Mila milioi detektatzeko
Urari begiratzen diotenean, giza begiek likido garden bat ikusten dute. Baina kimikarien begi txikiez begiratuz gero, dena aldatzen da. Ura ez da ura, baizik eta milioika substantzia kimikoen nahaste konplexu bat. Era berean, ardoa ez da ardoa, gazta-pusketa bat ez da gazta, eta kirolari bat ez da kirolari bat. Molekula askoren nahasteak dira.
Uraren kasua ur-botilen etiketan adierazita dago, adibidez. Uraz gain, likidoan, kloruro-ioiak daude, sulfatoak, nitratoak eta abar; baita etiketan zehazten ez diren beste substantzia asko ere. Eta, batzuetan, uretan ustez ez dauden ioiak ere adierazita daude. "Sodiorik gabeko ura". Zer esan nahi du horrek? Sodio-ioi bat ere ez dagoela? Normalean ez; esan nahi du sodioa, egotekotan, ez dagoela detektatzerik. Praktikan gauza bera da; ezin dena detektatu ez da existitzen. Baina, agian, arazoa da analisia egiteko zer teknika erabili den.
Kimikariek ez dute molekula bakar bat detektatzen. Ezin dute. Ezta bi molekula ere; edo hamar; edo mila. Gutxienez, mila milioi molekula inguru izan behar dituzte substantzia bat detektatzeko. Mila milioi asko dirudi, baina huskeria bat besterik ez da molekulez ari bagara. Askoz molekula gehiago dago ia edozein tokitan.
Txikiak eta ugariak
Adibide bat: urez betetako saiodi bat. Ur-molekula molekula txikia da, baina oso ugaria. Ur-molekulak ikusi ahal izateko, saiodia hamar milioi aldiz handitu beharko genuke, hamar zentimetro izatetik, mila kilometro izateraino, gutxienez. Tamaina horretako saiodi baten mutur bat Bilbon balego, adibidez, bestea Cadizen egongo litzateke, gutxi gorabehera. Ur-molekulak proportzio berean handituko balira, bi milimetro luze izango lirateke. Hori bai, zaila izango litzateke molekulak bereiztea, oso azkar mugituko liratekeelako. Baina ideia bat egiteko balio du: pentsa bi milimetroko zenbat molekula sartzen diren mila kilometro luze den saiodi batean.
Amadeo Avogadro fisikariak aurkitu zuen zenbatekoa den kopuru hori: 18 mililitro uretan 6,023 x 10 23 molekula; ia koatrilioi bat. Milioi batek sei zero eta bilioi batek hamabi zero dituzte; Avogadroren zenbakiak, biribilduta, berriz, hogeita hiru zero ditu. Oso kopuru handia da; tanta bat uri bilioi bat molekula kenduz gero, itxuraz ez litzateke nabarituko aldaketa (ur-tanta batean hamazazpi trilioi molekula daude, gutxi gorabehera).
Egia esan, uraren molekula oso txikia da; molekula organikoak askoz handiagoak dira, eta, hala ere, gauza bera gertatzen da: urdaiazpiko xerra bati bilioi bat molekula kenduz gero ere, jabea ez litzateke galdutakoaz jabetuko. Alde horretatik ikusita, mila milioi molekula detektatu ahal izateak mirari bat dirudi.
Molekulak banatu
Uraren adibide berari jarraituta, detekzio-mugaren arazoa azter daiteke. Imajinatu ur-molekulen oihan horretan berun-atomoak daudela nahasita, hau da, ura kutsatuta dagoela, 50 ppm-ko kontzentrazioan (laginaren milioi bat gramotan 50 gramo berun daude). Uraren eta berunaren pisuak jakinda, kalkula daiteke 231.100 ur-molekula inguru dagoela berun-atomo bakoitzeko. Gainera, ur-molekulak berun-atomoak baino handiagoak dira. Beraz, beruna detektatzeak ia ezinezkoa dirudi. Nola egin liteke?
Argi dago molekulak ikustea ez dela detekzio-metodo aproposa --eta ikusi ahal izateko teknikak badaude--; izan ere, kasu horretan, berun-atomoak aurkitzeaz gain, jakin beharko litzateke zenbat ur-molekula dagozkion bakoitzari.
Baina beste zerbait ere egin daiteke: detektatzen hasi baino lehen, molekulak taldetan banatu. Tamainaren arabera, karga elektrikoaren arabera, jokabide kimikoaren arabera... berdin du. Molekulak taldetan banatutakoan, talde bakoitzak identifikatu beharreko molekula gutxiago izango ditu, eta detekzio zehatzagoa egin ahal izango da hasierako laginarekin baino.
