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده مي‌شوند و جداسازي بر اختلاف در سرعت مهاجرت اجزاي مختلف نمونه استواراست.
مثال
اگر به طور ساده بخواهيم عمل کروماتوگرافي را انجام دهيم، يک ليوان حاوي آب را برميداريم و يک قطره جوهر در آن ميچکانيم. سپس تکهکاغذي را برميداريم و قسمتي از آن را در ليوان آب قرار ميدهيم. پس از مدتي مشاهده ميشود که جوهر از کاغذ بالا ميرود و پخش ميشود.
روشهاي کروماتوگرافي
روشهاي کروماتوگرافي، بر حسب ماهيت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهيت فاز ساکن، ممکن است جامد، مايع و گاز باشند. بدين ترتيب، فرآيند کروماتوگرافي به چهار بخش اصلي تقسيم ميشود. بايد گفت که اگر فاز ساکن، مايع باشد کروماتوگرافي را تقسيمي مي‌نامند.
انواع کروماتوگرافي
هر يک از 4 نوع اصلي کروماتوگرافي انواع مختلفي دارد:
کروماتوگرافي مايع ـ جامد
کروماتوگرافي مايع ـ مايع
روشهاي کروماتوگرافي مي‌توانند جداسازي‌هايي را که به روشهاي ديگر خيلي مشکلاند، به انجام برسانند. زيرا اختلاف جزئي موجود در رفتار جزئي اجسام، در جريان عبور آنها از يک سيستمِ کروماتوگرافي چند برابر ميشود.
هر چه اين اختلاف بيشتر شود، قدرت جداسازي بيشتر و براي انجام جداسازي نياز کمتري به وجود اختلافات ديگر خواهد بود.
انتخاب بهترين روش کروماتوگرافي
انتخاب نوع روش کروماتوگرافي بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافي گازي در جداسازي گازها) عموماً تجربي است. زيرا هنوز هيچ راهي براي پيش‌بيني بهترين روش براي جداسازي اجسام، مگر در چند مورد ساده وجود ندارد.
در ابتدا روشهاي ساده‌تري مانند کروماتوگرافي کاغذي و لايه نازک امتحان مي‌شوند. در صورتي که با اين روشها مستقيماً قادر به جداسازي باشند، جداسازي را بايد به وسيلة آنها صورت داد. در غير اين صورت، از روشهاي پيچيده‌تر استفاده ميشود.
کروماتوگرافي مايع با کارايي بالا (HELC)، وقتي که روشهاي ساده فاقد کارايي لازم هستند، مي‌تواند جوابگو باشد.
کروماتوگرافي به عنوان يکي از روشهاي آزمايشيِ کارآمد در نانو فناوري، شامل چند روش است: کروماتوگرافي کاغذي، کروماتوگرافي ژلي و کروماتوگرافي گازي از جمله روشهايي هستند که در اينجا با آنها آشنا مي‌شويم. دقت کنيد که زمان، عامل کنترل ما بر انتخاب ذراتي است که با سرعتهاي مختلف در محيط کروماتوگرافي توزيع مکاني مي‌‌يابند.
ريشة لغويِ کروماتوگرافي
در زبان يوناني chroma به معني رنگ و grophein به معني نوشتن است.
اطلاعات اوليه
کروماتوگرافي پُرکاربردترين شيوة جداسازي تجزيه‌اي است که در تمام شاخه‌هاي علوم به کار ميرود. کروماتوگرافي گروه گوناگون و مهمي از روشهاي جداسازي را شامل ميشود و امکان ميدهد تا اجزاي سازندة نزديک به همِ مخلوطهاي کمپلکس را جدا، منزوي و شناسايي کند. بسياري از اين جداسازي‌ها به روشهاي ديگر نا‌ممکن است.
سير تحولي رشد
اولين روشهاي کروماتوگرافي در سال 1903 توسط ميخائيل سوئت ابداع و نام‌گذاري شد. او از اين روش براي جداسازي مواد رنگي استفاده کرد.ريچارد لارنس و جان آرچر در سال 1952 به پاس اکتشافاتشان در زمينة کروماتوگرافي جايزة نوبل گرفتند.
توصيف کروماتوگرافي
کروماتوگرافي را به علت اينکه دربرگيرندة سيستم‌ها و تکنيک‌هاي مختلفي است نمي‌توان به طور مشخص تعريف کرد. اغلب جداسازي‌ها بر مبناي کروماتوگرافي و بر روي مخلوط‌هايي از مواد بي‌رنگ از جمله گازها صورت مي‌گيرد.
کروماتوگرافي متکي بر حرکت نسبي دو فاز است. يکي از اين فازها بدون حرکت است و فاز ساکن ناميده ميشود و ديگري را فاز متحرک مي‌نامند. اجزاي يک مخلوط به وسيلة جرياني از يک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده مي‌شوند و جداسازي بر اختلاف در سرعت مهاجرت اجزاي مختلف نمونه استواراست.
