ما هو الفصل الكروماتوجرافي

الكروماتوجرافيا
في العام 1900 تمكّن العالِم الروسي تسوت من اكتشاف الكروماتوجرافيا لأول مرة؛ وذلك عندما عندما قام بفصِل عُصارة ورق النبات على عمود مُعبأ بمادة كربونات الكالسيوم؛ حيث مرره على محلول الإيثَر فلاحظ أنّ المواد انفصلت الى طبقات ألوان مُختلفة، وجاءت تسمية “الكروماتوجرافيا” من الكلمة التي تعني “لون” ومنها قد بدأ العالم يتساءل عن مبدأ الفصل الكروماتوجرافي؛ ففي بداية عام 1940 تمكّن العالم مارتن من وضع أُسس نظرية كروماتوجرافيا السائل وكروماتوجرافيا الغاز وحصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1952، حيث وُضعت المبادئ الأساسية للفصل الكروماتوجرافي وشجع ذلك على التطور السريع لطرق الفصل الكروماتوجرافي، وسيجيب هذا المقال عن سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟”.[١]
ما هو الفصل الكروماتوجرافي
إنّ الغرض من الفصل الكروماتوجرافي هو فصل مكونات الخليط لاستخدامه لاحقًا؛ فإذا تمّ سكب صبغة خضراء مستخدمة في الطعام مثلًا على قطعة من المنديل، ومُضافة لها قطرات من الماء سوف تتم ملاحظة ظهور بعض الألوان الأُخرى على أطراف بُقعة الصبغة الخضراء، ولو تُرِكت لوقت أطول سوف سوف تظهر علامات وتظهر بشكل كامل ألوان أُخرى وهي أصفر وأزرق وهي للألوان الأصلية التي شكّلت اللون الأخضر للصبغة؛ فالذي يحدُث هو أنّ المكونات التي انفصلت حصل لها ادمِصاص على سطح المنديل و بدأت بالتشكّل بمسافات متباعدة بين كل مكوّن أو لون وأخر، وهذا يمثل إجابة مبسطة عن سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟”[٢]، ويمكن إجابة سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي بشكل مفصل بالحديث عن العملتيين التي تحدث إحداهما خلال الفصل الكروماتوجرافي:[٣]
امتصاص: هو أن تُمتص العينة من مادة إلى أخرى اعتمادًا على قوة الجُزيئات بين المادتين مثل امتصاص ورق منديل للماء الناتج عن امتصاص جُزيئات الهيدروجين في السِّيليلوز الموجود في ورق المنديل.
ادمصاص أو امتزاز: وهو أن تتركّز وتستقر الجُزيئات أو الأيونات المُراد فصلُها على سطح الجسم المعرض للجريان وسط ظروف وخصائص خاصّة بالعملية.
الأطوار في الفصل الكروماتوجرافي
يُصَنّف الفصل في طبيعة الحال حسب الطور الساكِن ثم على حسب طبيعة الطور المُتحرك، فقد يكون الطور الساكِن مادة في حالتِها الصلبة وقد يكون مادة في حالتِها السائلة، وكذلك الطور المُتحرك قد يكون مادة في حالتِها السائِلة وقد يكون مادة في حالتِها الغازية، وبالنظر الى الطور الساكِن على أنّه مادة صلبة -مثلًا ألَمونيا- وتعرض إليه مادة سائلة وهو الطور المُتحرك فإنّ مكونات المادة السائلة يعتمد معدل تحركها لتنفصل على الإعاقة التي تحصل لها على سطح الطور الساكِن بعض المواد تمكث فترة طويلة لتنفصل والبعض الآخر يأخُذ فترة قصيرة لينفصل، وفي حال كان الطور الساكِن سائلًا فإنّ معدّل تحرّك المكونات لتنفصل يعتمد على ذائبيتها فيه، وما يحدث غالبًا في الفصل الكروماتوجرافي هو ادمصاص للجُزيئات؛ عند تعرّض خليط مُذاب بطور مُتحرك على سطح الطور الساكِن يحدث للمركب المُراد فصله ادمصاص على سطح الطورالساكِن ويعتمد وقت فصل المركّب على قوة ربط الجُزيئات بينه وبين السطح، حيث يزداد وقت الفصل كلما زاد قوة ربط الجُزيئات ويعتمد أيضًا على مدى تفاعُل المادة مع الطورالمُتحرك.[٤]
طرق الفصل الكروماتوجرافيِة
