כרומטוגרפיה

כרומטוגרפיה היא שיטה אנליטית בכימיה שמפרידה תערובת לחומרים, עוזרת לזהותם ולמדוד את כמותם. משתמשים בה בכימיה, ביולוגיה, תעשיית התרופות, מזון ובמדעי הפורנזיקה.

תערובת מומסת בנוזל או בגז. החומר שמזיזים קוראים לו פאזה נעה (נוזל או גז שנע). החומר שעומד במקום קוראים לו פאזה נחה (מוצק או ג'ל, או משטח כמו נייר). בין שתי הפאזות נוצרות אינטראקציות פיזיקליות, כמו משיכה חשמלית או הבדלי מסיסות. אינטראקציות אלה שונות מרכיב לרכיב, ולכן מרכיבים מסוימים נעים מהר יותר ואחרים נעים לאט. כך התערובת מופרדת לחלקיה.

המילה מגיעה מיוונית: "כרומו" = צבע, "גרפיה" = כתיבה. השיטה פותחה בידי הבוטנאי הרוסי מיכאיל צבט בתחילת המאה ה-20 (1901). התפתחות שיטות ותאוריות מאוחרות הובילו לפריצות דרך במאה ה-20, כולל פרסים מדעיים גדולים.

בצורה הפשוטה שמים טיפה של תערובת על נייר. מטבילים את קצה הנייר בפאזה נעה כמו מים או אתנול. הנוזל מטפס ונושא איתו חלקיקים. חלק מהחומרים נדבקים לנייר יותר וחלשים אחרים נעים מהר. התוצאה היא נקודות במרחקים שונים. אפשר לחשב שיעור נדידה (RF): מרחק הנדידה של החומר חלקי מרחק הנדידה של הפאזה הנעה (לדוגמה 2 ס"מ חלקי 5 ס"מ = 0.4). יש גם כרומטוגרפיה דו-ממדית שמסובבת את הנייר כדי לקבל הפרדה מדויקת יותר.

(TLC) דומה לנייר, אבל הפאזה הנייחת היא שכבת סיליקה או אלומינה על לוח. שיטה זו מהירה ומדויקת יותר. משתמשים בה לזיהוי חומרים ולבדיקת ניקיון של תערובות. כימות מדויק נעשה בדרך כלל בשיטות כמו HPLC ו-GC.

(SEC או סינון בג'ל) מפרידה לפי גודל/נפח של מולקולות. בעמודה ארוזים חרוזים בעלי חריצים. מולקולות קטנות נכנסות לחריצים ומתעכבות; גדולות עוברות מהר יותר. השיטה עדינה ומתאימה לחלבונים וחומצות גרעין. בדרך כלל משתמשים בה יחד עם שיטות נוספות.

(Affinity) מסננת בעזרת זיקה ביולוגית ספציפית. למולקולה על החרוזים (ליגנד) יש קשר חזק למולקולת המטרה. מעמיסים את הדוגמית, שאר החומרים נשפכים החוצה, ואז משחררים את המולקולה הרצויה בעזרת מולקולה מתחרה. שיטה זו מצריכה ידע מוקדם על המטרה. פותחה בידי פרופ' מאיר וילצ'ק.

(IEC) מפרידה לפי מטען חשמלי. בעמודה קשורים שיירים טעונים לפאזה הנייחת. מולקולות עם מטען נגדי נקשרות אליהן. משחררים את החומר בעזרת עלייה בריכוז מלח או שינוי pH. יש חלוקה לשיטות לקטיונים ולשיטות לאניונים.

(GC) פאזה נעה היא גז בלתי פעיל, כמו הליום. מתאימה לחומרים נדיפים. ההפרדה תלויה בעיקר בנקודות הרתיחה. שיטה מהירה, אך לעתים ה"הדגימה" נהרסת בגלל חימום.

(HPLC) משתמשים בנוזל בלחץ גבוה כדי לדחוף את הדוגמית בעמודה. ההפרדה מבוססת הבדלי קוטביות (קוטביות = נטייה להתמוסס במים). בגרסה "מהופכת" הפאזה הנייחת היא הידרופובית, ולכן סדר היציאה מתהפך. HPLC נפוצה מאוד; כ־80% מההפרדות מבוצעות בשיטה זו. חסרונה העיקרי הוא המחיר הגבוה של המכשור.

כרומטוגרפיה היא דרך להפריד תערובת לחלקים שלה. משתמשים בה במעבדות ובתעשייה.

מכניסים את התערובת לפאזה נעה. פאזה נעה זה נוזל או גז שמזיז את התערובת. יש גם פאזה נחה. זו חומר שעומד במקום, כמו נייר או חרוזים. חלקיקים שנמשכים לפאזה הנחה נשארים מאחור. אחרים נוסעים עם הפאזה הנעה. כך נפרדים החומרים.

השם קשור לצבעים. הבוטנאי מיכאיל צבט פיתח את השיטה בתחילת המאה ה-20.

מציבים טיפת תערובת על נייר. מטבילים את קצה הנייר במים או אלכוהול. הנוזל מטפס ומושך את החומרים. מרחק הנדידה של כל צבע מודדים ונותנים מספר שנקרא RF. כך מזהים חומרים.

זה דומה לנייר. אך משתמשים בלוח עם שכבה דקה של חומר מיוחד. שיטה זו מהירה ומדויקת.

בכמה שיטות שותלים חרוזים בתוך צינור. ב-SEC החרוזים מכילים חריצים. חלקיקים קטנים נתקעים בחריצים ולאט יוצאים. חלקיקים גדולים יוצאים מהר.

מחברים על החרוזים חומר שאוהב רק את המטרה. החומר הזה מושך רק אותה. שאר החומרים נשפכים החוצה. אחר כך משחררים את המטרה בעזרת חומר מתחרה.

ב-GC משתמשים בגז כדי להזיז חומרים שמרתיחים בקלות. השיטה מהירה אך חומרים עלולים להתקלקל בחום. ב-HPLC מזיזים נוזל בלחץ גבוה. HPLC מאוד נפוצה אך יקרה.