خانه / مقالات شیمی / مقالات شیمی دبیرستان / روش جداسازی مولکولها از یکدیگر

روش جداسازی مولکولها از یکدیگر

روش جداسازی مولکولها از یکدیگر

جداسازي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي‌توان بر روي اجسام بي‌بار در جريان مهاجرت الکتروني ازداخل ژل‌ها انجام داد. اين کار اساس جداسازي‌هايي که مبتني بر اندازه‌هاي مولکول‌ها نسبت به هم است، را تشکيل مي‌دهد و از اصطلاح صاف کردن به وسيله ژل استفاده مي‌شود.

سير تحولي رشد :
در سال ۱۹۵۴ وسيچ نشان داد که جداسازي‌هاي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي‌توان بر روي اجسام بي بار در داخل ژل‌ها انجام داد. در سال ۱۹۵۹ پورات و فلودين اصل معيني را ارائه دادند و از اصطلاح صاف کردن بوسيله ژل براي شرح روش خودشان استفاده کردند. ولي دترمان در سال ۱۹۶۴ پيشنهاد کرد که کروماتوگرافي ژلي را به عنوان اسمي براي اين شيوه استفاده شود.
در کروماتوگرافی، محلول‌‌‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌‌‌رود و اغلب جداسازی‌‌‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌‌‌آید. در مورد رزین‌‌‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌‌‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌‌‌روند. ولی از تجزیه جبهه‌‌‌ای استفاده نمی‌‌‌شود. روش دیگر شستشو، تحت عنوان گزینش‌‌‌پذیری، نیز کار مفیدی دارد. این روش به فعالیت یون‌‌‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌‌‌ای که با یون‌‌‌ها تشکیل کمپلکس می‌‌‌دهد جدا شوند.
تشکیل کمپلکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌‌‌های کروماتوگرافی، مخصوصا در جداسازی‌‌‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌‌‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است. یکی از قدیمی‌‌‌ترین و جالب‌‌‌ترین موفقیت‌‌‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی لانتانیدها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.
محلول بافر یا تامپون، از یک اسید ضعیف و نمک باز قوی ( باز ضعیف و نمک اسید قوی ) تهیه می شود . درمحلول تامپون pH ثابت است حتی زمانی که مقادیر کمی اسید یا باز به آن اضافه می شود . این محلولها در بسیاری از فرایند های صنعتی جهت ثثبیت pH به کار می رود. محلولهای بافر درحیات مابسیاربااهمیت می باشند .ازجمله خون یک بافربسیارمهم است که باعث می شود pHمحیط بدن درمقابل مواد غذایی متنوع ویا داروهایی که می خوریم ثابت بماند. هستند، حل شوند.

نکات قابل توجه اين روش :
در کروماتوگرافي ژلي، فاز ساکن از يک قالب متخلخل تشکيل شده که منفذهاي آن به وسيله حلالي که به عنوان فاز متحرک به کار مي‌رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسيار مهم است چون اساس جدايي بر اين است که مولکول‌هاي بزرگتر از يک اندازه معين اصلا وارد سوراخ‌ها نشوند و تمام يا قسمتي از سوراخ‌ها براي ورود مولکول‌هاي کوچک تر آماده است. جريان فاز متحرک موجب مي‌شود که مولکول‌هاي بزرگتر بدون بر خورد با مانعي و بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالي که مولکول‌هاي کوچک‌تر بر حسب شدت نفوذ در ژل در ستون نگه داشته مي‌شوند.

خروج اجزای مخلوط :
بدين ترتيب اجزاي مخلوط به ترتيب جرم مولکولي از ستون خارج مي‌شوند يعني ابتدا بزرگترين مولکول خارج مي‌شود. ترکيباتي که اصلا وارد ژل نمي‌شوند و نیز مولکول‌هاي کوچکي که کاملا در ژل نفوذ مي‌کنند از يکديگر جدا نمي‌شوند. مولکول‌هاي با اندازه متوسط بر حسب درجه نفوذ آنها در قالب نگه داشته مي‌شوند. اگر مواد ترکيب مشابه داشته باشند، به ترتيب جرم مولکولي نسبي از ستون شسته مي‌شوند.

ماهیت ژل کروماتوگرافي :
ژل بايد تا حد امکان از نظر شيميايي بي اثر و از نظر مکانيکي تا حد امکان پايدار باشد. مواد ژلي به صورت دانه تهيه مي‌شوند و لازم است اندازه ذرات نسبتا يکنواخت باشد و تخلخل يکنواختي داشته باشد.

