اطلاعات اولیه
انواع جدا سازی های مختلف و ساده بر روی کاغذ به عنوان پیشروان کروماتوگرافی کاغذی توصیف شدهاند. این سیستم معمولا به عنوان نمونه بارزی از سیستم تقسیمی در نظر گرفته میشود که در آن فاز ساکن آب است و به وسیله جذب سطحی بر روی مولکولهای سلولز قرار میگیرد و مولکولهای سلولز نیز به نوبه خود به وسیله ساختار الیافی کاغذ در وضعیتهای ثابت نگه داشته میشود. امروزه ، به هر حال ، مشخص شده است که جذب سطحی اجزای فاز متحرک و حل شوندهها و اثرات تبادل یون نیز نقشهایی را ایفا میکنند و کاغذ به هیچ عنوان تنها به صورت تکیه گاه بی اثر نیست.
سیر تحولی رشد
روش پیشنهادی رانگ در سال 1850 و فرآیندی که آن را تجزیه موئینهای مینامند، از جمله آنها میباشند. چنین روشهایی در واقع بیشتر شبیه کروماتوگرافی جذب سطحی بودند و کروماتوگرافی کاغذی به مفهوم فعلی ، گسترش سیستم تقسیمی است که به وسیله مارتین و سینج در سال 1941 ارائه شد. در سال 1944 کونسدن ، گوردن و مارتین اسیدهای آمینه و پپتیدهای موجود در محصول آبکافت ، پروتئین پشم را به وسیله روشی جدا کردند که در آن به جای ستون پودر از یک صفحه یا نوار کاغذی آویزان در داخل یک ظرف سرپوشدار استفاده شده بود.
کاربرد
در ابتدا کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مخلوط های مواد آلی به کار رفت. ولی بعد از آن ، عمدتا به وسیله برستال و پولارد و همکاران آنها ، برای جداسازی یونهای معدنی به سرعت به کار گرفته شد. هم آنیونها و هم کاتیونها را به وسیله این روش میتوان جدا کرد.
خصوصیت ویژه
یک خصوصیت ویژه روش کروماتوگرافی کاغذی این است که چیزی مربوط به محلول یا گاز خارج شده از ستون که در سیستمهای معمول مایع یا گاز با آن برخورد میکنیم وجود ندارد. ترکیبات جدا شده روی کاغذ مکانیابی و شناسایی میشوند در نتیجه ، جداسازی به طور نسبتا دائم در روی کاغذ ثبت میشود. در این روش اجزای جدا شده جمع آوری نمیشوند و احتیاجی به وسایل پیچیده کنترل پیوسته نیست. اندازه گیری کمی ترکیبات جدا شده را میتوان روی کاغذ انجام داد ولی اگر بخواهند اجرای را از کاغذ خارج کنند. تنها کار لازم این است که قسمت مربوط به هر یک از اجسام را از کاغذ ببرند و هر یک را به طور جداگانه بشویند.
طرح کلی روش
قطرهای از محلولحاوی مخلوطی که باید جدا شود را روی یک صفحه یا نوار کاغذ صافی در محل علامت گذاری شده قرار میدهند. در این محل ، قطره به صورت یک لکه حلقوی پخش میشود. وقتی که لکه خشک شده کاغذ را در یک ظرف مناسب سربسته طوری قرار دهند که یک سر آن در حلال انتخاب شده به عنوان فاز متحرک فرو رود. حلال از طریق الیاف کاغذ در نتیجه عمل موئینگی نفوذ میکند و نکته مهم این است که سطح کاغذ نباید کاملا به وسیله حلال پوشانده شود. زیرا در این صورت ، اصلا جدا سازی صورت نمیگیرد یا نواحی خیلی پخش میشوند.
وقتی که جبهه حلال مسافت مناسبی را طی کرد یا بعد از یک زمان از قبل تعیین شده ، کاغذ را از طرف بیرون آورده ، جبهه حلال را با علامتی مشخص میکنند و میگذارند تا صفحه خشک شود. وقتی که محلهای مناطق جدا شده آشکار شدند لازم است که هر یک از اجسام به طور جداگانه شناسایی شوند. در موارد ایدهآل ، هر جسم با واکنشگر مکانیاب ، رنگ مخصوصی میدهد که در مورد مواد معدنی بیشتر و درمورد مواد آلی کمتر مشاهده میشود. سادهترین روش شناسایی بر اساس مقدار Rf یعنی نسبت فاصله طی شده به وسیله جبهه حلال است.
خارج کردن جسم از کاغذ
روشهای ارائه شده مستلزم به کارگیری یک واکنشگر مکان یاب شیمیایی برای تعیین محل لکه هستند، و لکههای رنگی اساس ارزیابی را تشکیل میدهند. بعضی اوقات میتوان کمپلکس را شستشو داد و به وسیله روش رنگ سنجی تخمین زد، ولی اگر تغییر شیمیایی قابل قبول نباشد ماده تغییر نیافته را باید شستشو داد. عمل شستشو را میتوان با وارد کردن تکه کاغذ در یک حلال ، به وسیله استخراج در یک دستگاه سوکسیله ، یا با استفاده از آرایش خاصی ، که در کاغذ یک جریان نزولی کروماتوگرافی ایجاد مینماید، انجام داد. برای جداسازیهای معدنی تکههای کاغذ را میتوان به صورت خاکستر در آورده ، باقیماندهها را در اسید حل کرد. نتایج این روش به اندازه روش شستشو خوب نیستند. از اینرو محلولهای به دست آمده را میتوان به وسیله هر روش مناسبی تجزیه کرد، روشهایی که اغلب به دنبال روشهای کروماتوگرافی به کار میروند عبارتند از رنگ سنجی و قطبش نگاری.
