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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Chromatographie. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes De nombreuses découvertes du siècle dernier sont dues au scientifique russe Mikhail Tsvet et à sa méthode d'analyse chromatographique. Un grand nombre de chercheurs exceptionnels lui doivent leurs succès, et de nombreux prix Nobel ! "...Sans le travail de Michael Tsveta, nous, tous les "pigmenteurs", n'aurions rien à faire..." - c'est l'opinion d'un célèbre scientifique anglais. Mikhail Semenovich Tsvet (1872–1919) - fils d'une Italienne et d'un intellectuel russe. Il est né en Italie dans la ville d'Asti, non loin de Turin. En 1891, Mikhail est diplômé du Gymnase de Genève et entre à la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Genève. En octobre 1896, après avoir présenté sa thèse "Étude de la physiologie cellulaire. Matériaux pour la connaissance du mouvement du protoplasme, des membranes plasmiques et des chloroplastes", Tsvet reçut un diplôme de docteur en sciences naturelles. En décembre de la même année, il arrive à Saint-Pétersbourg. Mikhail ne savait pas qu'un diplôme de l'Université de Genève n'est pas reconnu en Russie. Par conséquent, il a dû travailler pour le célèbre botaniste Andrey Sergeevich Famintsin, qui a également étudié la chlorophylle, pourrait-on dire, à droite d'un oiseau. À Saint-Pétersbourg, Tsvet a rencontré d'autres botanistes et physiologistes végétaux exceptionnels: I.P. Borodine, M.S. Voronine, A.N. Beketov. C'était une brillante société de penseurs originaux et réfléchis et d'expérimentateurs qualifiés. Tsvet poursuit ses recherches sur les chloroplastes, tout en se préparant aux nouveaux examens de maîtrise et à la soutenance de sa thèse. Il réussit les examens en 1899 et il défendit sa thèse de maîtrise à l'Université de Kazan le 23 septembre 1901. Depuis novembre 1901, Tsvet travaille comme assistant au Département d'anatomie et de physiologie végétales de l'Université de Varsovie. Au XI Congrès des naturalistes et des médecins, Mikhail Semenovich a fait un rapport "Méthodes et tâches de l'étude physiologique de la chlorophylle", dans lequel il a d'abord rendu compte de la méthode de chromatographie par adsorption. Mikhail Semenovich a résolu le problème de la séparation des pigments de feuilles vertes pendant longtemps, et leurs propriétés sont très similaires. De plus, les feuilles contiennent d'autres pigments très brillants - les caroténoïdes. C'est grâce aux caroténoïdes que des feuilles jaunes, oranges, violettes apparaissent en automne. Cependant, jusqu'à ce que les chlorophylles soient détruites, il était presque impossible de les séparer des caroténoïdes. Comme Yu.G. Chirkov, "apparemment, la découverte de la couleur était une réaction aux méthodes de leur séparation qui étaient alors grossières et mortelles pour les pigments. Voici l'une des méthodes. Tout d'abord, un extrait alcoolique de chlorophylle a été extrait, puis il a été bouilli pendant trois heures avec l'ajout d'un alcali fort (potassium caustique) à la solution. En conséquence, la chlorophylle se décompose en ses éléments constitutifs - pigments verts et jaunes. Mais après tout, dans le processus de fabrication de cette potion (manipulations presque alchimiques), la chlorophylle naturelle pourrait être détruite. Et puis le chercheur aurait affaire à des morceaux de pigments, voire aux produits de leur transformation chimique. À propos de la façon dont la grande découverte s'est produite, écrit S.E. Shnol: "Il a pris un tube de verre, l'a rempli de poudre de craie et a versé un peu d'extrait alcoolique des feuilles sur la couche supérieure. L'extrait était de couleur brun-vert et la couche supérieure de la colonne de craie est devenue de la même couleur. Et puis M.S. a commencé à verser des gouttes d'en haut dans goutte à goutte une autre partie du solvant a élué les pigments des grains de craie, qui se sont déplacés dans le tube, où les grains de craie frais ont adsorbé les pigments et, à leur tour, les ont donnés à de nouvelles portions de solvant. entraînés par le solvant mobile, différents pigments se déplaçaient le long de la colonne de craie à des vitesses différentes et formaient des bandes colorées homogènes de substances pures dans la colonne de craie. C'était magnifique. Une bande verte brillante, une bande légèrement plus jaune que verte - ce sont deux types de chlorophylles - et une bande