نمونه :
حجم نمونه مهم است، هر قدر حجم نمونه کمتر باشد کاهش غلظت هر جز در محلول خارج شده بيشتر خواهد بود. اين اثر رقيق شدن بايد در تصميم گيري در مورد اندازه‌ ستون¬ها و نمونه مورد توجه قرار گيرد.
با اينکه اين روش بيشتر براي جداسازي‌هايي در مقياس کوچک، در کارهاي تحقيقاتي و تجزيه‌اي روزمره بکار مي‌رود ولي کاربردهايي نيز در مقياس بالاتر و در توليدات صنعتي دارد.
کروماتوگرافي ژلي ابتدا براي جداسازي مولکول‌هاي بزرگي که منشا زيستي دارند مانند پروتئين‌ها، پلي‌ساکاريدها، اسيد نوکلوئيک، آنزيم‌ها بکار رفت و هنوز هم بيشترين کاربرد اين روش در همين زمينه‌هاست .
نمک‌زدايي از محلول‌ها براي مثال از پروتئين‌ها، يکي از کاربردهاي مهم محيط‌هاي ژلي است.

کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون‌ها، بطور انحصاری در کاربرد رزین‌‌های تبادل یونی محدود می‌‌شود زیرا این مواد به طور عمده خواص مطلوبی، مانند پایداری مکانیکی و شیمیایی و یکنواختی اندازه دانه‌‌ها(ذرات) دارند، پودر سلولز که در آن گرده‌‌های تبادل یونی به طریق شیمیایی قرار داده شده باشند نیز برای جداسازی در ستون‌‌ها به کار می‌‌رود.
ورقه‌‌های سلولز پر شده با رزین‌‌های تبادل یونی را در روش کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی‌‌هایی که شامل تبادل یونی هستند، مورد استفاده قرار داد.

در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی از نوع تبادل یونی که در آنها رزین به جای جاذب در کروماتوگرافی جذبی قرار می‌‌گیرد، است. مقادیر زیادی از رزین‌‌های تبادل یونی برای جدا کردن کامل یون‌‌ها از محلول در آزمایشگاه و نیز در مقیاس صنعتی به کار می‌‌روند.
در اینجا بارهای مثبت به سبب اینکه از سوی رزین کاتیونی دفع می شوند،سریع تر از ستون عبور نموده و خارج می شوند و بارهای منفی که توسط رزین جذب شده اند، در نتیجه ی عمل شستشو جداشده و دیرتر از ستون خارج می شوند.

رزین‌‌‌های متداول تبادل یونی
رزین‌‌‌های متداول تبادل یونی که به طور مصنوعی ساخته می‌‌‌شوند، بر پایه قالب غیر محلولی از یک بسپار بزرگ مانند پلی استیرن ، استوار هستند.
با بسپار کردن استیرن در حضور مقدار کمی از دی وینیل بنزن ساخته می‌‌‌شوند. دی وینیل بنزن میزان اتصالات عرضی را که عامل مهمی در کروماتوگرافی است کنترل می‌‌‌کند.

واحد تشکیل دهنده ی بسپار، تک پار می باشد. اگر این واحدهای تشکیل دهنده به صورت پشت سر هم قرار گیرند به طوریکه تشکیل زنجیردهند، بسپار خطی خواهیم داشت .در صورتیکه اگر واحد تک پار، موجب اتصال دو زنجیر به صورت عرضی به یکدیگر شود بسپار شبکه ای یا بسپار با اتصالات عرضی خواهیم داشت .اتصالات عرضی بسپار را به حالت نا محلول در می‌‌‌آورد. اگر میزان اتصالات عرضی خیلی کم باشد رزین مستعد جذب مایع اضافی می‌‌‌شود و در نتیجه آماس زیادی می‌‌‌کند، در حالی که اتصالات عرضی زیاده از حد، ظرفیت تبادل رزین را احتمالا به علت ممانعت فضایی کم می‌‌‌کند.
گرده‌‌‌های قطبی که باعث خواص تبادل یون در رزین می‌‌‌شوند بعد از عمل بسپار شدن به رزین اضافه می‌‌‌شوند. با بسپار شدن می‌‌‌توان دانه‌‌‌هایی با اندازه‌‌‌های معین تهیه کرد و در اين صورت است كه رزين‌‌‌ها براي عمل يون زدايي و اهداف كروماتوگرافي به كار مي‌‌‌روند. بعضي از رزين‌‌‌ها را به شكل ورقه مي‌‌‌سازند كه در اين صورت غشاهاي تبادل يوني به دست مي‌‌‌آيند. اين غشاها به اين صورت كاربردي در كروماتوگرافي ندارند ولي مي‌‌‌توان از آنها براي نمك‌‌‌زدايي محلول‌‌‌ها، كه ممكن است يك عمل مقدماتی ضروری براي يك جداسازي كروماتوگرافي مورد نظر باشد، استفاده كرد.

