Kromatograafia

Kromatograafia on üldmõiste mitmesuguste laboratoorsete füüsikalis-keemiliste meetodite kohta, mida kasutatakse uuritavate ainete segu komponentide lahutamiseks paljukordse sorptsiooni ja desorptsiooni tingimustes. Mõiste kromatograafia hõlmab vastavaid meetodeid, protsesse ja teadusharu.
Lihtsustatult: ainete segu süstitakse kromatograafilisse kolonni, edasi kantakse see läbi sorbendi (liikumatu faas) sobiva vedeliku või gaasi vooluga (liikuv faas). Segu komponentide spetsiifilise sorptsiooni ja desorptsiooni tulemusena toimub nende jaotumine liikumatu ja liikuva faasi vahel vastavalt jaotuskoefitsientidele ning nende aktide paljude korduste tagajärjel komponendid liiguvad edasi eri kiirustega. See viib ainete lahutumisele ning moodustuvad kiiremini ja aeglasemalt liikunud komponentide tsoonid. Protsess teostatakse kas kolonnis, kapillaaris, paberil või plaadil. Lahutunud komponendid detekteeritakse füüsikaliste või keemiliste meetoditega.
Eesmärgi põhjal jagunevad kromatograafilised meetodid preparatiivseteks ja analüütilisteks. Preparatiivse kromatograafia korral on eesmärk saada teatud hulk lahutatud komponenti(te) edasiseks kasutamiseks. Seega on tegu kromatograafilise puhastamisega. Analüütilise kromatograafia korral kasutatakse oluliselt väiksemaid ainete koguseid (enamasti mikrogrammides) ja eesmärk on määrata komponentide suhteline sisaldus segus.
Kromatograafia on andnud väga efektiivsed meetodid, mida kasutatakse peaaegu kõigis keemialaborites. Umbes kolmandik kõigist analüüsidest tehakse tänapäeval kromatograafia abil. Välja on arendatud automatiseeritud ja arvuti juhitavad kromatograafilised seadmed spetsiifiliste ülesannete lahendamiseks, sealhulgas gaaside, anorgaaniliste ioonide, mitmesuguste orgaaniliste ühendite ja biokeemiliste segude lahutamiseks.
Kromatograafiat kasutatakse ainete puhtuse kontrolliks, keskkonnareostuse määramisel, keemiliste protsesside kontrolliks jne.
Paljudel juhtudel võimaldavad kromatograafilise analüüsi meetodid ka aineid identifitseerida. Selleks kasutatakse standardühendeid varieeruvates tingimustes või kasutatakse etteantud tingimustes retentsiooni aegade, õigemini retentsiooniindeksite, võrdlust teadaolevate väärtustega. Tandem kromatograaf-spektromeeter seadmed, (näiteks GC-MS) võimaldavad ka lahutatud komponentide struktuuri identifitseerimist.
Meetodi näitlikustamine.
Kromatograafia näitlikustamiseks saab kasutada jõe analoogiat. Jões on liikuv faas vesi ja jõepõhi seisab paigal. Vette visatakse korraga hulk erinevaid osakesi. Vees liikuvad osakesed jäävad aeg-ajalt jõepõhja kinni. Mõned jõeveega kaasa liikuvad asjad jäävad tihedamini põhja kinni kui teised, seetõttu on osakeste liikumiskiirus erinev. Allavoolu asuv vaatleja märkab, et erinevad asjad jõuavad sinna erinevatel aegadel. Samal ajal startinud osakeste hulk on lahutatud.
Pleki eemaldamine rõivalt.
Kodus rõivastelt plekkide eemaldamisel märgmeetodil (veega, seebiveega või lahustiga) saate pärast õhus kuivamist ilmselt näotud mustuseringid märgunud ala äärtel. Põhjuseks mitmesuguste mustusekomponentide kromatografeerumine tsentrist äärtele (vt Tsirkulaarkromatograafia). Seda saab lihtsalt vältida, kui mitte lasta märjal alal õhus kuivada, vaid kuivatada seda paljukordselt alt- ja pealtpoolt vettimava paberiga, vajutades nii kuivaks kui võimalik; see lõpetab vedeliku difusiooni keskelt äärtele.
