جستجو کردن

کروماتوگرافی چیست؟ (اصول GC و HPLC)

کروماتوگرافی ستونی بر اساس فاز متحرک به سه دسته تقسیم می شود: گاز، مایع و سیال فوق بحرانی هر یک از این دسته ها بسته به نوع تعادل استفاده شده به دسته های ریزتری تقسیم می شوند که در جدول زیر قابل مشاهده است:

در تمام کروماتوگرافی ها جداسازی بر اساس مقدار توزیع بین فاز متحرک و ثابت که با استفاده از ثابت تعادل مشخص می شود صورت می گیرد.

فاکتور بازداری یا فاکتور ظرفیت

زمان بازداری به نرخ جریان، ابعاد ستون و پارامترهای دیگر بستگی دارد. به همین دلیل محاسبات بر اساس آن مشکل است به همین دلیل از فاکتور بازداری برای شناسایی هر گونه استفاده می شود.

در صورتی که این پارامتر صفر باشد گونه به کل بازداری نشده است و همراه با فاز متحرک شسته است که در این حالت زمان بازداری برابر زمان مرده است. در صورتی که این پارامتر 20 باشد یعنی به شدت بازداری می شود و مدت بسیار طولانی در ستون می ماند به همین دلیل تنظیمات ستون طوری صورت می گیرد که فاکتور بازداری بین 0 و 20 باشد.

Case Study

در یک کروماتوگرافی مایع فاز معکوس (RPLC) از یک فاز ساکن هیدروفوب مثل C18 و یک فاز متحرک هیدروفیل مثل مخلوطی از آب و متانول استفاده می شود. برای درک بهتر پارامترهایی که مورد بحث قرار گرفتند اتیل پارابن با شرایطی که گفته شد آنالیز شده و داده ها در جدول زیر نمایش داده شده است. با مقایسه داده ها می توان فهمید که متانول بازداری چندانی برای اتیل پارابن ایجاد نمی کند.

با کاهش درصد متانول زمان بازداری به صورت نمایی زیاد می شود

کروماتوگرام

به خروجی کروماتوگرافی گویند و تمامی اطلاعات را در بر دارد. کروماتوگرام نمودار سیگنال دتکتور بر حسب زمان ماند نمونه در ستون می باشد. این نمودار برای آنالیز کمی (با استفاده از مساحت) و کیفی (با استفاده از مکان پیک) مورد استفاده قرار می گیرد.

زمان tM به زمان مرده یا void معروف است. این پارامتر مربوط به مدت زمانی است که یک گونه بدون هیچ برهمکنشی از ستون عبور می کند یا  مدت زمان برهمکنش گونه ها با فاز متحرک و یک پارامتر ضروری در شناسایی پیک هاست. tR زمان بازداری (retention time) است این پارامتر برابر مجموع زمانی است که هر گونه در فاز متحرک و ثابت سپری می کند. زمان بازداری برای هر گونه مقدار متفاوتی دارد به همین دلیل برای شناسایی گونه استفاده می شود.

حجم مرده

این پارامتر برابر حجم ستون منهای حجم اشغال شده توسط فاز ساکن است یعنی فضایی که فاز متحرک از آن عبور می کند. این پارامتر با ضرب کردن زمان در نرخ جریان محاسبه می شود.

در صورتی که بدانیم چند درصد حجم ستون توسط فاز ساکن متخلخل اشغال شده است می توان از رابطه زیر بهره برد.

ضریب گزینش پذیری

یک پارامتر بزرگتر از یک است که تابعی از نوع فاز ساکن است در نتیجه برای مقایسه میزان جداسازی دو گونه A و B توسط یک ستون استفاده می شود و نشان می دهد آیا این ستون برای آنالیز مناسب است یا خیر.

سرعت متوسط خطی

با استفاده از تقسیم طول ستون به زمان مرده محاسبه می شود.

یکی از پارامترهای مهم برای ستون نرخ جریان آن است (flow rate) برای ستون پر شده این پارامتر به صورت زیر محاسبه می شود. Ɛ در این معادله برابر کسری از حجم ستون می باشد که خالی است و فاز متحرک می تواند از آن عبور کند.

پهنای پیک

چرا پیک پهن شده است؟ با توجه به این موضوع که مسیر های زیادی برای عبور کردن ذرات یک گونه از ستون وجود دارد بعضی از ذرات سریعتر می رسند. احتمال اینکه یک مولکول از میان تمام مسیرها طولانی ترین یا کوتاه ترین قسمت های مسیر را انتخاب کند کم است و چون تعداد مولکول ها خیلی زیاد است توزیع مولکول ها در این مسیرها بر اساس توزیع ماکسول اتفاق می افتد. برای بررسی بیشتر پهنای پیک به علم آمار رجوع می کنیم.

همان طور که در شکل زیر مشاهده می شود یک پیک علاوه بر زمان بازداری دارای ارتفاع و پهناست که با پارامترهای h و Wb مشخص می شود. گاهی محاسبات بر اساس پهنای پیک در وسط آن (W1/2) یا در 5% ارتفاع پیک (W0.05) انجام می شود. ارتفاع و مساحت پیک معیاری از غلظت گونه هستند اما مساحت دقیق تر است چرا که ممکن است پیک متقارن نباشد.

برای انجام مدل سازی کروماتوگرافی شبیه ترین سازه برج تقطیر است.