분리분석에는 어떤 것이 있을까?

분리분석(separation analysis)

물질 상호 간에 나타나는 물리화학적 친화도의 상대적인 차이에 근거를 두어 마련된 분석 기법을 활용한다. 초기의 분리분석법들은 실제 분석에서 시료의 전 처리 단계(분석 대상 성분을 다른 성분들로부터 분리)로만 활용되어 왔으나, 다양한 기능을 가진 검출기들이 개발되어 부착되면서 독립적인 분석법으로 활용되고 있다.

 

<크로마토그래피(chromatography)>

분석 대상 성분 그리고 분석 대상 성분과 유사한 성질을 가진 성분들을 함유한 시료 용액은 고정상(주어진 공간에 고정되어 있는 물질)과 접촉하면서 진행하게 되는 이동상(주어진 공간을 이동하면서 고정상과의 접촉을 유지하는 물질)에 실려 흐르면 용액 속의 각 성분들의 물리 화학적인 특성의 차이(각 성분들이 이동상과 고정상에 대하여 나타내는 친화도의 상대적인 차이)에 따라 각각 이동상과 고정상에 머무르는 시간이 달라진다. 결국 각 성분들이 주어진 공간을 이동하는 속도에는 차이가 생기며, 결국 서로 분리되고 각 성분의 양이 결정된다. 이동상이 액체이면 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC), 기체인 경우 기체 크로마토그래피(gas chromatography, GC)로 분류한다.

 

<종이 크로마토그래피(paper chromatography)>

종이(고체상) 위에 혼합물 용액을 점적(점의 형태로 위치시킴) 후, 적절한 전개 용매(이동상)에 종이를 담근다. 전개 용매는 종이를 따라 위쪽으로 진행하고 그 과정에서 혼합물을 구성하는 성분들 중 종이보다 전개 용매에 대한 친화도가 더 높은 물질들은 전개 용매를 따라 쉽게 이동하지만 종이에 대한 친화도가 더 큰 물질은 전개 용매와 함께 이동하는 속도가 느리다. 따라서 일정 시간이 지난 후 혼합물을 구성하는 성분 물질들을 종이 위에 분리되어 나타난다. 종이 크로마토그래피의 경우 이동상이 액체이므로 액체 크로마토그래피로 분류된다.

<고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography)>

HPLC에서 이동상은 고정상이 실려 있는 관으로 연속적으로 주입되는 용매를 지칭하며 시료 용액을 운반하는 역할을 수행한다. 시료 주입 밸브를 통해 주입된 시료 용액은 이동상에 의해 관 내부를 흘러 지나게 되고, 시료 용액 중 성분들도 함께 흐르며 고정상을 이루는 물질들과 비공유결합성 상호 작용을 경험한다. 성분들과 고정상 사이의 그러한 화학 작용에 의해 각 성분들의 이동 정도와 상호 분리가 결정된다. 즉, 이동상과의 상호 작용이 더 큰 성분들은 고정상과의 상호 작용이 더 큰 성분들에 비해 관에서 머무는 시간이 더 짧아(더 빠르게 이동하여) 더 빠른 속도로 관으로부터 용출(elution)되어 나온다. HPLC에서는 이동상을 변형시킴으로써 시료 용액 속 성분들과 고정상 사이의 상호 작용에 영향을 초래할 수도 있다. 예로, 이동상의 종류로 다음과 같은 것들을 들 수 있다.

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• isocratic mobile phase: 조성이 일정하게 유지되는 이동상
• gradient mobile phase: 이동상은 혼합 용매이고 그중 유기 용매의 양이 일정 비율로 증가된다.

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고정상은 관의 내부에 실리는 고체 지지체를 지칭하고 그 표면 위로 이동상이 흐른다. 관의 내부로 주입된 시료 용액 속의 성분들 중 고정상과의 화학 작용이 더 큰 성분은 머무는 속도가 더 길어지므로 다른 성분들에 비해 더 느리게 관으로부터 용출된다. 사용하는 고정상의 종류에 따라 다음과 같이 구분한다.

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• Liquid-Liquid(액체-액체) 크로마토그래피: 고체지지체의 표면에 액체(약한 극성의 유기 용매)를 입혀 고정상으로 사용하며, 그러한 용매에 녹을 수 있는 극성이 그리 크지 않은 성분들의 분리에 사용한다.
• Liquid-Solid(액체-고체) 크로마토그래피: 일반적인 극성 고체지지체를 고정상으로 사용하며, 극성이 약한 성분들은 더 빨리 용출된다.
• Size Exclusion 크로마토그래피: 다공성 물질을 고정상으로 사용하며, 고정상의 구멍 크기보다 더 큰 성분들은 구멍들의 내부로 들어가지 못하고 배척되므로 더 빨리 용출된다.· Normal Phase 크로마토그래피: 고정상의 극성이 이동상에 비해 더 크며, 소수성 성분이 친수성 성분보다 더 빨리 용출된다.
• Reverse Phase(역상) 크로마토그래피: 고정상의 극성이 이동상에 비해 더 작게 하여 친수성 성분이 더 빠르게 용출된다.·
• Ion Exchange(이온 교환) 크로마토그래피: 고정상을 이루는 물질이 소유한 이온과의 이온 교환의 용이성에 근거하며, 이온 교환이 용이한 성분은 고정상에 오래 머물게 되어 더 느리게 용출된다.

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