크로마토그래피란 무엇입니까?

크로마토그래피가 무엇인지, 혼합물을 분리하는 데 어떻게 사용되는지, 크로마토그래피의 상은 무엇인지, 존재하는 유형과 예는 무엇인지 설명합니다.


크로마토그래피를 사용하면 혼합물의 성분을 분리하고 식별할 수 있습니다.

크로마토그래피란 무엇입니까?

크로마토그래피는 복잡한 혼합물을 분리하는 방법 으로 다양한 과학 분야에서 널리 사용됩니다 . 혼합물의 성분을 정량화, 식별 및 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 이를 위해 특정 지지체(예: 종이, 기체, 액체, 수지) 및 흐르는 액체 또는 기체상에서 혼합물 성분의 다양한 거동으로 구성된 선택적 보유 원리를 사용합니다. 지원을 통해.

이와 같이 크로마토그래피는 각 성분의 머무름률의 차이를 활용하고 이를 분리, 식별, 정량화할 수 있는 다양한 기술을 사용합니다.

많은 경우 흡착 이 핵심입니다 (성분이 한 단계에서 다른 단계로 확산되는 것을 의미하는 흡수 와 다름 ). 이는 입자가 표면에 유지되는 과정을 나타내는 개념입니다. 지지체에 대한 흡착 속도의 차이와 이 지지체에 대한 혼합물 구성 요소의 친화도에 따라 이들을 분리한 다음 정량화하거나 식별할 수 있습니다.

일반적으로 모든 유형의 크로마토그래피는 일련의 장비 , 화합물 및 특정 기술 에 따라 달라집니다 . 따라서 크로마토그래피 기술의 작동 방식을 이해하려면 몇 가지 개념을 아는 것이 중요합니다.

  • 고정상. 크로마토그래피가 수행되는 동안 움직이지 않는 물질입니다.
  • 이동상. 크로마토그래피 중에 움직이는 물질입니다. 액체일 수도 있고 기체일 수도 있습니다. 분석물질이 포함된 샘플은 이동상으로 투여됩니다.
  • 분석물. 크로마토그래피를 사용하여 분리, 정량 및/또는 식별할 물질, 즉 분석할 물질을 말합니다.
  • 견본. 분석할 혼합물입니다. 이는 하나 또는 여러 개의 분석물과 관심 대상이 아닐 수 있는 기타 구성요소로 구성될 수 있으며, 이로부터 분석물이 분리됩니다.
  • 유지 시간. 이동상이 통과하는 컬럼이나 시스템에서 분석물질이 검출기(분석물질의 일부 성질을 이용하여 검출 신호를 줄 수 있는 장비)까지 통과하는 데 걸리는 시간입니다.
  • 선택성. 혼합물의 각 성분을 구별하는 능력입니다.
  • 용리액. 이는 또한 크로마토그래피 컬럼을 떠날 때 이동상을 나타냅니다.

크로마토그래피 방법은 시료를 고정상 또는 이동상(크로마토그래피 기술 유형에 따라 다름)에 접종하는 것으로 구성됩니다. 그런 다음, 예를 들어 이동상이 샘플을 포함하는 경우 특정 고정상을 통과합니다.

분석물의 분리는 고정상과 이동상 모두에 대한 각 성분의 친화도에 따라 달라집니다 . 특성에 따라 일부 물질은 이동상과 함께 이동하는 경향이 있고 다른 물질은 고정상에 남아 있는 경향이 있습니다.

참조: 콜로이드

크로마토그래피의 종류

사용된 기술, 지지체(고정상) 및 이동성 물질(이동상)의 특성에 따라 다음과 같은 유형의 크로마토그래피가 구분될 수 있습니다.

