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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Chromatographie. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Viele Entdeckungen des vergangenen Jahrhunderts sind dem russischen Wissenschaftler Mikhail Tsvet und seiner Methode der chromatographischen Analyse zu verdanken. Zahlreiche herausragende Forscher verdanken ihm ihre Erfolge und viele Nobelpreise! „...Ohne die Arbeit von Michael Tsveta hätten wir, alle „Pigmentierer“, nichts zu tun …“ – das ist die Meinung eines berühmten englischen Wissenschaftlers. Mikhail Semenovich Tsvet (1872–1919) - der Sohn einer Italienerin und eines russischen Intellektuellen. Er wurde in Italien in der Stadt Asti, nicht weit von Turin, geboren. 1891 absolvierte Mikhail das Genfer Gymnasium und trat in die Fakultät für Physik und Mathematik der Universität Genf ein. Im Oktober 1896 erhielt Tsvet nach der Vorlage seiner Dissertation "Untersuchung der Zellphysiologie. Materialien zur Kenntnis der Bewegung von Protoplasma, Plasmamembranen und Chloroplasten" das Diplom eines Doktors der Naturwissenschaften. Im Dezember desselben Jahres trifft er in St. Petersburg ein. Mikhail wusste nicht, dass ein Abschluss der Universität Genf in Russland nicht anerkannt wird. Deshalb musste er für den berühmten Botaniker Andrey Sergeevich Famintsin arbeiten, der auch das Chlorophyll untersuchte, könnte man sagen, auf der rechten Seite eines Vogels. In St. Petersburg traf Tsvet andere herausragende Botaniker und Pflanzenphysiologen: I.P. Borodin, MS Voronin, A.N. Beketov. Es war eine brillante Gesellschaft von originellen, nachdenklichen Denkern und erfahrenen Experimentatoren. Tsvet setzte seine Forschungen zu Chloroplasten fort und bereitete sich gleichzeitig auf neue Magisterprüfungen und die Verteidigung seiner Dissertation vor. Er bestand die Prüfungen 1899 und verteidigte seine Magisterarbeit an der Kasaner Universität am 23. September 1901. Seit November 1901 arbeitet Tsvet als Assistent am Institut für Pflanzenanatomie und -physiologie der Universität Warschau. Auf dem XI. Kongress der Naturforscher und Ärzte verfasste Mikhail Semenovich einen Bericht „Methoden und Aufgaben der physiologischen Untersuchung von Chlorophyll“, in dem er erstmals über die Methode der Adsorptionschromatographie berichtete. Mikhail Semenovich hat das Problem der Trennung grüner Blattpigmente lange Zeit gelöst, und sie sind sich in ihren Eigenschaften sehr ähnlich. Darüber hinaus enthalten die Blätter weitere, sehr helle Pigmente – Carotinoide. Den Carotinoiden ist es zu verdanken, dass im Herbst gelbe, orangefarbene und violette Blätter erscheinen. Bis zur Zerstörung der Chlorophylle war es jedoch nahezu unmöglich, sie von den Carotinoiden zu trennen. Als Yu.G. Chirkov: „Anscheinend war die Entdeckung der Farbe eine Reaktion auf die Methoden ihrer Trennung, die damals grob und für Pigmente tödlich waren.“ Hier ist eine der Methoden. Zuerst wurde ein alkoholischer Chlorophyllextrakt extrahiert, dann wurde er drei Stunden lang gekocht, wobei der Lösung starkes Alkali (ätzendes Kalium) zugesetzt wurde. Dadurch zerfällt Chlorophyll in seine Bestandteile – grüne und gelbe Pigmente. Aber schließlich könnte bei der Herstellung dieses Tranks (fast alchemistische Manipulationen) natürliches Chlorophyll zerstört werden. Und dann hätte es der Forscher mit Pigmentstücken zu tun, ja sogar mit den Produkten ihrer chemischen Umwandlung. Über die Art und Weise, wie die große Entdeckung geschah, schreibt S.E. Shnol: „Er nahm ein Glasröhrchen, füllte es mit Kreidepulver und goss ein wenig alkoholischen Extrakt aus den Blättern auf die oberste Schicht. Der Extrakt hatte eine braungrüne Farbe und die oberste Schicht der Kreidesäule nahm die gleiche Farbe an.“ Und dann begann M.S., Tropfen von oben in reinen Alkohol zu gießen. Tropfen für Tropfen löste ein weiterer Teil des Lösungsmittels die Pigmente aus den Kreidekörnern, die sich im Rohr nach unten bewegten, wo die frischen Kreidekörner die Pigmente adsorbierten und sie wiederum abgaben neue Portionen des Lösungsmittels. Vom mobilen Lösungsmittel mitgerissen, bewegten sich verschiedene Pigmente mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entlang der Kreidesäule und bildeten in der Kreidesäule gleichmäßig farbige Bänder aus reinen Substanzen. Es war wunderschön. Ein hellgrünes Band, ein Band, das etwas gelber als grün war - das sind zwei Arten von Chlorophyllen - und ein leuchtend gelb-oranges Band aus Carotinoiden. MS nannte dieses Bild ein Chromatogramm. Im Jahr 1903 las Mikhail Semenovich Tsvet einen Bericht „Über eine neue Kategorie von Adsorptionsphänomenen und ihre Anwendung auf die biochemische Analyse“. Hier legt er erstmals detailliert das Prinzip seiner Methode der Adsorptionsanalyse dar. „Die Farbe zeigte“, schreibt Chirkov, „dass, wenn in einer Flüssigkeit gelöste Pflanzenpigmente durch eine Schicht eines farblosen porösen Sorptionsmittels geleitet werden, einzelne Pigmente in Form von Farbzonen angeordnet werden – jedes Pigment hat seine eigene Farbe oder zumindest eine.