مواد مبادله كننده يون
تبادل گرهای كاتيوني و آنيوني دو نوع عمده مواد مبادله کننده يون هستند كه آنها را به نوبه خود مي‌‌‌توان بر حسب قدرتشان به اسيد و باز تقسيم‌‌‌بندي كرد.
در کروماتوگرافی، محلول‌‌‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌‌‌رود و اغلب جداسازی‌‌‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌‌‌آید. در مورد رزین‌‌‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌‌‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌‌‌روند. ولی از تجزیه جبهه‌‌‌ای استفاده نمی‌‌‌شود. روش دیگر شستشو، تحت عنوان گزینش‌‌‌پذیری، نیز کار مفیدی دارد. این روش به فعالیت یون‌‌‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌‌‌ای که با یون‌‌‌ها تشکیل کمپلکس می‌‌‌دهد جدا شوند.
تشکیل کمپلکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌‌‌های کروماتوگرافی، مخصوصا در جداسازی‌‌‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌‌‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است. یکی از قدیمی‌‌‌ترین و جالب‌‌‌ترین موفقیت‌‌‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی لانتانیدها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.
محلول بافر یا تامپون، از یک اسید ضعیف و نمک باز قوی ( باز ضعیف و نمک اسید قوی ) تهیه می شود . درمحلول تامپون pH ثابت است حتی زمانی که مقادیر کمی اسید یا باز به آن اضافه می شود . این محلولها در بسیاری از فرایند های صنعتی جهت ثثبیت pH به کار می رود. محلولهای بافر درحیات مابسیاربااهمیت می باشند .ازجمله خون یک بافربسیارمهم است که باعث می شود pHمحیط بدن درمقابل مواد غذایی متنوع ویا داروهایی که می خوریم ثابت بماند.

کروماتوگرافی نمک زنی
در روش کروماتوگرافی نمک‌‌‌زنی، از رزین‌‌‌های تبادل یونی برای جداسازی غیر الکترولیت‌‌‌ها، با شستن آنها از ستون به وسیله محلول‌‌‌های آبی یک نمک، استفاده می‌‌‌شود. اجسام جدا شده بوسیله این روش، اترها و کتون‌‌‌ها هستند.

تبادل‌‌‌گرهای یون معدنی
بعضی از نمک‌‌‌های معدنی برای پر کردن کاغذ و آماده‌‌‌سازی آن به منظور استفاده در جداسازی‌‌‌ها که بر اثر تبادل یون صورت می‌‌‌گیرند، بکار می‌‌‌روند. یکی از دلایل توجه به مواد معدنی این است که تبادل‌‌‌گرهای یونی رزینی بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند. بنابراین در حقيقت براي استفاده با محلول‌‌‌هاي خيلي فعال مناسب نيستند. مواد معدني داراي مزاياي ديگري مانند گزينش پذيري خيلي زياد براي بعضي از يون‌‌‌ها مانند روبيديم و سزيم و توانايي در برابر محلول‌‌‌هاي با دماي بالا هستند.
به علاوه تبادل‌‌‌گرهاي يوني معدني وقتي كه در آب قرار مي‌‌‌گيرند به مقدار قابل توجهي آماس نمي‌‌‌كنند و حجم آنها با تغيير قدرت يوني محلول در تماس با آنها تغيير نمي‌‌‌كند. از طرف ديگر، بعضي از مواد معدني معايبي مانند انحلال‌‌‌پذيري يا والختي در بعضي از pHها كه در آن معمولا رزين‌‌‌ها پايدارند، دارند يا ممكن است در محلول‌‌‌هايي كه رزين‌‌‌هاغير محلول هستند، حل شوند.
همچنين تبادل‌‌‌گرهاي يوني معدني ممكن است به شكل بلورهاي ريز باشند كه به علت ممانعت از عبور فاز متحرك، براي پر كردن ستون‌‌‌ها مناسب نيستند. اگرچه راههايي براي فائق آمدن به اين مشكل وجود دارد.

امتیاز دهید:
1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (امتیازی داده نشده)
Loading...
برای عضویت درکانال تلگرام جم شیمی روی تصویر کلیک کنید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

محدودیت زمانی،روی فلش کلیک کنید تا کد جدید تولید شود