크로마토 그래피

소개글

크로마토 그래피에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요

2. 크로마토 그래피의 원리

3. 크로마토 그래피의 종류
1. 겔 크로마토그래피
2. 이온교환 크로마토그래피
3. 친화성 크로마토그래피
4. 소수성 상호반응 크로마토그래피
5. 종이 크로마토그래피
6. 얇은 막 크로마토그래피
7. 기타 크로마토그래피
- 기체, 고성능 액체, 초임계 유체

본문내용

된다. 이때 시료내에 존재하는 어떤 탄소도 연소되면 이산화탄소로 변한다. 이유는 명확하지 않지만 이 때 전자나 음이온이 생산되고 이것이 흐름으로써 감지된다. 이것은 다시 전압 차이로 변환되어 검출기에 의해 감지된다.
응용 분야에 관련되어 기체 크로마토그래피는 휘발성 물질의 분석에 이용한다. 불휘발성 물질은 산화, 아실화, 알킬화 등으로 휘발성 물질로 변화시킬 수 있다. 이러한 원리는 알콜, 에스테르, 지방산, 아민 등의 생물학적 시료의 분리에 사용된다. 그래서 기체 크로마토그래피는 물질대사 중간 산물 연구에 유용하고 효소 반응 기구 연구에도 쓰일 수 있다. 또한 생물학적 물질에서 조미료나 포도주에서 농약을 분리할 수 있을 뿐만 아니라 유기물질 분석에도 사용할 수 있다.
복잡한 혼합물에서는 많은 성분을 정확히 확인하기가 쉽지 않을 수도 있다. 이 경우에는 컬럼 유출 기체를 드라이 아이스-아세톤 중탕에서 냉각하여 용기에 분획, 포집하면 질량 스펙트럼으로 성분을 확인하기 쉽게 된다. 이처럼 컬럼유출 기체를 자동적으로 질량분석기에 도입하여 질량에 따라 확실하게 성분을 확인할 수 있게 된다. 이 중요한 분석법을 기체 크로마토그래피-질량분석이라고 한다. 질량분석기는 매우 예민하고 선택적인 검출기이며 세관 컬럼을 사용했을 때는 복잡한 미량 물질의 혼합물을 확인하고 정량할 수 있다. 예컨데 하구 중의 수백종의 화합물, 오줌이나 혈액 중의 미량인 약물들이 정량된다.
(2) 고성능 액체 크로마토그래피 (high performance liquid chromatography)
기체 크로마토그래피는 속도와 감도가 우수하므로 앞서 언급한 바와 같이 액체 크로마토그래피보다 널리 이용된다. 그러나 알고 있는 화합물의 85 %는 기체 크로마토그래피로 분리하기에는 휘발성이나 안정성이 불충분하므로, 액체 크로마토그래피가 널리 이용되는 잠재적인 가능성이 있다. 액체 크로마토그래피는 처음에 비교적 큰 지름의 컬럼을 써서 중력 또는 저압 펌프를 이용하여 작은 유속에서 사용되었다. 분리시간은 흔히 수 시간이 걸리고 모아진 많은 부분을 개별로 분석하지 않으면 안 되었다. 그래서 이러한 단점을 보완하다보니 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liqiud chromatography, HPLC) 장치와 기술의 발전을 가져왔다. HPLC는 매우 작은 지름의 효율적인 입자로 채워진 컬럼을 사용하고 이동상은 높은 압력으로 흘려주는 장치를 사용한다. 그래서 HPLC를 사용하면 분리와 정량을 분 단위로 할 수 있다.