جميع طرق الفصل تندرج تحت إجابة سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟”، وتختلف الطرق باختلاف التكنيك المُتّبع حسب حاجة الفصل المطلوبة ونوع المادة والحالة الفيزيائية سواء كانت سائلة أو غازية أو إذا كانت تحتاج الى رفع في درجة الحرارة.[٥]
كروماتوجرافي الطبقة الرقيقة
كما هو واضح من اسم العملية؛ فهذا يعني استخدام رقائِق رفيعة على عكس إجابة سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟” المُعتادة، إذ يُستخدم فيها رقيقة من السِيليكا جيل أو ألَمونيا مُثَبتة على قطعة من الزجاج بحيث يكون هذا الجزء هو الطور الثابت في العملية، وفي العادة يكون مرئيًا على عكس بعض الطرق المندرجة تحت إجابة سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟”؛ فإذا كانت مكونات المادة المُراد فصلها عديمة اللون في هذه الحالة يتم تسليط ضوء فوق بنفسجي على الصفيحة، وهذا الضوء يُسبب تهيّجًا للذرات فتطلق أشعّة و تُصبح مَرئية.[٥]
كروماتوجرافي العمود
في الفصل بالعمود يكون الطور الساكن داخل أنبوب يُسمى العمود وهذا العمود يكون مغطى من الداخل بجُزيئات أو بجُسيمات تعمل على تثبيت الطور الساكن، ويمُر الطور المتحرك داخل قناة من الفضاءات الفارغة، وقد تم نظريًا إثبات مدى فعالية هذة التقنية عندما تكون الجسيمات المستخدمة في العمود بالغة الصغر وهذا بدورهِ يقلل من اتساع الفجوة و بالتالي يحتاج الطور المُتحرك إلى ضغط عالٍ ليتحرك.[٦]
كروماتوجرافي الغاز
في الأبحاث الجنائية، في المختبرات الطبّية والاختبارات للدراسات البيئية يُعتبر الغاز كروماتوجرافي أداة تكنيك عالية تُجيب على سؤال: “ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟” وأهمية هذة التقنية في الحياة اليومية حيث إنّ تشغيل هذه الأداة يتطلب حقن عينة بحيث تخرج على شكل رذاذ ويتم تمريرها داخل عمود شعري رفيع، وما يحدث داخل العمود هو عملية فصل وفحص للمُركبات الموجودة في الخليط، وتظهر نتائج الفحص على شكل رسومات منحنية تمثّل كل رسمة مُركبًا معينًا، وتستغرق العينة وقتًا محددًا لكي تظهر على شاشة العرض وهذا الوقت يُسمى بوقت الاحتجاز داخل العمود الشعري ويُقاس بالدقيقة.[٧]
كروماتوجرافي السائل
الفصل الكروماتوجرافي يمثل جزءًا من إجابة سؤال: ” ما هو الفصل الكروماتوجرافي؟”، وله عِدّة مواد تستخدم في الأطوار الساكِنة والمُتحركة، ويتم توظيفها لعملية الفصل الذي يعتمد على الحالة الفيزيائية لهذه الأطوار، وكروماتوجرافي العمود سائل-صلب هي من أكثر التكنيكات شُيوعًا و استخدمًا؛ إذ تحدث عملية الفصل هذه بناءً على التفاعل بين المادة مع الطورين الساكِن والمُتحرك، ويتم فصل المكونات الموجودة داخل المزيج في عمود بناءً على تقارب كل مكون للطورالمُتحرك، وإذا كانت المكونات ذات قُطبية مُختلفة والطور المُتحرك ذا قُطبية مُميزة وتم تمريرها عبر العمود فستكون النتيجة أنّ واحد من المكونات سوف يرتَحل بشكل أسرَع من غيره.[٨]
كروماتوجرافي السائل ذو الأداء العالي
من أهم انواع الأجهزة التي تتبِع طريقة فصل الكروماتوجرافي السائل في الفصل هو جهاز الكروماتوجرافي السائل ذو الأداء العالي، ويكون الطور الساكِن عبارة عن عمود فيه سيليكا تَمُر عبره المادة المراد فصلها عند ضغط عالٍ أضعاف الضغط الجوي، حيث يتم فيه فصل وفحص المكونات الموجودة في الخليط سواء كانت مُتطايرة أو غير مُتطايرة.[٩]