شرح جهاز التحليل HPLC: ما هو؟ وكيف يعمل؟

• ذات صلة
• طريقة استخدام جهاز HPLC: تفاصيل تهمك!
• طريقة عمل تحليل السكر التراكمي

ما هو جهاز التحليل HPLC؟

هو عبارة عن تقنية تحليلية تُستخدم لفصل مكونات أي خليط عضوي، وغالبًا تكون هذه المركبات غير متطايرة وغير مستقرة حراريًّا، أو لها أوزان جزيئية عالية نسبيًّا، وكان اسمها في السابق تقنية كروماتوغرافيا السائل عالية الدقة نظرًا لأنّه كان يتضمن استخدام الطور المتحرك السائل والذي يتطلب ضغط أعلى من الغازات المستخدمة في كروماتوغرافيا الغاز، وقد كانت تستخدم على نطاقات واسعة في المختبرات الأكاديميّة والصناعيّة التي تتطلب تحديد وتقدير المواد المركبة في مخاليط المركبات العضوية.

قد ساهم هذا الاكتشاف في تطور وفهم الكيمياء التحليلية والتحكم فيها بصورة أوضح، كما استُخدم في تحسين جودة المنتجات الاستهلاكيّة، مثل: مستحضرات الصيدليات والأطعمة والمشروبات والبوليمرات، والمراقبة البيئيّة، كما استُخدمت على نطاقات واسعة لتوفر حلولًا غير مكلفة كثيرًا لفصل وتحديد مكونات العينات العضوية، فرغم أنّه من المتوقع أنّ الجهاز معقد وغامض إلّا أنّه يُصبح سهل الاستخدام مع الممارسة، ولضمان إعطاء نتائج أعلى دقة وموثوقيّة يجب الحفاظ عليه والاعتناء به جيدًا، يحتوي هذا الجهاز على عددًا من المكونات التي تجعله أكثر دقة في إعطاء النتائج التحليلية.

ومن أهم مكوناته المضخة والكاشف والعمود، كما أنّ الأنظمة الحديثة لهذا الجهاز تضم معلومات تشغيليّة ترتبط بالكمبيوتر ويُتحكم بها من خلال برامج، للتحكم بدرجة الحرارة، ومعدل التدفق، وحجم الحقن، وتسلسل الحقن، والحصول على المخرجات، كما تحتوي بعض أنظمة هذا الجهاز على صمامات لاختيار المذيبات، وأجهزة أخذ العينات بصورة آلية.

وقد ساهم هذا النظام في تطوير مجالات البحث والمنتجات، وما زال هذا النطاق يتوسّع بصورة مذهلة على مجالات البحث اليوميّة المشهورة، كما تتوفر في أنواع كواشف مختلفة، منها: كاشفات الأشعة فوق البنفسجيّة، وكاشفات صفيف الثنائي الضوئي، وكاشفات الموصليّة، وكاشفات تشتت الضوء، أو كاشفات الانتقائيّة الجماعيّة.^[١]

تعرف على مبدأ عمل جهاز التحليل HPLC

أمّا عن مبدأ عمل جهاز التحليل هذا فهو يعتمد على توزيع العينات بين طور متحرك ومرحلة ثابتة، وذلك اعتمادًا على التركيب الكيميائي للتحليل؛ فكل جزء من العينة يتفاعل مع المواد السائلة في الموجودة في العمود ليخرج كل جزء بوقت مختلف عن بقية الأجزاء، وبذلك تنفصل مكونات العينة عن بعضها البعض، وتظهر على الكاشف الذي يختلف في تركيبته من جهاز لآخر، أمّا عن تحويل الإشارة وتسجيلها فيُستخدم نظام إدارة البيانات على جهاز الكمبيوتر، حيث تظهر على الشاشة كمخطط كروماتوغرافي بعد الظهور على الكاشف.^[٢]

يحتوي نظام (HPLC) على كل من: الخزان المذيب والمضخة وصمام الحقن والعمود ووحدة الكاشف ووحدة معالجة البيانات، وفي ما يلي خطوات توضيحيّة لعمل هذا النظام:

