تست عنوان
close
باشگاه نانو | آموزش | 2580
EN ورود به کارتابل افراد ثبت نام افراد ورود نهادهای ترویجی
2580
filereader.php?p1=main_8da843ff65205a613

موضوع: تجهیزات فناوری نانو

فصل: سایر روش‌های مشخصه‌یابی


بخش اول: کروماتوگرافی (1)
بخش دوم: کروماتوگرافی (2)
بخش سوم: طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس
بخش چهارم: طیف سنجی جرمی
بخش پنجم: پراکندگی نور پویا


بخش‌ اول: کروماتوگرافی، روشی برای شناسایی مواد


نویسندگان: فاطمه سادات سکوت، فرزاد حسینی نسب




مقدمه:

کروماتوگرافی روشی برای تشخیص اجزا در ابعاد نانومتری، با دقتی در حد و اندازه‌ی مولکولی است. این روش مدتها پیش از شکلگیری فناوری نانو، برای شناسایی مواد به کار می‌رفت. اگر چند مولکول با هم داشته باشیم، کروماتوگرافی حتی تشخیص میدهد غلظت آنها چقدر است. اساس کار کروماتوگرافی جداسازی اجزای مخلوط با استفاده از سرعت متفاوت حرکت مولکولهای مختلف در محیط یکسان و با انرژی اولیه‌ی مشابه است. دستگاه‌های کروماتوگرافی پیشرفته، میلیونها مولکول مختلف را در یک میلیمتر مخلوط بهراحتی شناسایی میکنند و پژوهشگران فناوری نانو میتوانند به کمک این روش‌ها قسمت عمدهای از مشکلات خود را در شناسایی مواد مورد استفاده رفع کنند.
کروماتوگرافی به عنوان یکی از روشهای آزمایشیِ کارآمد در فناوری نانو، شامل چند روش است که در بخش بعدی با دو روش کروماتوگرافی گازی و کروماتوگرافی مایع با فشار بالا آشنا میشویم.
در روش‌های کروماتوگرافی، زمان، عامل کنترل بر انتخاب ذراتی است که با سرعتهای مختلف در محیط کروماتوگرافی توزیع مکانی مییابند.

1- کروماتوگرافی

یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین روش¬های جداسازی، روش کروماتوگرافی است. در زبان یونانی chroma به معنی رنگ و grophein به معنی نوشتن است. کروماتوگرافی بوسیله یک گیاه شناس روسی به نام تسوت، در اوایل قرن بیستم (1903) کشف شد. او از این روش برای جداسازی رنگدانه های مختلف گیاهی مانند کلروفیل‌ها و گزانتوفیل‌ها استفاده می کرد. به طور کلی، می‌توان گفت، کروملتوگرافی، روشی است در علم شیمی برای جداسازی اجزای یک مخلوط با عبور دادن یک فاز متحرک از روی یک فاز ساکن.
در این روش معمولاً مخلوط که به صورت مایع یا گاز است از یک لوله یا شبکه گذرانده می‌شود. از آنجائیکه سرعت حرکت اجزای تشکیل دهنده مخلوط با توجه به جرم آنها در لوله یا شبکه مختلف است، در نتیجه مخلوط به اجزای تشکیل دهنده تجزیه شده و هر جزء جداگانه خارج می‌شود. در کروماتوگرافی دو فاز وجود دارد، فاز ثابت و فاز متحرک، فاز ثابت در واقع اجزای درون لوله یا شبکه جداسازی را تشکیل می‌دهند و فاز متحرک مربوط به ماده‌ای است که می‌خواهد مورد تجزیه و تخلیص قرار بگیرد.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820

شکل1- جداسازی اجزای مختلف به دلیل سرعت متفاوت حرکت آنها در لوله


2- انواع روش‌های کروماتوگرافی

روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد. فاز متحرک ممکن است گاز یا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد. بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می‌شود. هر یک از این بخش‌ها نیز انواع مختلفی دارد: 