“ Schatten. Sorptionsmittelpulver (es kann Kreide, Puderzucker ... sein) adsorbiert (oberflächlich absorbiert: lateinisch adsorbere bedeutet „schlucken“) verschiedene Pigmente mit unterschiedlicher Stärke: Einige können mit dem Strom der Lösung weiter „verrutschen“, andere werden es näher verzögert. Die Farbe wird als Chromatogramm und die Methode als Chromatographie bezeichnet. Damit wurde ein scheinbar unlösbares Problem gelöst. Die Methode erwies sich als genial einfach. Es ist nichts wie die umständlichen, reagenzienintensiven komplexen Verfahren, die zuvor verwendet wurden. Vielleicht war diese Einfachheit der Grund dafür, dass die meisten seiner Zeitgenossen diese erstaunliche Entdeckung entweder nicht akzeptierten oder, noch trauriger, scharf gegen ihren Autor rebellierten. Aber die Zeit hat alles an seinen Platz gebracht. Farbe erfand die Chromatographie für die Chlorophyllforschung. Er isolierte zunächst eine Substanz, die er Chlorophyll Alpha und Chlorophyll Beta nannte. Es erwies sich als geeignet, nicht nur Pigmente, sondern auch farblose, ungefärbte Gemische – Proteine, Kohlenhydrate – zu untersuchen. In den sechziger Jahren des XNUMX. Jahrhunderts wurden der Chromatographie bereits mehrere tausend Studien gewidmet. Die Chromatographie ist zu einer universellen Methode geworden. „... Das von M. Tsvet entdeckte Prinzip der chromatographischen Stofftrennung liegt vielen verschiedenen Methoden der chromatographischen Analyse zugrunde. Ohne seinen Einsatz wären die meisten Errungenschaften in Wissenschaft und Technik des XNUMX. Jahrhunderts nicht möglich gewesen ... Im Mittelpunkt all dessen steht eine allgemeine Idee. Sie ist einfach. Dies ist im Wesentlichen die Idee einer geometrischen Progression. Es gebe zwei Substanzen, die in allen ihren Eigenschaften sehr ähnlich sind. Weder Fällung noch Extraktion noch Adsorption können sie nennenswert trennen. Lassen Sie eine Substanz auf der Oberfläche adsorbieren, z. B. Calciumcarbonat (d. h. weniger als 1 Prozent). Mit anderen Worten, sein Gehalt am Adsorptionsmittel beträgt 0,99 des Gehalts des anderen. Behandeln wir das Adsorbens mit etwas Lösungsmittel, so dass es zur Desorption (Ablösung) und Elution (Auswaschen) beider Substanzen kommt und beide vom Adsorbens zum Lösungsmittel übergehen, und übertragen wir diese resultierende Lösung auf einen frischen Teil des Adsorbens. Dann beträgt der Anteil des ersten Stoffes an der Oberfläche des Adsorbens wieder 0,99 des Inhalts des zweiten, d. h. es wird ein Teil von 0,99 x 0,99 = 0,98 der Ausgangsmenge adsorbiert. Wir werden die Elution und Adsorption noch einmal durchführen – jetzt beträgt der Anteil der ersten Substanz 0,98 x 0,99 = 0,97 des Gehalts der zweiten. Damit der Gehalt der ersten Substanz auf der nächsten Portion des Adsorptionsmittels nur 1 Prozent des Gehalts der zweiten beträgt, muss der Adsorptions-Elutions-Zyklus etwa 200 Mal wiederholt werden ... Die Idee der mehrfachen Readsorption zur Trennung von Stoffen lässt sich in eine mehrfache Umverteilung eines Stoffgemisches in einem System nicht mischbarer Lösungsmittel umwandeln. Dies ist die Grundlage der Verteilungschromatographie. Die gleiche Idee liegt modernen Elektrophoresemethoden zugrunde, bei denen sich ein Stoffgemisch in einem elektrischen Feld mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über verschiedene Adsorbentien bewegt. Das gleiche Prinzip wird bei der Trennung von Isotopen durch Diffusion durch viele poröse Trennwände verwendet." Das von Color entdeckte Prinzip der chromatographischen Verteilung von Substanzen wird in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit verwendet. Es wird insbesondere zur Isolierung und Reinigung von Antibiotika in der Medizin und zur Isotopentrennung bei der Herstellung von Kernbrennstoff verwendet. Autor: Samin D. K.
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