Spieghiamo cos'è la cromatografia, come si usa per separare le miscele, quali sono le sue fasi, quali tipi esistono ed esempi.
Che cos'è la cromatografia?
La cromatografia è un metodo di separazione della miscela complesso, che è ampiamente utilizzato in vari rami del scienza. Può essere utilizzato per quantificare, identificare e separare i componenti di una miscela. Per fare ciò si avvale del principio della ritenzione selettiva, che consiste nel diverso comportamento dei componenti di a miscela su un supporto specifico (come una carta, un gas, un liquido, una resina) e una fase liquida o gassosa che scorre attraverso il supporto.
In questo modo, la cromatografia impiega varie tecniche che sfruttano le differenze nel tasso di ritenzione di ciascun componente e possono separarle, identificarle e quantificarle.
In molti casi la chiave adsorbimento (diverso da assorbimento, che si riferisce alla diffusione di un componente da una fase all'altra), un concetto che si riferisce al processo mediante il quale le particelle vengono trattenute su una superficie. In base alla differenza delle velocità di adsorbimento su un supporto e all'affinità per questo supporto dei componenti della miscela, possono essere separati e quindi quantificati o identificati.
In generale, tutti i tipi di cromatografia dipendono da un certo numero di strumenti, composti chimici e determinato tecnologia. Per questo motivo è importante conoscere alcuni concetti per comprendere il funzionamento delle tecniche cromatografiche:
- Fase stazionaria. È una sostanza che rimane immobile durante l'esecuzione della cromatografia.
- Fase mobile. È la sostanza che si muove durante la cromatografia. Può essere un liquido o un gas. Il campione contenente l'analita viene somministrato nella fase mobile.
- Analiti. Sono le sostanze che verranno separate, quantificate e/o identificate mediante cromatografia, ovvero sono le sostanze che verranno analizzate.
- Spettacoli. È la miscela da analizzare. Può essere costituito da uno o più analiti, e da altri componenti che potrebbero non interessare, dai quali verranno separati gli analiti.
- Tempo di attesa. È il tempo impiegato da un analita per passare dalla colonna o sistema attraverso il quale passa la fase mobile, al rivelatore (apparecchiatura in grado di fornire un segnale di rivelazione utilizzando alcune proprietà dell'analita).
- Selettività. È la capacità di differenziare ogni componente nel mix.
- eluente Si riferisce anche alla fase mobile quando esce dalla colonna cromatografica.
Il metodo cromatografico consiste nell'inoculare un campione in una fase stazionaria o in una fase mobile (a seconda del tipo di tecnica cromatografica). Quindi, se, ad esempio, la fase mobile è quella che contiene il campione, passa attraverso una certa fase stazionaria.
La separazione degli analiti dipenderà dall'affinità di ciascuno dei componenti sia per la fase stazionaria che per la fase mobile. A seconda della loro natura, alcuni sostanze tenderanno a muoversi con la fase mobile ed altri a rimanere sulla fase stazionaria.
Tipi di cromatografia
A seconda della tecnologia utilizzata, della natura del supporto (fase stazionaria) e della sostanza mobile (fase mobile), si possono differenziare i seguenti tipi di cromatografia:
- Cromatografia su carta. La fase stazionaria è costituita da una striscia di carta da filtro. Il campione da analizzare viene posto come una goccia su un'estremità della carta. Quindi la striscia di carta viene immersa in un contenitore dove si trova la fase mobile, tenendo conto che l'estremità dove viene posto il campione si trova sul fondo della carta. La fase mobile sale per capillarità, trascinando con sé il campione e separando ogni componente secondo la sua affinità per la fase stazionaria. Questo tipo di cromatografia viene utilizzato principalmente quando ogni componente del campione ha una colore diversi, quindi puoi vedere la visualizzazione dei colori sulla carta per identificarli.
- Cromatografia su strato sottile. Il funzionamento di questa tecnica è simile a quello della cromatografia su carta, ma in questo caso la fase stazionaria viene costruita depositando una resina polare (quasi sempre gel di silice) su una lastra di vetro o di alluminio. Una certa quantità di campione viene posta a 1 cm dal bordo inferiore del piatto. Questa piastra viene poi immersa, tenendo presente che l'estremità che contiene il campione deve essere in basso, in un contenitore che contiene la fase mobile. La fase mobile sale per capillarità, separando i componenti del campione.
- Cromatografia su colonna. La fase stazionaria è posta all'interno di una colonna che può essere realizzata, tra gli altri materiali, in vetro o acciaio inossidabile. La fase mobile può essere liquida o gassosa. Il campione viene posto alla sommità della colonna e fatto scendere con la fase mobile utilizzando il gravità. Pertanto, la cromatografia su colonna può essere classificata come:
- Cromatografia solido-liquido. La fase stazionaria è solido e il cellulare è liquido.
- Cromatografia liquido-liquido. Entrambe le fasi sono liquido.
- Gascromatografia liquido-gas. La fase stazionaria è liquida e la fase mobile è bibita.
- Gascromatografia solido. La fase stazionaria è un solido e il mobile è gassoso.