작고 균일한 입자로 채워진 컬럼은 크고 거친 입자로 채워진 컬럼보다 이동상의 흐름을 억제하는 정도가 심하다. 그러므로 적당한 흐름속도를 얻기 위해서는 컬럼을 통하여 액체에 높은 압력을 가해주어야 한다. 흐름속도가 약 0.5 - 5 ml/min가 되게 하려면 약 7 - 35 MPa (70 - 35 atm)의 압력이 필요하다. 그러므로 컬럼과 관련된 연결부분들이 압력에 견딜수 있도록 강한 재료를 써야 하는데 보통 스테인레스강을 사용한다. 용매는 반드시 고순도이어야 하며 먼지와 기타 입자성 물질을 제거할 수 있는 여과기(filter)를 통해 용매를 걸러야 한다.
용매는 분리용 컬럼과 같은 충전물로 채운 전치 컬럼(precolumn)을 통하도록 하는 것이 좋다. 비가역적으로 흡착된 용매의 불순물은 전치 컬럼에서 걸러지고, 따라서 분리용 컬럼의 수명을 길게 해 준다. 시료도 역시 주입하기 전에 걸러야 하는데, 그렇지 않으면 장치가 막힐 수가 있다.
한 가지 용매로 용리시키는 것을 등용매 용리(isocratic elution)라고 한다. 기체 크로마토그래피에서 온도 변화를 프로그램하는 것이 필요하듯이, 액체 크로마토그래피에서는 간혹 용리액 세기를 프로그램화하여 증가시키는 조작이 필요하다. 자동 기울기 프로그래머는 용리액 세기가 연속적으로 증가되도록 두 개 혹은 그 이상의 용매 저장기에서 용매들을 펌프로 올릴 수 있다. 이와 같은 방법에 의하여, 강하게 머무르는 용질들을 적당한 시간내에 컬럼으로부터 용리시킬 수 있다.
컬럼을 통해나온 용출액은 흡광도 모니터 속으로 흘러들어가고, 흡광도가 기록계에 나타난다. 또 다른 범용 검출기는 용출액의 굴절률을 추적한다. 어떤 시료들에 대해서는 폴라로그래피 검출기가 흡광도나 굴절률 모니터보다 더 예민하다. 용출액은 특별히 고안된 폴라로그래피 셀에 있는 수은 방울로 향하게 된다. 이 검출기는 나노그램(ng) 수준의 많은 유기 작용기와 금속 이온에 대해서 응답한다.
전반적으로 고해상도 GC에 비해 HPLC는 장치비가 적게 드는 편이다. GC에서 사용되는 운반기체(carrier gas)의 높은 순도보다 HPLC에서 요구되는 여과장치와 고순도 용매가 적은 비용이 들기 때문이다. 하지만 고려해야 할 조건이 다양해서 GC에 비해 최적조건을 찾는데 더 많은 시간이 요구되며 특정 성분의 분석에 있어 여전히 GC의 사용이 더 안정적일 수도 있다.
그림 10-18. 고성능 액체 크로마토그래피의 모식도
(3) 초임계 유체 크로마토그래피 (supercritical fluid chromatography)
초임계 유체 크로마토그래피(supercritical fluid chromatography, SFC)는 가스와 액체 크로마토그래피의 중간단계 기술이라 볼 수 있다. 그래서 SFC가 GC나 HPLC의 상대적으로 우수한 특성들을 동시에 가질 수 있다. SFC에서 이동상은 초임계 유체이며 SFC는 GC나 HPLC에서 쓰이는 주요장치들을 가지고 있다. SFC에서 쓰이는 검출기는 GC나 HPLC에서 사용되는 것들을 변형시켜 사용하는데 광범위하게 사용되는 것이 UV 검출기와 불꽃 이온화 검출기이다. SFC는 비용면에 있어 HPLC에 비해 상당히 고가이다. 하지만 GC보다 용해도가 높고 HPLC보다 높은 해상력을 보인다. 또한 GC에서는 낮은 증기압 때문에 또 HPLC에서는 시료의 불용성 때문에 분석이 가능치 못한 고분자 물질의 분석도 가능하다. 하지만 이런 장점에도 SFC는 GC나 HPLC의 기술들을 중합시켜야 하기 때문에 운영상의 단순화는 가격문제와 더불어 SFC가 풀어야 할 난제이다.

키워드

크로마토 그래피,   크로마토,   겔 크로마토,   이온교환,   종이 크로마토