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1. 크로마토그래피
1.1. 크로마토그래피의 정의와 발전
크로마토그래피는 혼합물의 성분을 분리하여 정성분석을 가능하게 하는 중요한 분석 방법이다. 1906년 러시아 식물학자 M.S. Tswett에 의해 처음 개발된 크로마토그래피는 다양한 변형을 거치며 발전해왔다. Tswett는 초기 실험에서 유리관 속에 이눌린을 채워 원하는 높이의 컬럼을 만들고 잎에서 추출한 색소를 석유 에테르에 옮긴 후 컬럼에 주입하였다. 용매가 컬럼을 따라 흐르면서 각각의 색소가 다른 속도로 이동하여 서로 분리되는 현상을 관찰하였다. 이러한 컬럼 크로마토그래피 방법은 다양하게 응용되어 여러 종류의 크로마토그래피 기술을 낳았다. 크로마토그래피는 크기, 전하, 흡착성 또는 생물학적 친화성의 차이에 근거하여 미세한 입자를 충전시킨 컬럼을 통해 유체를 균일하게 침투 통과시켜 물질을 분리하는 기술이다. 특히 생물공정에서는 크기 차이에 따른 겔 크로마토그래피, 이온교환수지의 흡착성에 따른 이온교환 크로마토그래피, 분자간 친화성에 따른 친화성 크로마토그래피 등이 널리 사용되고 있다. 이외에도 소수성 상호반응 크로마토그래피, 종이 크로마토그래피, 얇은 막 크로마토그래피, 기체 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피 등 여러 가지 크로마토그래피 기법이 개발되어 연구실과 산업현장에서 다양한 분야에 활용되고 있다.
1.2. 크로마토그래피의 원리
크로마토그래피의 원리는 혼합물을 구성하는 화합물의 종류와 농도에 따라 다르게 나타난다. 혼합물에 포함된 화합물의 물리화학적 특성, 특히 고정상에 대한 흡착력의 차이를 이용하여 화합물을 분리하는 것이다.
혼합물을 구성하는 화합물은 고정상(stationary phase)과 이동상(mobile phase)과의 상호작용 차이로 인해 다른 속도로 움직이게 된다. 화합물이 고정상에 잘 흡착되면 머무르는 시간이 길어져 느린 속도로 움직이고, 흡착력이 약하면 빠른 속도로 움직인다. 이러한 차이로 인해 혼합물의 성분들이 공간적으로 분리된다.
구체적으로, 고정상은 화합물 분자와 정전기적, 소수성, 수소결합 등 다양한 상호작용을 통해 화합물을 선택적으로 붙잡아 둔다. 반면 이동상은 화합물 분자와 상호작용하여 고정상으로부터 화합물을 탈착시켜 이동시킨다. 따라서 화합물의 고정상에 대한 친화도 차이가 클수록 분리능도 높아진다.
크로마토그래피의 원리를 활용하면 복잡한 혼합물을 순수한 성분으로 분리해낼 수 있다. 이를 통해 화학, 생물학, 의학 등 다양한 분야에서 중요한 물질을 분리하고 정제할 수 있다.
1.3. 크로마토그래피의 종류
크로마토그래피의 종류는 이동상의 상태와 고정상의 상태에 따라 다양하게 분류할 수 있다. 이동상에 따라 기체 크로마토그래피(gas chromatography; GC)와 액체 크로마토그래피(liquid chromatography; LC)로 나누며, 고정상의 상태에 따라 고체상 크로마토그래피와 액체상 크로마토그래피로 나뉜다...
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