본문내용
1. 서론
1.1. 크로마토그래피의 개요와 정의
크로마토그래피는 혼합물을 구성하고 있는 매우 유사한 성분들을 분리할 수 있는 중요한 분리법이다. 시료는 이동상에 의해 이동하는데, 이런 이동상은 관 속에 또는 고체 판 위에 고정되어 있는 용해되지 않는 정지상을 통해 지나간다. 두 상은 시료성분들이 이동상과 정지상 사이에서 분배 정도가 달라지도록 선택한다. 시료 성분 중에 정지상에 세게 붙잡히는 성분은 이동상의 흐름에 따라 천천히 움직이고, 정지상에 약하게 붙잡히는 성분은 빠르게 운반된다. 이동 속도의 이러한 차이 때문에 시료성분들은 분석할 수 있는 불연속적인 띠로 분리된다. 정지상은 관 속이나 고체 판 위에 고정되어 있으며 용해되지 않아 시료 성분을 머물게 하는 성질을 가지고 있다. 이동상은 정지상과 달리 시료를 이동시키는 기체, 액체상을 말한다. 즉, 크로마토그래피는 혼합물이 용매(이동상)을 따라 이동할 때, 혼합물 속의 서로 다른 분자가 각기 다른 세기로 흡착제(정지상)와 상호작용하며 이동 속도에 차이를 보이는 현상을 이용하려 혼합물을 분리한다.
1.2. 크로마토그래피의 원리
크로마토그래피의 원리는 다음과 같다. 혼합물을 구성하고 있는 매우 유사한 성분들을 분리할 수 있는 중요한 분리법이다. 시료는 이동상에 의해 이동하는데, 이런 이동상은 관 속에 또는 고체 판 위에 고정되어 있는 용해되지 않는 정지상을 통해 지나간다. 두 상은 시료 성분들이 이동상과 정지상 사이에서 분배 정도가 달라지도록 선택한다. 시료 성분 중에 정지상에 세게 붙잡히는 성분은 이동상의 흐름에 따라 천천히 움직이고, 정지상에 약하게 붙잡히는 성분은 빠르게 운반된다. 이동 속도의 이러한 차이 때문에 시료 성분들은 분석할 수 있는 불연속적인 띠로 분리된다. 정지상은 관 속이나 고체 판 위에 고정되어 있으며 용해되지 않아 시료 성분을 머물게 하는 성질을 가지고 있고, 이동상은 정지상과 달리 시료를 이동시키는 기체, 액체상을 의미한다. 즉, 크로마토그래피는 혼합물이 용매(이동상)을 따라 이동할 때, 혼합물 속의 서로 다른 분자가 각기 다른 세기로 흡착제(정지상)와 상호작용하며 이동 속도에 차이를 보이는 현상을 이용하여 혼합물을 분리한다.
1.3. 크로마토그래피의 다양한 응용
크로마토그래피는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 생명과학 분야에서는 단백질, 아미노산, 핵산 등의 분리 및 정제에 널리 사용된다. 식품 산업에서는 식용 색소, 향신료, 비타민 등의 분리 및 정제에 이용된다. 화장품 분야에서는 화장품 원료의 분리 및 분석에 사용된다. 의약품 분야에서는 의약 물질의 분리 및 정제에 사용되며, 약물 대사체 분석에도 활용된다. 고고학 및 범죄 수사 분야에서는 미량 시료 분석을 통해 유적지 연대 측정 및 증거 물질 분석에 도움을 준다. 석유 화학 분야에서는 석유 및 가솔린의 성분 분석에 사용된다. 환경 분야에서는 수질, 대기, 토양 내 오염물질 분석에 적극 활용된다. 이처럼 크로마토그래피는 다양한 학문 및 산업 분야에서 핵심적인 분석 기술로 자리잡고 있다.
2. 크로마토그래피의 종류
2.1. 정지상의 특성에 따른 분류
정지상의 특성에 따른 분류이다. 크로마토그래피에서 정지상은 용질과의 상호작용을 결정하는 가장 중요한 요소이다. 정지상의 특성에 따라 크로마토그래피 기법이 구분될 수 있다. 정지상이 고체인 경우 흡착 크로마토그래피와 분자배제 크로마토그래피가 있으며, 정지상이 액체인 경우 분배 크로마토그래피와 이온 교환 크로마토그래피가 있다. 흡착 크로마토그래피는 정지상과 용질의 물리화학적 성질 차이로 분리가 이루어진다. 분자배제 크로마토그래피는 분자량에 따른 차이로 분리가 가능하다. 분배 크로마토그래피는 두 액체 사이에 용질이 분배되는 정도 차이를 이용한다. 이온 교환 크로마토그래피는 이온성 물질이 이온 교환체와 결합하는 정도 차이를 이용한다. 따라서 정지상의 특성에 따라 크로마토그래피 기법이 세분화될 수 있으며, 각 기법은 분리 대상 물질의 특성에 맞추어 선택적으로 사용된다.
2.2. 이동상의 상태에 따른 분류
기체 크로마토그래피(GC)와 액체 크로마토그래피(LC)로 분류할 수 있다. 기체 크로마토그래피는 이동상이 기체이고 관 크로마토그래피만 가능하다. 이는 기체가 공기 중에서 확산되어 버리기 때문에 폐쇄된 관에서만 사용할 수 있다. 반면 액체 크로마토그래피는 이동상이 액체이며 관 크로마토그래피와 평면 크로마토그래피 모두 가능하다. 예를 들어 얇은 층 크로마토그래피(TLC)와 종이 크로마토그래피(PC)가 액체 크로마토그래피에 해당한다. 또한 초임계 유체 크로마토그래피(SFC)는 이동상이 임계점 부근의 유체 상태인 기체-액체 크로마토그래피의 한 종류이다. 이처럼 이동상의 상태에 따라 크로마토그래피를 기체, 액체, 초임계 유체 크로마토그래피로 나눌 수 있다.
2.3. 분리 메커니즘에 따른 분류
흡착 크로마토그래피는 정지상과 시료 성분 간의 흡착력 차이에 의해 분리되는 방식이다. 정지상의 표면에 시료 성분 분자가 붙는 정도가 다르기...
