Krystalografia to dziedzina badająca za pomocą dyfrakcji rozmieszczenie atomów w strukturach krystalicznych cząsteczek. Wykorzystuje ona unikaną cechę kryształów – anizotropię, czyli szereg zależności właściwości optycznych, mechanicznych czy też elektrycznych od kierunku. Każdy elektron w sieci pobudzany jest promieniami Roentgenowskimi, w związku ze stanem wzbudzenia emitują wtórną wiązkę pasma, która upraszczając nazywana jest ich odbiciem. Zebrane obrazy po rozproszeniu promieni są przetwarzane komputerowo i powstaje multimedialny obraz struktury kryształów. Oprócz promieniowania X używa się również neutronów i elektronów. Krystalografia daje o tyle duże możliwości manipulacji, że możliwe jest zbadanie nie tylko dużych struktur jakie przyjmują kryształy ale również proszek. Wtedy cząsteczki płaszczyzn sieciowych odbijają wiązki o takiej samej odległości między płaszczyznowej i pod takimi samymi kątami w stosunku do padania wiązki.
Krystalografia elektronowa pozwala na rozróżnienie atomów lekkich, które znajdują się w bliskim położeniu ciężkich. Krystalografia neutronowa jest najdokładniejszą obecnie techniką krystalograficzną, która pozwala rozdzielić substancje o podobnej liczbie atomowej.
Chromatografia jest techniką separacyjną mieszaniny substancji. Mieszaninę rozprowadza się w fazie ruchomej (eluencie) i nakłada się na złoże (fazę stacjonarną). Składniki mieszaniny w zależności głównie od ich wielkości, ale także od ładunku (chromatografia jonowymienna) wędrują przez fazę stacjonarną z różnymi prędkościami, co w konsekwencji je od siebie rozdziela. Im większe powinowactwo cząsteczek substancji do użytego złoża tym późniejsza elucja, a więc ten produkt jako ostatni opuści kolumnę chromatograficzną. Chromatografia jest procesem bardzo dokładnym, nawet białka różniące się jednym aminokwasem można skutecznie rozdzielić używając tej techniki.
Uważa się, że chromatografia jonowymienna (kationowymienna lub anionowymienna) jest najczulsza. Analit wymywa się z kolumny za pomocą roztworów o różnych siłach pH lub jonowych. Chromatografia gazowa umożliwia rozdział nawet kilkuset związków w mieszaninie, gdzie fazą nośną jest gaz – najczęściej hel. Jej głównym ograniczeniem jest brak rozpoznania struktur poszczególnych związków.
Używając chromatografii otrzymujemy czysty związek, proces może być skalowany z łatwością, zapewnia dobry rozdział i wysoką czystość otrzymywanych, pożądanych związków. Co więcej, daje dużą wydajność. Duża ilość materiału wymaga dużych chromatografów albo powtarzania procesów, co niestety wiąże się z wysokimi kosztami. Znaczna objętość materiału badanego może być taniej rozdzielona za pomocą krystalografii. Jest to tańsza alternatywa, natomiast ma też swoje ograniczenia. Znacznie lepszy rozdział jakościowo uzyskamy jednak stosując chromatografię.
Proces oczyszczania produktów, jest niezmiernie istotny. Chodzi przecież o to, by dostarczyć pacjentowi substancję możliwie jak najbardziej czystą, produkt musi zostać bardzo dokładnie oddzielony od pozostałości mieszanin reakcyjnych lub też produktów ubocznych substancji.
Trudno sobie wyobrazić współczesną naukę bez krystalografii. Zgromadzenie Ogólne ONZ uznało rok 2014 właśnie za rok krystalografii. To międzynarodowe święto jest obecnie celebrowane, za sprawą niemieckiego fizyka Maxa Theodora Felixa von Lauea, który dokładnie 100 lat temu odkrył zjawisko dyfrakcji promieniowania X na kryształach.
Magdalena Zając
Źródła:
http://science.time.com/2014/01/09/crystallography-100-years/
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/maria/pdf/NKrys_08_1.pdf
http://pb.edu.pl/wp-content/uploads/2013/03/MiBM-semestr-3-wyklad-10.pdf