  • 종이 크로마토그래피. 고정상은 여과지 조각으로 형성됩니다. 분석할 샘플을 종이 한쪽 끝에 방울 형태로 놓습니다. 그런 다음 샘플이 놓인 끝이 종이 바닥에 있다는 점을 고려하여 종이 조각을 이동상이 있는 용기에 담급니다. 이동상은 모세관 현상에 의해 상승하여 샘플을 끌어당기고 고정상에 대한 친화력에 따라 각 구성 요소를 분리합니다. 이러한 유형의 크로마토그래피는 주로 시료의 각 성분이 서로 다른 색상을 가질 때 사용되며 , 종이에 표시되는 색상을 보고 식별할 수 있습니다.
  • 박층 크로마토그래피. 이 기술의 작동은 종이 크로마토그래피의 작동과 유사하지만 이 경우 고정상은 유리나 알루미늄 판에 극성 수지(거의 항상 실리카겔)를 증착하여 구성됩니다. 일정량의 샘플을 플레이트 하단 가장자리에서 1cm 떨어진 곳에 놓습니다. 그런 다음 샘플이 들어 있는 끝 부분이 아래를 향해야 한다는 점을 고려하여 이 플레이트를 이동상이 들어 있는 용기에 담급니다. 이동상은 모세관 현상에 의해 상승하여 시료의 구성 요소를 분리합니다.
  • 컬럼 크로마토그래피. 고정상은 유리나 스테인리스 스틸 등의 재료로 제작할 수 있는 컬럼 내부에 배치됩니다. 이동상은 액체 또는 기체일 수 있습니다. 샘플을 컬럼 상단에 놓고 중력을 사용하여 이동상과 함께 하강합니다 . 이러한 방식으로 컬럼 크로마토그래피는 다음과 같이 분류될 수 있습니다.
    • 고체-액체 크로마토그래피. 고정상은 고체 이고 이동상은 액체입니다.
    • 액체-액체 크로마토그래피. 두 단계 모두 액체 입니다 .
    • 액체 가스 크로마토그래피. 고정상은 액체이고 이동상은 기체 입니다 .
    • 고체 가스 크로마토그래피. 고정상은 고체이고 이동상은 기체입니다.

반면, 고정상과 이동상 사이의 분석물질의 상호작용 유형에 따라 다음과 같은 유형의 크로마토그래피가 있습니다.

  • 흡착 크로마토그래피. 이 유형의 크로마토그래피에서 고정상은 고체인 반면 이동상은 액체입니다. 고정상을 형성하는 물질은 알루미나(Al 2 O 3 ), 실리카(SiO 2 ) 또는 이온 교환 수지(정전기 활성 부위를 갖는 매트릭스로 인해 정전기 상호 작용에 의해 분석물이 유지됨)일 수 있습니다. 이동상은 용매 또는 용매 혼합물로 형성될 수 있습니다. 혼합물의 일부 성분은 다른 성분보다 더 강하게 유지되며, 이것이 분리가 일어나는 방식입니다.
  • 분할 크로마토그래피. 이는 고정상과 이동상 사이의 용해도 또는 극성의 차이로 인해 혼합물에서 분석물이 분리될 때 발생하며, 두 상은 모두 비혼화성 액체입니다. 고정상 기술이 발전했으며 이미 이러한 목적으로 사용되는 고체 및 수지에 다양한 종류의 액체가 내장되어 있습니다. 이러한 의미에서 고정상과 이동상의 극성에 따라 두 가지 유형의 코르마토그래피가 있습니다.
    • 정상 단계. 고정상은 극성이고 이동상은 비극성입니다.
    • 역상. 고정상은 비극성, 이동상은 극성입니다.
  • 이온 교환 크로마토그래피. 고정상이 고체이고 이온화 가능한 작용기, 즉 전하를 가지며 분석물과 전하를 교환할 수 있는 경우입니다. 그것은 다음과 같이 분류될 수 있습니다:
    • 양이온 교환 크로마토그래피. 고정상에는 음전하를 띤 작용기가 포함되어 있어 (양전하를 띤) 양이온을 유지합니다.
    • 음이온 교환 크로마토그래피. 고정상에는 양전하를 띤 작용기가 포함되어 있어 (음전하를 띤) 음이온을 보유합니다.
  • 분자 배제 크로마토그래피. 고정상은 크기에 따라 분석물질이 용출되는 다공성 물질입니다. 이러한 유형의 크로마토그래피에서는 분석물질과 고정상 사이에 물리적 또는 화학적 상호작용이 없습니다. 가장 큰 분석물이 먼저 용출됩니다. 즉, 고정상에 유지되지 않습니다. 더 작은 분석물은 고정상의 기공에 갇혀 이동(액체) 단계를 통과할 때 그대로 유지됩니다.

