크로마토그래피의 개념과 종류

크로마토그래피는 가장 일반적으로 사용되는 화합물 분석기법입니다. 크로마토그래피는 혼합물의 성분을 분리할 수 있고 액체나 기체 상태 화합물을 정량할 수 있습니다. 기본적인 원리는 두 가지 이상의 물질로 구성된 화합물을 이동 속도 차이로 분리하는 방법입니다. 또한 크로마토그래피는 다양한 종류가 있습니다. 

 

 

크로마토그래피 일반적인 개념

크로마토그래피는 액체나 기체 혼합물을 분리하는 증류나 재결정, 분획 추출법과 같은 물리 화학적인 분리방법입니다. 그러나 크로마토그래피는 소량의 시료만으로도 화합물을 분리할 수 있고 정량적인 데이터를 얻을 수도 있습니다.

 

1. 기본적인 크로마토그래피는 아래와 같이 설명할 수 있습니다.
2. 수직으로 세운 칼럼을 미세한 고체 입자인 정지상으로 채웁니다.
3. 칼럼의 맨 위에 분리할 시료를 주입합니다.
4. 시료와 함께 이동상을 지속적으로 투입합니다. 
5. 혼합물이 중력에 의해 칼럼을 통해서 운반됩니다.
6. 구성성분이 이동하는 속도 차이에 의해서 분리됩니다.

 

 

크로마토그램

크로마토그램은 시간에 따라서 크로마토그래피 칼럼에서 나오는 분리된 화합물 양에 대한 변화를 나타냅니다. 기준선(baseline)은 화합물이 없을 때 얻어지는 곡선이고 분리된 화합물이 나타나는 구간에서는 크로마토그래피 봉우리가 그래프로 표시됩니다. 

 

• 머무름 시간 (retention time) : 한 성분이 칼럼에 머무는 시간
• 무용 시간 (dead time) : 이동상이 칼럼을 통과하는 데 걸리는 시간

 

크로마토그래피 종류

크로마토그래피는 물리화학적인 현상에 의해 여러 특징들에 의해서 분류됩니다. 두 상들의 물리적인 특성을 고려하여 다음과 같이 분리할 수 있습니다. 크로마토그래피는 이동상이 액체상인지 기체상인지에 따라서 분류할 수 있습니다.

 

 

액체/고체 크로마토그래피 (LSC)

정지상은 물리적인 흡착과 화학적인 흡착의 이중 효과를 통해서 화학물질들이 붙을 수 있는 고체 매질로 구성되어 있습니다. 여기에 포함되어있는 물리 화학적 매개변수는 흡착 계수입니다.

 

이온 크로마토그래피 (LC)

LC에 사용되는 이동상은 완충 용액이며 고체 정지상의 표면은 이온 사이트로 구성되어있습니다. 이 정지상은 시료 중에 존재하는 같은 전하를 가진 이온들과 이동상에 있는 반대 이온을 교환합니다. 이러한 형태의 분리는 이온 분포 계수에 의존합니다.

 

크기 배제 크로마토그래피 (SEC)

정지상을 분리하려는 화학종들의 크기를 함수에 따라서 동공의 크기가 선택된 물질입니다. SEC는 이동상이 수용성이면 젤을 거르고 소수성이면 젤을 투과하는 선택적 투과성을 갖는 것이 특징입니다. 이런 기술에 대해서는 분포 계수를 확산 계수로 정의합니다.

 

 

기체 크로마토그래피 (GC)

기체 크로마토그래피는 이동상이 기체이고 정지상은 액체나 고체로 구성되어 있습니다. 기체 시료는 증기 상태여야 하고 과거 Martin과 Synge가 분리 능력을 향상하기 위해서 액체 이동상을 기체로 바꾸면서 GC가 개발되었습니다. 

 

기체/고체 크로마토그래피 (GSC)

정지상은 흑연이나 실리카겔, 알루미나와 같은 다공성 고체로 구성되어 있고 이동상은 기체입니다. 이런 형태의 기체 크로마토그래피는 기체 혼합물이나 낮은 끓는점을 갖는 화합물 분석에 매우 유용합니다. 

 

 

이 외에도 다양한 크로마토그래피가 있습니다. 이번 포스팅에서는 대표적인 크로마토그래피의 종류를 알아보았습니다. 우리가 잘 알고 있는 방법은 이온 크로마토그래피와 기체 크로마토그래피입니다. 이 두 가지 분석기기는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 분석 방법 중 하나입니다. 분리를 원하는 화합물의 특성과 위의 내용을 참고해서 효율적으로 분리할 수 있는 방법을 선택해보시길 바랍니다.