• بعد حقن العينة في خزان المذيب والذي يحتوي على سائل قطبي تُضخ العينة بضغط عالي وسرعة ثابتة عبر النظام، وذلك حفاظًا على سير منتظم وتدفق مستمر دون حدوث فوضى.
• يجب معرفة أنّ هناك نوعان من خلط العينة بالمذيبات، أحدهما منخفض الضغط والذي يعني خلط العينة بالمذيب قبل ضخّه، أمّا عالي الضغط فيعني خلط العينة بالمذيبات خلال ضخها.
• تصل الآن العينة إلى العمود والذي يُمثل قلب النظام؛ فهو المسؤول عن فصل مكونات العينة المناسب، وتعتمد كفاءة فصل المكونات على طول العمود ونوع أو حجم الجسيمات التي تملأ العمود، وتختلف آلية الفصل فيه فمنها الطور العادي والطور العكسي واستبعاد الحجم والتبادل الأيوني أو التفاعل اللولبي.
• تخرج المواد تدريجيًّا من العمود لتظهر على الكاشف، ثم يُحول المعلومات إلى إشارات مفهومة عبر الكمبيوتر.

ما أنواع جهاز التحليل HPLC؟

وفي ما يخص أنواع جهاز التحليل (HPLC) فهناك بعض الأنواع الأكثر شيوعًا في ما يلي أهمها:^[٣]

1. مضخات الضغط المستمر أو الضغط الثابت، وتُعدّ معيارًا في صناعة الكروماتوغرافيا؛ إذ توفر هذه المضخات معدلات تدفق ثابت ومستمر عبر العمود والذي يقوم به أسطوانة الغاز.
2. مضخات خلط الضغط العالي.
3. مضخات خلط الضغط المنخفض.

قد يُهِمُّكَ: مميزات وعيوب جهاز التحليل HPLC

في ما يلي أهم مميزات وعيوب جهاز التحليل (HPLC):^[٤]

مميزات جهاز التحليل

• يُسمح للمستخدم بفصل المكونات الكيميائيّة باستخدام طور متحرك ومرحلة ثابتة؛ فالمرحلة الثابتة صلبة، أمّا المتنقلة فهي سائلة، وهذا يعود لأنّ المكونات المختلفة تتحرّك بسرعات مختلفة.
• يمتاز هذا الجهاز بأنّه سريع وفعال مقارنة بتقنيات الكروماتوغرافيّة الأخرى؛ فهي تستخدم مضخة بدلًا من الجاذبيّة، فيُمكن أن تنتهي عملية التحليل في حوالي 10-30 دقيقة، كما أنّها تمنح نتائج دقيقة للغاية.
• يُعدّ متعدد الاستخدامات ويُعطي نتائج دقيقة جدًا وتحديدًا للمكونات الكيميائيّة.

عيوب جهاز التحليل

• يعد مكلفًا وباهظ الثمن، نظرًا لأنّه أسرع ويتطوّر بسرعة كبيرة جدًا.
• احتماليّة حدوث بعض الأخطاء نتيجة خروج مركبين من الخليط في الوقت ذاته، ويعود ذلك لأنّ بعض المركبات تتشابه في البنية والأقطاب.
• نظرًا لأنّ العمود يحتوي على جزئيات تتألف من مواد كيميائيّة، فإنّ المركب عندما يمر بالعمود ترتبط بعض مكوناته في هذه الجزئيات ويحول ذلك دون انطلاقها من جديد أو خروجها إلى الكاشف، ممّا يعني عدم ظهورها أو قياسها.
• حاجة الجهاز إلى تطوير وتحديث بين الحين والآخر ليعطي نتائج أدق، إلّا أنّ تكلفة هذه التطويرات كبيرة.

المراجع

1. ↑ "What is HPLC/ High Performance Liquid Chromatography?", lab-training, Retrieved 4/6/2021. Edited.
2. ↑ "HPLC basics – Principles and parameters", knauer, Retrieved 4/6/2021. Edited.
3. ↑ "The Different Types of HPLC Pumps", theclintoncourier, 6/1/2021, Retrieved 4/6/2021. Edited.
4. ↑ Clare Smith (13/3/2018), "Disadvantages & Advantages of an HPLC", sciencing, Retrieved 4/6/2021. Edited.