الكروماتوغرافي، التفريق اللوني، الاستشراب Chromatography

بداية التفريق اللوني

وصفت هذه الطريقة للمرة الأولى في عام 1903 من قبل Mikhail S. Tsvet بهدف فصل مزيج من الأصبغة النباتية الملونة (أثناء بحثه في الكلوروفيل) وذلك بوضع الخلاصة الغولية للأوراق على عمود مملوء بمسحوق طباشيري (كربونات الكالسيوم) chalk powder، ثم صار يضيف الغول قطرة فقطرة على العمود فنزلت الخلاصة عبر مسحوق الطباشير وبدأت تنفصل إلى حزم حتى انفصلت إلى 3 حزم: أخضر ساطع وأخضر مصفر تمثلان نوعين من الكلوروفيل والحزمة الثالثة لصفراء برتقالية تمثل الكارتينوئيدات ومن هنا جاء اسم التفريق اللوني رغم أنه ليس بالضرورة أن تكون الحزم ملونة ...



مبدأ التفريق اللوني

ترتكز كل طرق التفريق اللوني على توازن المادة بين طورين: الطور الثابت Stationary phase والطور المتحرك Mobile phase..

في مثالنا السابق فإن المسحوق (الذي يكون عادة السيليكا جل) هو الطور الثابت والغول الذي يصب باستمرار هو الطور المتحرك Mobile phase ...

لنتخيل أننا وضعنا مادة ما في محل يحتوي على الطور الثابت فتدمص بعض جزيئات المادة على سطح أجزاء particles المسحوق بينما تظل بعض الجزيئات الأخرى منحلة في المحل أو الشاطف eluent، ويحصل توازن ذو ثابتة معينة بين الادمصاص وفك الادمصاص ..وتدعى هذه الثابتة بثابتة توزع نرنست Nernst partition coefficient  أو K كما في القانون (1)


(القانون 1 . K تساوي تركيز الذائبة في الطور الثابت على تركيزها في الطور المتحرك)
لكن المحل أو الشاطف يضاف باستمرار أي أنه يتجدد باستمرار عند أجزاء الطور الثابت فيستمر الوضع حتى يفك ادمصاص جميع جزيئات المادة المعنية وتنتقل إلى أسفل العمود بشكل حزمة bands

ليكن هناك أكثر من مادة ولنفرض مادتين A + B ..ونحن نعرف أن لكل مادة ألفة محددة للادمصاص على المسحوق المستخدم وانحلالية محددة في المحل المستخدم

فأما المادة التي تكون مدمصة بقوة على الطور الثابت فإنها تتأخر في النزول أما المادة التي تكون منحلة بشدة في المحل فتنزل بسرعة أكبر وهكذا وباختلاف سرعة انتقال كلا المادتين فإنهما تنفصلان عن بعضهما تدريجياً حتى تتشكل حزمتين منفصلتين ...

مصطلحات استشرابية

Analyte الحليلة هي المادة التي تخضع للفصل في عملية التفريق اللوني


Analytical chromatographyالتفريق اللوني التحليلي يستعمل لتحديد وجود حليلة (أو حلائل) في عينة وربما تحديد تركيزها أيضاً في عينة

Bounded phase الطور المرتبط وهو الطور الثابت الذي يرتبط تساهمياً covalently بأجزاء الداعم support particles أو يرتبط بالجدار الداخلي للعمود (بما أن التآثر بين الحليلة والطور الثابت يتم على سطح الأجزاء فقط فيمكن ربط الطور الثابت بشكل طبقة رقيقة على الجدار الداخلي للعمود كما في GC أو ربطه على سطح أجزاء مادة أخرى..)

Chromatography التفريق اللوني وهو طريقة فيزيائية للفصل حيث تتوزع فيها المكونات بين طورين أحدهما ثابت (يدعى بالطور الثابت) والآخر متحرك يدعى بالطور المتحرك

Chromatograph  المشراب وهو المعدات التي تتمكن من القيام بفصل معقد لمزيج عن طريق التفريق اللوني (مثل HPLC و GC)


Chromatogram مخطط التفريق اللوني أو المخطط الاستشرابي وهو النتيجة المرئية المخرجة من المشراب وفي حالة العمود تتمثل بعدة قمم توافق مركبات مختلفة من المزيج المنفصل (الشكل 2)


الشكل 2. مخطط استشرابي يمثل فيه محور العينات استجابة المتحري ومحور السينات الزمن


Eluate الشطافة هي الطور المتحرك المغادر من العمود

Eluent الشاطف وهو المحل الذي سيحمل الحليلة معه

Retention time زمن الاحتفاظ وهو زمن مميز يمثل الزمن الذي تستغرقه الحليلة من اللحظة صفر لتعبر النظام (من فتحة العمود إلى المتحري) وهو خاص لكل مادة مع اعتبار الشروط نفسها ..وبما أن المادة ترحل بشكل عصابة أي تظهر بشكل قمة فإنه يؤخذ على المخطط الاستشرابي من اللحظة صفر وحتى منتصف القمة (أي أنه في الشكل 2 t3 وt4  للمادتين A و B) ..


Solute الذائبة تشير إلى مكونات العينة في التفريق اللوني السائل

Stationary phase الطور الثابت هو المادة التي تثبت في مكانها من أجل عملية التفريق اللوني

Mobile phase هو الطور الذي يتحرك في اتجاه معين وقد يكون غازاً يقتصر دوره على حمل العينة فيطلق على التفريق اللوني التفريق اللوني الغازي GC أو قد يكون سائلاً فيطلق عليه التفريق اللوني السائل Liquid Chromatography LC