Ajalugu.
Sõna "kromatograafia" on tulnud kreeka keelest: |k|r|əʊ|m|ə|ˈ|t|ɒ|g|r|ə|f|i, milles χρῶμα "chroma" "värvus" ja γράφειν "graphein" "kirjutama".
Kromatograafia kui nähtus oli teada juba 19. sajandil. Esmane kromatograafiline lahutamine omistatakse Vene-Itaalia päritolu botaanikule Mihhail Tsvetile (1872–1919), kes töötas Varssavis, Tartus ja Voronežis. 20. sajandi algul kasutas M. Tsvet kaltsiumkarbonaadiga täidetud kolonni taimede pigmentide eraldamiseks. 1901. a kirjeldas ta kromatograafilise lahutamise tööpõhimõtet avalikult Looduseuurijate ja Arstide kongressil Peterburis, 1903 avaldas selle kirjalikult ja 1907 tutvustas seda meetodit Saksa Botaanikaseltsis. Aastatel 1910–1930 kromatograafilise lahutamise meetod oli praktiliselt unustatud. Alles 20. sajandi keskel arendati välja rida jaotuskromatograafilisi tehnikaid (A.J.P. Martin ja R.L.M. Synge, said Nobeli auhinna 1952), sealhulgas gaasikromatograafia. Sellele järgnes nende meetodite väga kiire areng.
Eestis alustati gaasikromatograafiaalase uurimistöö ja aparatuuri väljatöötamisega 1960. aastatel TA Keemia Instituudis (Olaf Eiseni juhtimisel). Analüütilisi ja preparatiivseid kromatograafe konstrueeriti ja valmistati TA Spetsiaalses Konstrueerimisbüroos ning Võru Gaasianalüsaatorite Tehases.
Kromatograafilised meetodid.
Ainete kromatograafilise lahutamise olemus ehk mehhanism põhineb erinevate ainete osakeste füüsikaliste või keemiliste omaduste erinevustel. Vastavalt sellele valitakse statsionaarne faas. Lahutamise mehhanism ongi üks olulisemaid karakteristikuid, mille alusel võib kromatograafilised meetodid klassifitseerida järgmiselt:
Statsionaarse faasi vormi, see on lahutamise protsessi tehnilise lahenduse alusel jagunevad meetodid järgmiselt: 
Proovi läbi statsionaarse faasi voolutamiseks saab liikuva faasina (mobiilse faasina) kasutada gaase, vedelikke või fluidumeid. Vastavalt sellele on liigitus järgmine:
Keemiliste ainete kromatograafilise lahutamise protsess on vältimatult seotud läbiviimise vormi, statsionaarse ja mobiilse faasi valikuga. Nende kolme kombinatsioon annab konkreetse meetodi. Spetsiifiliste ülesannete tarvis on välja töötatud hulgaliselt modifitseeritud meetodeid.
Praktikas kasutatakse tihti kromatograafiliste meetodite klassifikatsiooni, mis põhineb aparatuurse lahenduse viisil, olenemata lahutusprotsessi mehhanismist. Siin võiks nimetada järgmisi väga efektiivseid ja levinumaid tehnikaid:
Proovi kromatograafi sisestamise tehnikate valik võimaldab tõsta analüüsi efektiivsust. Klassikalise sissesüstimise kõrval kasutatakse mitmesuguseid eritehnikaid, tihti arvutiga juhitavaid:
Kombineeritud meetodid (hübriid- ja tandemtehnikad):
Kromatograafiline analüüs.
Kromatograafiline analüüs on laboratoorne ainete lahutamise ja koostise uurimise meetod, kusjuures kasutatakse kromatograafilisi protseduure ainete (analüütide) esinemise ja nende suhtelise sisalduse määramiseks uuritavas proovis.
Preparatiivne kromatograafia.
Preparatiivne kromatograafia on ainete lahutamise meetod, mis võimaldab saada teatud hulga lahutatud komponenti(te) edasiseks kasutamiseks.