1- کروماتوگرافی مایع ـ جامد

  •  کروماتوگرافی جذب سطحی
  • کروماتوگرافی لایه ی نازک
  • کروماتوگرافی تبادل یونی
  •  کروماتوگرافی ژلی

2- کروماتوگرافی گاز ـ جامد
3- کروماتوگرافی مایع ـ مایع

  •  کروماتوگرافی تقسیمی
  •  کروماتوگرافی کاغذی

4- کروماتوگرافی گاز ـ مایع

  •  کروماتوگرافی گاز ـ مایع
  •  کروماتوگرافی ستون موئین


3- مزیت روشهای کروماتوگرافی

کروماتوگرافی پُرکاربردترین شیوه‌ی جداسازی تجزیهای است که در تمام شاخههای علوم به کار می رود. کروماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روشهای جداسازی را شامل می شود. روشهای کروماتوگرافی میتوانند جداسازیهایی را که به روشهای دیگر خیلی مشکلاند، به انجام برسانند. زیرا اختلاف جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام، در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چند برابر میشود.
هر چه این اختلاف بیش‌تر شود، قدرت جداسازی بیش‌تر و برای انجام جداسازی نیاز کم‌تری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.

  • مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که به آسانی میتوان به آن دست یافت. با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد، ولی یک جداسازی کروماتوگرافی میتواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.
  • یکی از مزایای برجسته‌ی روشهای کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه‌ی مواد جدا شونده به وسیله‌ی این روشها در مقایسه با سایر روشها کم‌تر است.
  • مزیت دیگر روشهای کروماتوگرافی این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است. به این علت، روشهای تجزیهای مربوط به جداسازی کروماتوگرافی میتوانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.
  • روشهای کروماتوگرافی ساده، سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند. اجزای مخلوطهای پیچیده را به کمک این روشها میتوان از یکدیگر جدا کرد.


4- انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی به جز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی برای پیشبینی بهترین روش برای جداسازی اجسام، مگر در چند مورد ساده وجود ندارد.
در ابتدا روشهای سادهتری مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان میشوند. در صورتی که با این روش‌ها مستقیما قادر به جداسازی باشند، جداسازی باید به وسیله‌ی آنها صورت گیرد. در غیر این صورت، از روشهای پیچیدهتر استفاده میشود.
کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HELC)، وقتی که روشهای ساده فاقد کارایی لازم هستند، می تواند جوابگو باشد. 


کروماتوگرافی لایه نازک:
این نوع جداسازی برای مقادیر بسیار کم کاربرد دارد. در این کروماتوگرافی فاز ساکن جامد و فاز متحرک مایع است. حلال توسط جذب سطحی روی لایه بالا می‌رود و اجزای مختلف نمونه برحسب نوع و استحکام پیوند در محلی از لایه متمرکز می‌شوند. معمولاً اجسام قطبی پایین‌تر و اجسام غیرقطبی در بالای لایه قرار می‌گیرند. حلال مناسب باید لکه‌ها را به خوبی از هم جدا کند و با مواد موجود در نمونه واکنش ندهد. لکه‌گذاری روی لایه نازک به وسیله لوله مویین انجام می‌شود. طبقه جاذب یا فاز ساکن (سیلیکاژل، آلومین ...) روی شیشه یا هر جسم دیگری که خود اثری در عمل ندارد ریخته می‌شود.


کروماتوگرافی کاغذی:
این کروماتوگرافی نیز مشابه کروماتوگرافی لایه نازک است با این تفاوت که در کروماتوگرافی کاغذی فاز ثابت را کاغذی جاذب و یکنواخت و فاز متحرک را حلال و یا مخلوط مناسبی از حلال‌ها تشکیل می‌دهد.






filereader.php?p1=main_bcd1b68617759b1df filereader.php?p1=main_fbaedde498cdead4f





منابع


  • مجموعه مقالات سایت باشگاه نانو
  • دانشنامه آزاد ویکی پدیا
  • فرزاد حسینی نسب، محسن افسری ولایتی؛ کتاب علوم و فناوری نانو 2؛ انتشارات کوچک آموز