色谱法。科学发现的历史和本质

色谱法。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

上个世纪的许多发现都归功于俄罗斯科学家米哈伊尔·茨维特（Mikhail Tsvet）和他的色谱分析方法。一大批杰出的研究人员的成功归功于他，还有许多诺贝尔奖！

“……如果没有 Michael Tsvet 的工作，我们所有的‘颜料制造者’就无事可做……”——这是一位著名英国科学家的观点。

Mikhail Semenovich Tsvet (1872–1919) - 意大利妇女和俄罗斯知识分子的儿子。他出生在意大利阿斯蒂市，离都灵不远。 1891年，米哈伊尔从日内瓦体育馆毕业，进入日内瓦大学物理与数学系。 1896 年 XNUMX 月，在发表论文“细胞生理学研究。原生质、质膜和叶绿体运动知识的材料”后，茨维特获得了自然科学博士学位。同年XNUMX月，他抵达圣彼得堡。

米哈伊尔不知道日内瓦大学的学位在俄罗斯是不被承认的。因此，他不得不为著名的植物学家安德烈·谢尔盖耶维奇·法明钦工作，他也研究过叶绿素，有人可能会说，在鸟的权利上。在圣彼得堡，茨维特会见了其他杰出的植物学家和植物生理学家：I.P. 鲍罗丁，M.S。沃罗宁，A.N. 别克托夫。这是一个由原创、深思熟虑的思想家和熟练的实验者组成的辉煌社会。 Tsvet 继续他对叶绿体的研究，同时为新的硕士考试和论文答辩做准备。他于 1899 年通过考试，并于 23 年 1901 月 XNUMX 日在喀山大学通过硕士论文答辩。

自 1901 年 XNUMX 月起，茨维特一直在华沙大学植物解剖学和生理学系担任助理。在第十一届博物学家和医师大会上，Mikhail Semenovich 作了题为“叶绿素生理学研究的方法和任务”的报告，其中他首先报告了吸附色谱的方法。

长期以来，米哈伊尔·谢苗诺维奇解决了分离绿叶色素的问题，而且它们的性质非常相似。此外，叶子还含有其他非常明亮的色素——类胡萝卜素。正是由于类胡萝卜素的存在，秋天的叶子才出现了黄色、橙色和深红色。然而，在叶绿素被破坏之前，几乎不可能将它们与类胡萝卜素分开。

作为 Yu.G. Chirkov，“显然，Color 的发现是对它们的分离方法的反应，这些方法当时对颜料来说是粗糙和致命的。这是其中一种方法。

首先，提取叶绿素的醇提取物，然后在溶液中添加强碱（苛性钾），煮沸三小时。结果，叶绿素分解为其组成部分 - 绿色和黄色色素。

但毕竟，在制作这种魔药的过程中（几乎是炼金术），天然叶绿素可能会被破坏。然后研究人员将处理颜料碎片，甚至是它们化学转化的产物。

S.E. 描述了这一伟大发现是如何发生的。 Shnol：“他拿了一个玻璃管，里面装满了粉笔粉，然后在顶层倒了一点叶子的酒精提取物。提取物的颜色是棕绿色的，粉笔柱的顶层也变成了同样的颜色。然后然后M.S.开始将粉笔和纯酒精从上方滴入试管中。一滴一滴地，下一部分溶剂从粉笔颗粒中洗脱出颜料，粉笔颗粒沿着管子向下移动。在那里，新鲜的粉笔颗粒吸附了颜料并反过来，将它们提供给新的溶剂部分。由于流动溶剂所夹带的吸附强度（洗脱的容易程度）略有不同，不同的颜料以不同的速度沿着粉笔柱移动，并在其中形成纯物质的均匀着色带。粉笔柱。很漂亮。一条亮绿色的条纹，一条比绿色稍黄的条纹——这是两种类型的叶绿素——还有一条亮黄橙色的类胡萝卜素条纹。M.S. 称这张图片为色谱图。”

1903 年，Mikhail Semenovich Tsvet 阅读了一份报告“关于一类新的吸附现象及其在生化分析中的应用”。在这里，他第一次详细阐述了他的吸附分析方法的原理。

奇尔科夫写道：“颜色表明，当溶解在液体中的植物色素通过一层无色多孔吸附剂时，单个色素会以彩色区域的形式排列 - 每种色素都有自己的颜色或至少有色调。吸附剂粉末（可以是粉笔、糖粉……）以不同的强度吸附（表面吸收：拉丁语 adsorbere 的意思是“吞下”）不同的颜料：有些颜料会随着溶液的电流“滑落”得更远，另一些颜料会被滞留得更近。这样得到的吸附剂逐层着色的色谱柱称为“按颜色色谱图”，方法称为“色谱法”。

至此，一个看似不可逾越的难题迎刃而解。结果证明这个方法非常简单。它与以前使用的繁琐、试剂密集型复杂程序完全不同。

也许这种简单性是他的大多数同时代人要么不接受这一惊人发现的原因，要么更可悲的是，他们强烈反对它的作者。

但时间让一切都归位。 Color 发明了色谱法来研究叶绿素。他是第一个分离出一种物质的人，并将其命名为叶绿素α和叶绿素β。事实证明，它不仅适用于研究色素，还适用于研究无色、无色混合物 - 蛋白质、碳水化合物。到二十世纪六十年代，已有数千项研究致力于色谱法。色谱法已成为一种通用方法。

“...M. Tsvet 发现的物质色谱分离原理是许多不同色谱分析方法的基础。如果没有它的使用，XNUMX 世纪的大部分科学技术成就都是不可能的...

这一切的核心是一个普遍的想法。她很简单。这本质上是几何级数的思想。假设有两种物质在所有性质上都非常相似。无论是沉淀、萃取还是吸附都不能将它们分离到明显的程度。让一种物质吸附在表面上，例如碳酸钙（即少于 1%）。

换句话说，其在吸附剂上的含量将为其他吸附剂含量的0,99。让我们用一些溶剂处理吸附剂，以便两种物质发生解吸（分离）和洗脱（洗掉），并且它们都从吸附剂转移到溶剂中，并将所得溶液转移到吸附剂的新鲜部分。那么吸附剂表面上第一种物质的份额将再次等于第二种物质含量的0,99，即等于原始量的0,99×0,99=0,98的部分被吸附。让我们再次进行洗脱和吸附 - 现在第一种物质的份额将为第二种物质含量的 0,98 x 0,99 = 0,97。为了使下一部分吸附剂中第一种物质的含量仅为第二种物质含量的 1%，需要重复吸附-洗脱循环约 200 次……

用于分离物质的多次再吸附的想法可以修改为在不混溶溶剂系统中物质混合物的多次再分配。这是分配色谱法的基础。同样的想法也是现代电泳方法的基础，其中物质混合物在电场中以不同的速度穿过不同的吸附剂。

同样的原理也用于通过许多多孔隔板扩散分离同位素。”

Color 发现的物质色谱分布原理被用于人类活动的各个领域。特别是用于医药中抗生素的分离纯化和核燃料生产中的同位素分离。

作者：萨明 D.K.

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