پیدا کردن یک روش کروماتوگرافی ، که بتواند به طور کمی تمامی اجزای یک مخلوط را جدا کند، مطلقا ضروری نیست. ارزیابی کمی فلزات با قطبش نگاری و ارزیابی کمی مواد آلی مشکلتر از فلزات است زیرا ، برای مواد آلی ، روشهای موجود برای آزمایش محلول حاصل از شستشو محدودتر هستند. ارزیابی مواد آلی معمولا بر روی کاغذ صورت میگیرند و بنابراین ، لازم است که هر جسمی از اجسام دیگر به طور کمی جدا شود.
نقایص کروماتوگرافی کاغذی
لکههای چند تایی :
در کروماتوگرافی یونها فلزی ، اگر دارای آنیونی متفاوت از آنیون موجود در محلول اولیه باشد، ممکن است رقابتی بین آنیونها برای یون فلزی وجود داشته باشد، که در نتیجه دو لکه به دست میآید که هر یک از آنها مربوط به یکی از نمکهای فلزی میباشد. ممکن است یون فلزی دو کمپلکس متفاوت با حلال ایجاد کند. در جدا سازیهای آلی ، ممکن است جسم دو شکل متفاوت وجود داشته باشد. به عنوان مثال یک آمینو اسید میتواند به صورت کاتیون و یون دو قطبی باشد.
دنباله دار شدن :
اگر مخلوط یه مقدار زیاد از حد روی کاغذ قرار داده شود، یا سرعت عبور حلال متفاوت باشد، جسم نمیتواند برای ایجاد یک لکه مجزا به تعادل برسد. در این صورت این لکه ، در سطح بزرگی از کاغذ پخش شده و از حلال در حال پیشروی عقب میماند. دنبالهدار شدن ممکن است به سبب اثرات جذبی سطحی تر ایجاد شود.
اثرات لبه یا کناره :
لکهها خیلی نزدیک به کنار نوار ، ممکن است در امتداد کنار کاغذ پخش شوند، عمل نفوذ ممکن است به علت بالا بودن غلظت موضعی فاز متحرک در آن ناحیه ، و یا به علت بالاتر بودن سرعت تبخیر حلال در کنار کاغذ ، که منجر به اثرات تقسیمی غیرعادی میشوند، باشد.
روش کمی کروماتوگرافی کاغذی
کاربرد کمی این روش نه تنها احتیاج به یک جداسازی کمی ، بلکه مکانیابی و ارزیابی کمی اجسام موجود نیز دارد. یک جداسازی کیفی رضایت بخش ، الزاما برای کار کمی مفید نیست. اندازه گیری کمی را میتوان یا با سنجش مقدار جسم موجود در لکه روی کاغذ ، یا با خارج کردن جسم از کاغذ و تجزیه اجزای جدا شده به وسیله روشهای کمی متداول انجام داد. لکه اولیه از نمونه مناسب روی کاغذ قرار میدهند، خشک کردن لکه باید تحت شرایط استاندارد زمان و دما صورت گیرد.
در تهیه حلال باید دقت زیادی روی نسبتهای اجزای صورت گیرد، برقرار ساختن تعادل باید به طور استاندارد انجام گیرد، طول عبور حلال در تمامی نوبتها یکسان باشد، در طول آزمایش ، دما باید ثابت بماند، و خشک کردن ورقه باید در یک زمان و دمای استاندارد انجام گیرد. واکنشگر مکانیاب (در صورت استفاده از لکههای رنگی) باید به طریق کاملا تکرارپذیر افزوده شود. و هر عمل بعدی ، مانند خشک کردن یا قراردادن در معرض بخار آمونیاک ، باید در مدت استاندارد انجام گیرد. مقدار جسمی که در یک جداسازی کروماتوگرافی باید روی کاغذ قرار گیرد، متغیر است.
موارد استعمال کروماتوگرافی کاغذی
منابع علمی مربوط به روشهای تجزیهای و بررسی ترکیبات طبیعی نشان میدهد که کروماتوگرافی کاغذی در هر رشتهای کاربرد دارد. با این همه ، این روش هنوز هم در جداسازیهای مواد با ماهیت زیستی وسیعترین کاربرد را دارد.
کروماتوگرافی کاغذی اکثرا به عنوان یک وسیله تحقیقاتی به کار میرود، و به طور گستردهای در تجزیههای روزمره مخصوصا در جداسازیهای جدیدی که هیچ روش کلاسیک برای آنها وجود ندارد، نیز مورد استفاده قرار می گیرد. روش اخیر در مسائل کلینیکی و زیست شیمیایی ، جداسازی اسیدهای آمینه و پپتیدها در بررسی ساختارهای پروتئین کاربد دارد.
آزمایش روزمره ادرار و سایر مایعات بدن برای اسید آمینه و قند ، جداسازی بازهای پورین و نوکلئوتیدها در آزمایش اسیدهای نوکلئیک ، جداسازی استرئید ها ، تجزیه عمومی ، تجزیه بسپارها ، تشخیص و ارزیابی فلزات در خاک ها و نمونه های زمین شناسی ، بررسی ترکیبات فنلی در عصاره های گیاهی ، جداسازی آلکالوئیدها ، جدا سازی ترکیبات علامت دار به وسیله رادیو ایزوتوپها ، کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مواد فرار غیر فعال مانند هیدروکربنها و دیگری جداسازی اسیدهای چرب با فراریت بیشتر مناسب نمی باشد.