Gaur egun dauden detekzio-metodo zehatzenetan, horixe egiten da: lagina likido edo gas batekin nahasi, eta kromatografo batean sartu. Kromatografoa molekulak banatzeko tresna bat da; horren barruan, molekulek 'trabaz' betetako ibilbide bat egin behar dute; molekula batzuek azkar osatzen dute ibilbidea, eta beste batzuei kosta egiten zaie. Ibilbidearen irteeran, molekulak taldetan banatuta azaltzen dira, ibilbidea osatzen behar izan duten denboraren arabera. Irteera horretan detektagailu bat jarriz gero, irten ahala egin dakioke talde bakoitzari analisia.
Likidoa edo gasa
Zenbat eta banaketa hobea izan, orduan eta zehatzagoa izaten da geroko analisia. Kontua da asmatzea zein kromatografok egingo duen bereizketa onena. Zalantza gas- eta likido-kromatografoaren artean izaten da. Ustez, lagina gasarekin nahastea eta lagina bera gas bihurtzea, aukera hobea da likidoarekin nahastea baino. Azken batean, bolumen jakin bateko lagin batek molekula gutxiago ditu gasa bada.
Baina, gauza guztietan bezala, arazoak izan daitezke. Molekula guztiak ez dira egokiak gas-egoeran egoteko; adibidez, oso handiak badira. Gainera, gas bihurtzeko, lagina berotu egin behar da, eta molekula guztiek ez dute prozesu hori gainditzen: asko degradatu egiten dira lurrundu baino lehen. Alde horretatik, likidoa erabilgarriagoa da. Disoluzio bat egitea erraza da, disolbatzaile egokia aukeratuz gero.
Beraz, detektatu beharreko substantziaren arabera, kromatografo bat edo beste bat erabiltzen da banaketa egiteko. Eta gauza bera gertatzen da detektagailuekin. Egokiena aukeratu beharra dago, detektatu beharreko substantziaren arabera. Detektagailu batzuk oso espezializatuak dira; substantzia jakin bat detektatzeko balio dute, baina besteekin ez dira zehatzak, edo ez dute balio izaten.
Substantzia-kantitate txikienak detektatzeko rankingean, gaur egun, hiru aipatu behar dira: FID, ECD eta masa-espektrometroa. Izen horien atzean munduko detektagailurik zehatzenak daude, molekulen arrastoak bilatzeko dauden detektiberik onenak. Hirurak gas-kromatografoekin batera erabiltzen dira. Baina ez beti. Masa-espektrometroak eta likido-kromatografiak osatutako bikotea ere arrakasta handia ari da lortzen azkenaldian.
Ezin zehatzago
Lau metodoek ematen dituzte emaitza harrigarriak. Hainbat arrazoirengatik, zaila da laurak konparatzea, baina, deigarriena aukeratu beharko bagenu, gas-kromatografoa/ECD bikotea izango litzateke. ECD detektagailua izugarri zehatza da: substantzia baten pikogramo bakar batzuk detekta ditzake (pikogramo bat gramo baten bilioirena da). Binil kloruroa detektatzeko erabiliko bagenu, esate baterako, mila milioi molekula inguru nahikoa lirateke ECDk detektatzeko.
FIDek eta masa-espektrometroak gas-kromatografoarekin osatzen dituzten bikoteak ez dira hain zehatzak. Nanogramoak detektatzera 'besterik' ez dira iristen; konparazio baterako, bilioi bat molekula behar dituzte binil kloruroaren arrastoak aurkitzeko.
Eta zenbateko arrakasta du likido-kromatografoak? Normalean, kromatografoak detekta dezakeen pisua eman beharrean, kontzentrazioa ematen dute saltzaileek. Daturik baikorrenak harrigarriak dira: ekipo batzuk gai dira litroko 500 pikomoleko kontzentrazioak aurkitzeko, hau da, binil kloruroaren adibideari eutsiz gero, hamar milioi molekula detektatuko lituzkete litro bat disoluziotan.
Erabiltzailearen bertsioa
Zenbakiak kontu handiz hartu behar dira. Aipatutako datu horiek saltzaileen datuak dira, eta metodoaren detekzio-mugak adierazten dituzte. Baina errealitatea beti da konplexuagoa.
Metodo bakoitzak kondizio jakin batzuetan ematen ditu detekzio-mugak. Eta molekula jakin batzuk neurtuta. ECD detektagailua oso ona da substantzia halogenodunekin (horregatik da adibide ona binil kloruroa, kloroa duelako). FIDek, berriz, karbonodun molekulak detektatzen ditu (asko dira, baina beste askok ez dute karbonorik).
Hala ere, alderantzizkoa ere esan daiteke. Gaurko teknikek asetzen dute substantziak detektatzeko gizarteak duen zehaztasun-beharra.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