Considerando invece il tipo di interazione dell'analita tra la fase stazionaria e quella mobile, abbiamo i seguenti tipi di cromatografia:
- Cromatografia ad adsorbimento. In questo tipo di cromatografia la fase stazionaria è un solido, mentre la fase mobile è un liquido. La sostanza che forma la fase stazionaria può essere allumina (Al2O3), silice (SiO2) o resine a scambio ionico (matrici che hanno siti elettrostaticamente attivi, grazie ai quali l'analita viene trattenuto in esse per interazione elettrostatica). La fase mobile può essere composta da a solvente o una miscela di solventi. Alcuni componenti della miscela verranno trattenuti con maggiore forza di altri, in questo modo avviene la separazione.
- Cromatografia di partizione. Si verifica quando la separazione degli analiti dalla miscela avviene a causa delle differenze nelle loro solubilità o polarità tra la fase stazionaria e la fase mobile, entrambe le fasi essendo liquide immiscibili. La tecnologia delle fasi stazionarie è avanzata ed esistono già varietà di liquidi incorporati in solidi e resine che vengono utilizzate per questo scopo. In questo senso esistono due tipi di cormatografia a seconda della polarità della fase stazionaria e della fase mobile:
- In fase normale. La fase stazionaria è polare e la fase mobile è apolare.
- In fase inversa. La fase stazionaria è apolare e la fase mobile è polare.
- Cromatografia a scambio ionico. Quando la fase stazionaria è solida e presenta gruppi funzionali ionizzabili, cioè carichi, che sono in grado di scambiare la loro carica con l'analita. Può essere classificato in:
- Cromatografia a scambio cationico. La fase stazionaria contiene gruppi funzionali caricati negativamente, quindi conserva cationi (caricati positivamente).
- Cromatografia a scambio anionico. La fase stazionaria contiene gruppi funzionali caricati positivamente, trattenendo così anioni (caricati negativamente).
- Cromatografia ad esclusione STERICA. La fase stazionaria è un materiale poroso attraverso il quale gli analiti eluiscono, a seconda delle loro dimensioni. In questo tipo di cromatografia non esiste alcun tipo di interazione fisica o chimica tra gli analiti e la fase stazionaria. Gli analiti più grandi eluiscono per primi, cioè non vengono trattenuti nella fase stazionaria. Mentre gli analiti più piccoli sono intrappolati nei pori della fase stazionaria e lo lasciano mentre passa la fase mobile (liquida).
Con l'anticipo di conoscenza e tecnologia, le tecniche cromatografiche si stavano perfezionando e ogni volta è stato possibile separare, identificare e quantificare con maggiore precisione le sostanze presenti in una miscela. Due esempi di cromatografia avanzata sono HPLC (cromatografia liquida ad alte prestazioni) e GC (gascromatografia).
- HPLC. Consiste in un tipo di cromatografia su colonna, ma la cui fase mobile viene pompata ad alte pressioni attraverso la fase stazionaria all'interno della colonna. L'applicazione di un'alta pressione riduce la diffusione degli analiti attraverso la fase stazionaria, ottenendo così migliori risultati, oltre a ridurre i tempi di lavoro.
- GC. La fase mobile è un gas e la fase stazionaria può essere un solido o un liquido. Il campione si volatilizza prima di iniettarlo nella colonna cromatografica, poiché deve essere gassoso affinché il gas di trasporto lo trasporti.
Esempi di cromatografia
Alcuni esempi quotidiani dell'applicazione della cromatografia sono:
- Vino rovesciato su una tovaglia bianca. Un incidente all'ora di cena ci permetterà di osservare, quando il vino si asciuga al contatto con il aria, le varie sostanze che lo compongono. Ognuno tingerà il bianco del tessuto in un tono o colore diverso e possono essere identificati separatamente, il che normalmente sarebbe impossibile.
- Esame del sangue. La cromatografia dei campioni di sangue viene spesso eseguita per identificare le sostanze in esso contenute, che normalmente sono impercettibili trattandosi di una miscela molto complessa. Per fare ciò, il colore che il sangue riflette su un supporto o sottoposto ad a luce specifico.
- Test delle urine. Come il sangue, l'urina è una miscela di vari composti, alcuni solidi e altri liquidi, la cui presenza o assenza può rivelare dettagli su come funziona il corpo. La separazione cromatografica può essere eseguita per rilevare residui insoliti, come sangue, sali, glucosio o sostanze illegali.
- Recensione di una scena del crimine. Qualcosa che vediamo spesso nei film: i ricercatori prendono tessuti, fibre, stoffe o altri supporti e osservano la separazione per aderenza delle diverse sostanze versate su di essi, come sperma o sangue, anche quando ad occhio nudo potrebbero passare inosservate.
- Controlli sanitari degli alimenti. Supponendo che gli specialisti in cibo conoscere la reazione dei componenti degli alimenti quando sottoposti a uno spettro cromatografico, questa tecnica può essere utilizzata per dettagliare in un campione se in essi è presente qualche tipo di sostanza impropria, un prodotto di agenti microbici o qualche tipo di inquinamento, prima di lui Prodotto vai al mercato e mettiti rischio il Salute dalle persone.