مثال
اگر به طور ساده بخواهيم عمل کروماتوگرافي را انجام دهيم، يک ليوان حاوي آب را برميداريم و يک قطره جوهر در آن ميچکانيم. سپس تکهکاغذي را برميداريم و قسمتي از آن را در ليوان آب قرار ميدهيم. پس از مدتي مشاهده ميشود که جوهر از کاغذ بالا ميرود و پخش ميشود.
روشهاي کروماتوگرافي
روشهاي کروماتوگرافي، بر حسب ماهيت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهيت فاز ساکن، ممکن است جامد، مايع و گاز باشند. بدين ترتيب، فرآيند کروماتوگرافي به چهار بخش اصلي تقسيم ميشود. بايد گفت که اگر فاز ساکن، مايع باشد کروماتوگرافي را تقسيمي مي‌نامند.
انواع کروماتوگرافي
هر يک از 4 نوع اصلي کروماتوگرافي انواع مختلفي دارد:
کروماتوگرافي مايع ـ جامد
- کروماتوگرافي جذب سطحي
- کروماتوگرافي لاية نازک
- کروماتوگرافي تبادل يوني
- کروماتوگرافي ژلي
کروماتوگرافي مايع ـ مايع
- کروماتوگرافي تقسيمي
- کروماتوگرافي کاغذي
- کروماتوگرافي گاز ـ مايع
- کروماتوگرافي ستون موئين
روشهاي کروماتوگرافي مي‌توانند جداسازي‌هايي را که به روشهاي ديگر خيلي مشکلاند، به انجام برسانند. زيرا اختلاف جزئي موجود در رفتار جزئي اجسام، در جريان عبور آنها از يک سيستمِ کروماتوگرافي چند برابر ميشود.
هر چه اين اختلاف بيشتر شود، قدرت جداسازي بيشتر و براي انجام جداسازي نياز کمتري به وجود اختلافات ديگر خواهد بود.
- مزيت کروماتوگرافي نسبت به ستون تقطير اين است که بهآساني ميتوان به آن دست يافت. با وجود اينکه ممکن است چندين روز طول بکشد تا يک ستون تقطير به حداکثر بازده خود برسد، ولي يک جداسازي کروماتوگرافي مي‌تواند در عرض چند دقيقه يا چند ساعت انجام گيرد.
- يکي از مزاياي برجستة روشهاي کروماتوگرافي اين است که آنها آرام هستند. به اين معني که احتمال تجزية مواد جداشونده به وسيلة اين روشها در مقايسه با ساير روشها کمتر است.
- مزيت ديگر روشهاي کروماتوگرافي اين است که تنها مقدار بسيار کمي از مخلوط براي تجزيه لازم است. به اين علت، روشهاي تجزيه‌اي مربوط به جداسازي کروماتوگرافي مي‌توانند در مقياس ميکرو و نيمه ميکرو انجام گيرند.
- روشهاي کروماتوگرافي ساده، سريع و وسايل مورد لزوم آنها ارزان هستند. اجزاي مخلوطهاي پيچيده را به کمک اين روشها ميتوان از يکديگر جدا کرد.
| مواد | انواع کروماتوگرافي |
| مواد شيميايي مشابه | کروماتوگرافي تقسيمي |
| مواد شيميايي غير مشابه | کروماتوگرافي جذب سطحي |
| گازها و اجسام فرّار | کروماتوگرافي گازي |
| مواد يوني و معدني | کروماتوگرافي تبادل يوني در ستون کروماتوگرافي کاغذي يا لايه نازک |
| مواد يوني و غير يوني | الکتروفوز ناحيه‌اي |
| مواد زيستي و ترکيباتي با جرم مولکولي نسبي بالا | کروماتوگرافي تبادل يون يا ژلي |
انتخاب نوع روش کروماتوگرافي بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافي گازي در جداسازي گازها) عموماً تجربي است. زيرا هنوز هيچ راهي براي پيش‌بيني بهترين روش براي جداسازي اجسام، مگر در چند مورد ساده وجود ندارد.
در ابتدا روشهاي ساده‌تري مانند کروماتوگرافي کاغذي و لايه نازک امتحان مي‌شوند. در صورتي که با اين روشها مستقيماً قادر به جداسازي باشند، جداسازي را بايد به وسيلة آنها صورت داد. در غير اين صورت، از روشهاي پيچيده‌تر استفاده ميشود.
کروماتوگرافي مايع با کارايي بالا (HELC)، وقتي که روشهاي ساده فاقد کارايي لازم هستند، مي‌تواند جوابگو باشد.