jaune-orange vif de caroténoïdes. MS a appelé cette image un chromatogramme." En 1903, Mikhail Semenovich Tsvet a lu un rapport "Sur une nouvelle catégorie de phénomènes d'adsorption et leur application à l'analyse biochimique". Ici, pour la première fois, il détaille le principe de sa méthode d'analyse par adsorption. "La couleur a montré", écrit Chirkov, "que lorsque des pigments végétaux dissous dans un liquide sont passés à travers une couche d'un sorbant poreux incolore, les pigments individuels sont disposés sous la forme de zones colorées - chaque pigment a sa propre couleur ou au moins un La poudre absorbante (il peut s'agir de craie, de sucre en poudre...) adsorbe (absorbe superficiellement : en latin adsorbere signifie « avaler ») différents pigments de force inégale : certains peuvent « glisser » davantage avec le courant de la solution, d'autres seront retardé plus près Couleur appelée le chromatogramme, et la méthode - la chromatographie. Ainsi, un problème apparemment insurmontable a été résolu. La méthode s'est avérée d'une simplicité ingénieuse. Cela n'a rien à voir avec les procédures complexes encombrantes et gourmandes en réactifs utilisées auparavant. Peut-être cette simplicité était-elle la raison pour laquelle la plupart de ses contemporains n'acceptaient pas cette étonnante découverte ou, plus triste encore, se rebellaient vivement contre son auteur. Mais le temps a tout remis à sa place. La couleur a inventé la chromatographie pour la recherche sur la chlorophylle. Il a d'abord isolé une substance qu'il a appelée chlorophylle alpha et chlorophylle bêta. Il s'est avéré adapté à l'étude non seulement des pigments, mais également des mélanges incolores et incolores - protéines, glucides. Dans les années soixante du XXe siècle, plusieurs milliers d'études avaient déjà été consacrées à la chromatographie. La chromatographie est devenue une méthode universelle. "... Le principe de la séparation chromatographique des substances, découvert par M. Tsvet, sous-tend de nombreuses méthodes différentes d'analyse chromatographique. Sans son utilisation, la plupart des réalisations scientifiques et technologiques du XXe siècle n'auraient pas été possibles ... Au cœur de tout cela se trouve une idée générale. Elle est simple. C'est essentiellement l'idée d'une progression géométrique. Soit deux substances très semblables dans toutes leurs propriétés. Ni la précipitation, ni l'extraction, ni l'adsorption ne peuvent les séparer à un degré notable. Laissez une substance être adsorbée sur la surface, par exemple, le carbonate de calcium (c'est-à-dire moins de 1 %). En d'autres termes, sa teneur sur l'adsorbant sera de 0,99 de la teneur d'un autre. Traitons l'adsorbant avec un peu de solvant afin que la désorption (détachement) et l'élution (lavage) des deux substances se produisent et que les deux passent de l'adsorbant au solvant, et transférons cette solution résultante dans une nouvelle portion de l'adsorbant. Ensuite, la proportion de la première substance à la surface de l'adsorbant sera à nouveau égale à 0,99 du contenu de la seconde, c'est-à-dire qu'une partie égale à 0,99 x 0,99 = 0,98 de la quantité initiale est adsorbée. Une fois de plus, nous procéderons à nouveau à l'élution et à l'adsorption - la proportion de la première substance sera désormais de 0,98 x 0,99 \u0,97d 1 du contenu de la seconde. Pour que la teneur de la première substance sur la portion suivante de l'adsorbant ne soit que de 200 % de la teneur de la seconde, il faudra répéter le cycle d'adsorption-élution environ XNUMX fois... L'idée de ré-adsorption multiple pour séparer les substances peut être modifiée en redistribution multiple d'un mélange de substances dans un système de solvants non miscibles. C'est la base de la chromatographie de partage. La même idée sous-tend les méthodes d'électrophorèse modernes, lorsqu'un mélange de substances se déplace à des vitesses différentes sur divers adsorbants dans un champ électrique. Le même principe est utilisé dans la séparation des isotopes par diffusion à travers de nombreuses cloisons poreuses." Le principe de distribution chromatographique des substances, découvert par Color, est utilisé dans divers domaines de l'activité humaine. En particulier, il est utilisé pour l'isolement et la purification d'antibiotiques en médecine et pour la séparation d'isotopes dans la production de combustible nucléaire. Auteur : Samin D.K.
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