지식 과 기술 의 발전으로 크로마토그래피 기술이 완성되었으며 혼합물에 존재하는 물질을 보다 정확하게 분리, 식별 및 정량하는 것이 점점 더 가능해졌습니다. 고급 크로마토그래피의 두 가지 예로는 HPLC(고성능 액체 크로마토그래피)와 GC(가스 크로마토그래피)가 있습니다.

  • HPLC. 이는 일종의 컬럼 크로마토그래피로 구성되지만 이동상은 컬럼 내부의 고정상을 통해 고압으로 펌핑됩니다. 고압을 적용하면 고정상을 통한 분석물질의 확산이 줄어들어 작업 시간이 단축될 뿐만 아니라 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
  • GC. 이동상은 기체이고 고정상은 고체 또는 액체일 수 있습니다. 시료는 운반 가스가 시료를 운반할 수 있도록 기체 상태여야 하므로 크로마토그래피 컬럼에 주입되기 전에 휘발됩니다 .

크로마토그래피의 예


혈액을 분석하기 위해서는 크로마토그래피를 통해 성분을 분리합니다.
크로마토그래피를 적용하는 일상적인 예는 다음과 같습니다.

  • 하얀 식탁보에 와인을 쏟았습니다. 저녁 식사 시간에 발생한 사고를 통해 와인이 공기 와 접촉하여 건조되면서 와인을 구성하는 다양한 물질을 관찰할 수 있게 됩니다 . 각각은 직물의 흰색을 다른 톤이나 색상으로 염색하며 별도로 식별할 수 있습니다. 이는 일반적으로 불가능합니다.
  • 혈액 검사. 혈액 샘플의 크로마토그래피는 종종 혈액 샘플에 포함된 물질을 식별하기 위해 수행되며, 이는 매우 복잡한 혼합물이기 때문에 일반적으로 감지할 수 없습니다. 이를 위해 혈액이 지지체에 반사되거나 특정 빛을 받았을 때 반사되는 색상을 관찰합니다 .
  • 소변 검사. 혈액과 마찬가지로 소변은 다양한 화합물, 일부 고체 및 기타 액체의 혼합물이며, 존재 여부에 따라 신체 기능에 대한 세부 사항이 드러날 수 있습니다. 혈액, 염분, 포도당 또는 불법 물질과 같은 특이한 잔류물을 검출하기 위해 크로마토그래피 분리를 수행할 수 있습니다.
  • 범죄 현장 검토. 우리가 영화에서 자주 볼 수 있는 것: 연구자들은 직물, 섬유, 직물 또는 기타 지지체를 가져다가 육안으로 눈에 띄지 않을 때에도 정액이나 혈액과 같이 그 위에 쏟아진 다양한 물질이 부착되어 분리되는 것을 관찰합니다.
  • 식품 건강 점검. 식품 전문가가 크로마토그래피 스펙트럼을 적용할 때 식품 성분의 반응을 알고 있다는 사실에서 시작하여, 이 기술은 샘플에 과도한 물질, 미생물 제제 또는 일부 오염 유형이 있는 경우 샘플을 자세히 설명하는 데 사용할 수 있습니다. , 제품이 시장에 출시되어 사람들의 건강을 위험 에 빠뜨리기 전에 .

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