ما هي الكروماتوغرافيا

الرئيسية » لبيبة » فيزياء » تطبيقات فيزيائية » ما هي الكروماتوغرافيا
الكروماتوغرافيا

الكروماتوغرافيا هي الطريقة التي يتم فيها فصل المزيج عن طريق توزيع مكوناته بين طورين إثنين، إذ تدعى المرحلة الأولى بالمرحلة الثابتة لأنها ثابتةٌ في مكانها، بينما يحمل الطور المتحرك مكونات المزيج عبر الوسط المستخدم.

تعمل المرحلة الثابتة كضابطٍ على العديد من المكونات في المزيج، مما يؤدي إلى إبطاء هذه المكونات فتتحرك بسرعةٍ أبطأ من سرعة الطور المتحرك. يتم التحكم في حركة المكونات في الطور المتحرك من خلال أهمية تفاعلاتها مع المراحل المتحركة أو الثابتة.

يؤدي الاختلاف في بعض العوامل مثل قابلية ذوبان بعض المكونات في الطور المتحرك وقوة ارتباطها بالمرحلة الثابتة إلى تحرك بعض المكونات بشكلٍ أسرع من غيرها، مما يسهل فصل المكونات داخل هذا المزيج.1

تاريخ الكروماتوغرافيا

يُعتبر عالم النبات الروسي ميخائيل سيميونوفيتش تسويت (1872-1919) أبو الكروماتوغرافيا فعليًّا، ووفقًا لتعريف IUPAC للكروماتوغرافيا، فإن تقنيات الفصل التي تستخدم التيار الكهربائي (أي التقنيات الكهرحرارية) تعتبر أيضًا كروماتوغرافيا، وقد تم منح جائزة نوبل لعام 1948 في هذا المجال للكيميائي السويدي تيسيليوس (1902-1971).2

آلية العمل

فكر في الكروماتوغرافيا على أنها سباق وستجد أنها أبسط بكثيرٍ مما تبدو؛ فلديك عند خط البداية مزيج من المواد الكيميائية في سائلٍ أو غازٍ مجهول الهوية، تمامًا مثل المتسابقين المجتمعين معًا. سرعان ما ينتشر المتسابقون عندما يبدأ السباق كون لديهم قدراتٍ مختلفةً عن بعضهم. تنتشر المواد الكيميائية الموجودة في خليط يشبه السائل بالطريقة السابقة نفسها تمامًا، إذ أنها تنتقل بسرعاتٍ مختلفةٍ عبر مادةٍ صلبةٍ ثابتةٍ. الشيء المهم هو أن نتذكر أن الكروماتوغرافيا هو تأثير السطح.

يتم امتصاص بعض جزيئات السائل عندما يبدأ بتجاوز المادة الصلبة (أشياءٌ نشطةٌ تتحرك باستمرارٍ) نحو سطح المادة الصلبة، وتلتصق هذه الجزيئات هناك مؤقتًا قبل سحبها مرةً أخرى إلى السائل الذي جاءت منه. هذا التبادل بين الجزيئات بين سطح المادة الصلبة والسائلة، هو نوعٌ من التأثيرات المشابهة للالتصاق يسمى الادمصاص (يجب عدم الخلط بينه وبين الامتصاص، حيث تكون جزيئات المادة الواحدة في الامتصاص محاصرة بشكلٍ دائمٍ داخل الجسم الآخر).

تذكر أن السائل المستخدم يتألف من عددٍ لابأس به من السوائل المختلفة، وكل سائلٍ منها يخضع لامتصاصٍ بطريقةٍ مختلفةٍ قليلًا عن الآخر ويستهلك وقت أكثر أو أقل إما في المرحلة الصلبة أو المرحلة السائلة. قد يستهلك أحد السوائل وقتًا أطول بكثيرٍ في الطور الصلب منه في السائل، لذلك ينتقل ببطءٍ أكثر من المادة الصلبة.

قد يستهلك سائلٌ آخر وقتًا أقل في المادة الصلبة وأكثر في السائل، لذلك سيكون أسرع قليلًا. هناك طريقةٌ أخرى للنظر إليها وهي التفكير في السائل على أنه مزيجٌ من السوائل الشبيهة بالغراء، والتي يلتصق بعضها بالمادة الصلبة. هذا ما يسبب انتشار السوائل المختلفة داخل خليط السائل الأصلي على المادة الصلبة.

لكي تعمل الكروماتوغرافيا بفعالية فمن الواضح أننا نحتاج إلى مكونات الطور المتحرك للفصل قدر الإمكان عند تجاوز المرحلة الثابتة. هذا هو السبب في أن المرحلة الثابتة غالبًا ما تكون ذات مساحةٍ كبيرةٍ، مثل ورقة الترشيح مثلًا، أو مادةٍ صلبةٍ مصنوعةٍ من جزيئاتٍ مقسمةٍ بدقةٍ، أو سائل تم تفريغه على سطح مادة صلبة، أو بعض المواد الأخرى شديدة الامتصاص.3

ما هي انواع الكروماتوغرافيا

  1. تُستخدم كروماتوغرافيا السائل حول العالم لاختبار عينات المياه أجل البحث عن التلوث في البحيرات والأنهار. يتم استخدامها لتحليل أيونات المعادن والمركبات العضوية في الحلول. تستخدم كروماتوغرافيا السائل الجزيئات غير القابلة للذوبان.
  2. تُستخدم كروماتوغرافيا الغاز في المطارات للكشف عن القنابل وتستخدم أيضًا في الطب الشرعي وفق العديد من الطرق المختلفة. يتم استخدامها لتحليل الألياف على جسم الشخص وكذلك تحليل الدم الموجود في موقع الجريمة. يستخدم الهيليوم في كروماتوغرافيا الغاز لتحريك خليطة الغازية من خلال عمودٍ من المواد الماصة.
  3. تستخدم كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة مادةٌ ماصةٌ على سطح ألواحٍ زجاجيةٍ أو بلاستيكيةٍ، وتعتبر هذه طريقةٌ بسيطةٌ وسريعةٌ للتحقق من نقاء مركب عضوي. يتم استخدامها للكشف عن المبيدات الحشرية أو بقايا المبيدات الحشرية الغذائية. تُستخدم كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة أيضًا في الطب الشرعي لتحليل مكونات صبغة الألياف.
  4. كروماتوغرافيا الورق هي واحدة من أكثر الأنواع شيوعًا من الكروماتوغرافيا وتستخدم شريطًا من الورق كمرحلةٍ ثابتةٍ. يتم استخدام الخاصية الشعرية لسحب المذيبات لأعلى من خلال الورقة وفصل المواد المذابة.4

المراجع

  • 1 ، Chromatography، من موقع: chem.libretexts.org، اطّلع عليه بتاريخ 1-10-2019.
  • 2 ، What chromatography is all about?، من موقع: www.chromatography.us.edu.pl، اطّلع عليه بتاريخ 1-10-2019.
  • 3 ، Chromatography، من موقع: www.explainthatstuff.com، اطّلع عليه بتاريخ 1-10-2019.
  • 4 ، Chromatography، من موقع: www.soinc.org، اطّلع عليه بتاريخ 1-10-2019.