크로마토그래피
크로마토그래피(영어: Chromatography)는 혼합물의 분리에 사용되는 실험적 기법을 통틀어 이르는 용어이다. 크로마토그래피에서 혼합물은 이동상이라 불리는 유체에 용해되어 정지상을 따라 이동한다. 이 때 화합물의 종류에 따라 그 이동속도가 다르게 나타나므로 혼합물의 분리가 가능하다. 이러한 분리는 화합물의 이동상과 정지상에 대한 용해도 차이에 의해서 일어나는 것이다. 화합물의 분배계수 차이는 정지상과의 결합력 차이로 나타나고 따라서 분리가 일어난다.
크로마토그래피는 다른 실험을 위한 준비단계가 될 수도 있고, 화합물을 분석하는 것 자체를 목적으로 할 수도 있다. 정제 크로마토그래피의 경우 혼합물의 성분들을 분리시켜 분리된 화합물을 다른 곳에 사용한다. 분석 크로마토그래피의 경우 일반적으로 더 적은 양의 물질로 행해지며 혼합물에서 특정 화합물의 상대적 비율이나 성질을 알아내기 위한 것이다.
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역사[편집]
러시아 과학자 미하일 츠벳(Mikhail Tsvet)은 1900년 최초로 크로마토그래피를 도입한 사람이다. 그는 1910년대 크로마토그래피에 대한 연구를 계속하였는데, 주로 엽록소, 카로틴, 크산토필 등 식물 색소의 분리에 이용하였다. 이들 식물 색소는 녹색, 주황색, 노란색 등 고유의 색깔을 지니고 있었으므로 이 기법에는 “color writing”이라는 뜻의 "chromatography"라는 이름이 붙여졌다. 1930년대와 1940년대에는 새로운 종류의 크로마토그래피가 등장하면서 여러 분리 과정에 유용하게 사용되었다.
크로마토그래피 기법은 1940년대와 1950년대, 아처 마틴(Archer Martin)과 리처드 싱(Richard Synge)에 의해서 많이 발전되었다. 이들은 분배 크로마토그래피의 원리와 기본 기법을 정립했으며 종이 크로마토그래피, 가스 크로마토그래피, 고성능 액체크로마토그래피 등의 여러 크로마토그래피 기법의 급속한 발전을 이끌었다. 이후로, 크로마토그래피 기술은 급속하게 발전하였다.
베드의 형태에 따른 분류[편집]
관(Column) 크로마토그래피[편집]
관 크로마토그래피에서 정지상은 관 속에 위치하고 있다. 고체 또는 액체의 정지상이 관 전체를 채우고 있을 수도 있고, 관의 중간 부분만을 채우고 있을 수도 있다. 샘플의 획득 시간을 측정하여 각 화합물의 이동속도를 계산한다.
평면 크로마토그래피[편집]
평면 크로마토그래피에서 정지상은 평면상에 위치하고 있다. 종이 크로마토그래피나 얇은 막 크로마토그래피(TLC)가 여기에 해당한다. 샘플 혼합물의 다양한 화합물들은 정지상과 이동상에 대한 친화력 차이에 따라 이동하는 거리가 다르게 나타난다. 알려지지 않은 물질의 확인을 위해서 각각의 화합물의 Rf값이 이용될 수 있다.
이동상의 상태에 따른 분류[편집]
가스 크로마토그래피[편집]
가스 크로마토그래피(GC)에서 사용되는 이동상은 기체 상태이다. 가스 크로마토그래피는 항상 관 크로마토그래피 형태로 이루어진다. 가스 크로마토그래피는 고체 고정상과 기체 이동상 사이의 분배 평형을 이용하는 것이다.
액체 크로마토그래피[편집]
액체 크로마토그래피(LC)에서 사용되는 이동상은 액체 상태이다. 액체 크로마토그래피는 관 또는 평면 크로마토그래피 모두 가능하다. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)는 고정상으로 아주 고운 입자를 사용하여 감도가 좋고 보다 빠른 시간 내에 검출이 가능하다는 장점이 있다. HPLC에서 샘플은 고압의 액체 이동상에 의해서 관 속을 따라 이동한다.
분리 메커니즘에 따른 분류[편집]
친화 크로마토그래피[편집]
친화 크로마토그래피는 혼합물 중 특정 분자와의 선택적인 비공유결합적 상호작용을 이용하는 것이다. 아주 특이적이라는 장점이 있다. 생화학에서 특정한 단백질의 정제에 이용된다. 특정 생체분자와 Zn, Cu, Fe 등의 금속과의 친화력을 이용하기도 한다.
이온 교환 크로마토그래피[편집]
이온 교환 크로마토그래피는 분석물을 상대적인 전하량에 따라 분리하는 것이다. 주로 관 형태로 이루어지나, 평면 형태로도 유용하게 사용될 수 있다. 이온 교환 크로마토그래피에서 정지상은 전하를 띠고 있으며 정지상과 반대의 전하를 띠고 있는 물질을 끌어당긴다. 이온 교환 크로마토그래피는 아미노산, 펩타이드, 단백질 등을 전하에 따라서 분리하는데 이용된다.
크기 배제 크로마토그래피[편집]
크기 배제 크로마토그래피, 또는 젤 크로마토그래피는 혼합물을 분자 크기에 따라서 분리하는 것이다. 분자 크기가 작은 물질일수록 매질의 구멍에 더 쉽게 들어가며, 결과적으로 크기가 작은 분자는 고정상에 잡혀 이동속도가 느려진다. 반대로 분자 크기가 큰 물질은 매질의 구멍 속으로 들어가지 못하므로 이동상의 흐름에 따라 관을 빠르게 통과한다. 일반적으로 해상도가 떨어지는 크로마토그래피 기법이다.
