الفصل الكروماتوغرافي
تعمل عمليات الفصل الكروماتوغرافي على فصل المخاليط إلى مكوناتها من خلال استغلال التوزيع التفاضلي للمواد التحليلية بين طور ثابت وطور متحرك.
Definition
الكروماتوغرافيا هي عائلة من طرق الفصل التحليلي حيث تُقسّم مكونات الخليط بين طور ثابت وطور متحرك، بحيث تهاجر بمعدلات مختلفة وتظهر مفصولة في الزمان أو المكان.
Scope
يغطي هذا المجال تقنيات الفصل الرئيسية في الكيمياء التحليلية: كروماتوغرافيا الغاز، والكروماتوغرافيا السائلة في شكلها عالي الأداء، والرحلان الكهربائي الشعري، بالإضافة إلى النظرية الأساسية لهجرة النطاقات واتساعها. ويتناول تقنية الأعمدة، واختيار الطور المتحرك والطور الثابت، والكشف، ومقاييس الجودة — الاستبقاء، والفصل، وعدد الألواح — التي تصف عملية الفصل. ويُشار إلى اقتران هذه الفصول بكواشف المطيافية ومطيافية الكتلة، ولكن الكواشف نفسها تُعالج في مجالاتها الخاصة.
Sub-topics
Core questions
- كيف يؤدي التقسيم التفاضلي بين طورين إلى فصل مكونات الخليط؟
- ما الذي يحدد الفصل، وكيف يتم الموازنة بين الكفاءة والانتقائية والاستبقاء؟
- كيف تُختار طرق الغاز والسائل والرحلان الكهربائي لفئة معينة من المواد التحليلية؟
- كيف ترتبط قمة كروماتوغرافية كميًا بكمية المادة التحليلية؟
Key theories
- نظرية الصفيحة ونظرية المعدل (فان ديمتر)
- تُعبر كفاءة العمود بعدد من الصفائح النظرية؛ تربط نظرية المعدل لفان ديمتر ارتفاع الصفيحة بسرعة التدفق من خلال مساهمات من انتشار الدوامة، والانتشار الطولي، ومقاومة انتقال الكتلة، متنبئةً بسرعة مثلى لأدنى اتساع للنطاق.
- التقسيم التفاضلي والاستبقاء
- يتوزع كل مادة تحليلية بين الأطوار المتحركة والثابتة وفقًا لثابت التوزيع الخاص بها؛ يحدد عامل الاستبقاء الناتج المدة التي تبقى فيها على العمود، وتحدد الاختلافات في الاستبقاء بين المواد التحليلية، جنبًا إلى جنب مع كفاءة العمود، ما إذا كانت ستُفصل.
Mechanisms
تُدخل العينة إلى تيار من الطور المتحرك يمر فوق أو عبر طور ثابت. تتحرك المواد التحليلية التي تتفاعل بقوة أكبر مع الطور الثابت بشكل أبطأ، وبالتالي تنفصل المكونات أثناء عبورها العمود وتصل إلى الكاشف في أوقات مختلفة. يسجل الكاشف سلسلة من القمم؛ يحدد موقعها المواد التحليلية مقابل المعايير، وتقوم مساحتها بتحديد كميتها. يحد اتساع النطاق الناتج عن الانتشار ومقاومة انتقال الكتلة من مدى قرب القمم التي لا يزال من الممكن فصلها.
Clinical relevance
تُعد عمليات الفصل الكروماتوغرافي ضرورية في التحليل الصيدلاني، وعلم السموم السريري والشرعي، ومراقبة الملوثات البيئية، وتحليل الأغذية والنكهات، والتكنولوجيا الحيوية، لأنها تستطيع فصل وتحديد كمية العديد من المواد التحليلية من المصفوفات المعقدة في عملية واحدة.
History
بدأت الكروماتوغرافيا بفصل ميخائيل تسفيت لأصباغ النباتات على عمود معبأ عام 1906. قدمت نظرية التقسيم لمارتن وسينج في الأربعينيات، والتي حصلا عليها على جائزة نوبل، الأساس المفاهيمي وأدت إلى كروماتوغرافيا الغاز-السائل. أسست نظرية المعدل لفان ديمتر والعمود الشعري ذو الأنبوب المفتوح لغولاي في الخمسينيات الفهم الكمي الحديث لعمليات الفصل.
Key figures
- Mikhail Tswett
- Archer Martin
- Richard Synge
- Marcel Golay
Related topics
Seminal works
- tswett1906
- vandeemter1956
- skoog2017
Frequently asked questions
- ما الفرق بين كروماتوغرافيا الغاز وكروماتوغرافيا السائل؟
- كلاهما يفصل عن طريق التقسيم التفاضلي، لكن كروماتوغرافيا الغاز تستخدم غازًا خاملًا كطور متحرك وتناسب المواد التحليلية المتطايرة والمستقرة حراريًا، بينما تستخدم كروماتوغرافيا السائل طورًا متحركًا سائلًا وتتعامل مع المركبات غير المتطايرة أو القطبية أو غير المستقرة حراريًا.
- ماذا يعني الفصل في الكروماتوغرافيا؟
- يقيس الفصل مدى اكتمال فصل قمتين متجاورتين؛ يتحسن مع زيادة الاختلافات في الاستبقاء، وكفاءة العمود الأعلى، والانتقائية المناسبة، وهو ضروري لتحديد كمية كل مكون دون تداخل.