Sisältö
- Kromatografia määritelty
- Kromatografiarajoitukset
- Miksi kromatografia toimii
- Näyte kromatografiaprojektit
- varoitukset
Kromatografia tunnistaa eri kemikaalit analysoitavan yhdisteen molekyylien ominaisuuksien ja liikkuvuuden perusteella. Kromatografia antaa tutkijoiden erottaa nesteet ja kaasut öljystä ja DNA: sta klorofylli- ja kynämusteisiin. Opiskelijat voivat käyttää kromatografiaa myös kokeisiin ja hauskoihin projekteihin.
Kromatografia määritelty
"Chromat-" tulee kreikan sanasta "chroma", joka tarkoittaa väriä. "-Graphy" tulee latinalaisesta "-graphia" tai kreikka "grafeiini" ja tarkoittaa (Merriam-Webster) "kirjoittamista tai esittämistä (määritellyllä) tavalla ((määritellyllä) keinolla tai (määritellyllä) esineellä. " Kromatografia tarkoittaa siis kirjaimellisesti kirjoittamista tai esittämistä väreillä. Merriam-Websterin muodollisempi määritelmä toteaa, että kromatografia on "prosessi, jossa nesteen tai kaasun kuljettama kemiallinen seos erotetaan komponenteiksi liuenneiden aineiden jakautumisen seurauksena, kun ne virtaavat kiinteän nesteen tai kiinteän aineen ympärillä tai yli. vaihe."
Kromatografiarajoitukset
Kromatografia toimii, koska materiaalien molekyylien ominaisuuksissa on eroja. Joillakin molekyyleillä, kuten vedellä, on napaisuus, joten ne toimivat kuin pienet magneetit. Jotkut molekyylit ovat ionisia, mikä tarkoittaa, että atomit pitävät yhdessä varauserojensa kanssa, jälleen kuin pienet magneetit. Jotkut molekyylit eroavat toisistaan muodon ja koon mukaan. Nämä molekyyliominaisuuksien erot sallivat tutkijoiden erottaa yhdisteet yksittäisiksi molekyyleiksi kromatografialla.
Kromatografia riippuu myös molekyylien liikkuvuudesta. Toisin sanoen molekyylien liikkumismahdollisuus määrää, toimiiko kromatografia. Molekyylien sijoittaminen liikkuvaan faasiin vaatii joko aineen liuottamisen liuottimeen tai aineen pitämisen neste- tai kaasumaisessa vaiheessa. Jos käytetään liuotinta, liuotin riippuu erotettavasta materiaalista. Nestemäiset ja kaasuseokset voidaan työntää tai vetää materiaalin läpi, joka imee molekyylit niiden läpi. Riippumatta siitä, mitä materiaalia analysoidaan, kromatografian käyttämiseksi materiaalissa on oltava liikkuva faasi.
Miksi kromatografia toimii
Vaikka kromatografiatekniikat eroavat toisistaan, ne kaikki riippuvat molekyyli-erojen ja materiaalien liikkuvuuden yhdistelmästä. Kromatografia toimii johtamalla liuennut aine, neste tai kaasu suodatinmateriaalin läpi. Molekyylit jakautuvat kerroksiin, kun molekyylit kulkevat suodattimen läpi. Erottelumekanismi riippuu suodatusmenetelmästä, joka määritetään erotettavien molekyylityyppien mukaan. Mutta riippumatta siitä, mitä menetelmää käytetään, molekyylit kulkevat eri nopeudella suodattimen läpi, erottaen molekyylit kerroksiksi, jotka ilmestyvät usein värillisiksi viivoiksi suodatinmateriaalissa.
Yleensä suuremmat tai raskaammat molekyylit kulkevat suodatinmateriaalin läpi hitaammin kuin pienemmät tai kevyemmät molekyylit. Molekyylit erottuvat liikkuessaan, koska ne kulkevat eri nopeuksilla, putoamalla kuin sedimentit, jotka putoavat vedestä veden tilavuuden tai energian pudotessa.
Näyte kromatografiaprojektit
Vaikka monet kromatografiatestit vaativat erityisiä laitteita ja tekniikoita, kromatografiaa voidaan käyttää joissain koti- ja koulukokeissa yksinkertaisia materiaaleja käyttämällä.
Kynämusteanalyysi
Kromatografian yksinkertainen esittely käyttää kahvisuodattimia ja erilaisia merkintäkynät. Jos kynät käyttävät vesiliukoisia musteita, käytetty liuotin on vesi. Jos merkinnät käyttävät pysyvää mustetta, isopropyylialkoholi toimii usein liuottimena. Aloita tasoittamalla kahvisuodatin. Aseta kahvisuodatin kertakäyttöiselle levylle tai muulle materiaalille, jotta pohjapinnat eivät tahroidu. Tee pisteitä suodattimen keskiosan ympärille useilla kynillä. Lisää vettä tai alkoholia kahvisuodattimen keskelle. Tl toimii hyvin tähän. Älä lisää tarpeeksi nestettä lätäkön luomiseksi; veden tai alkoholin tulisi paisua pois keskustasta. Kun neste siirtyy ulos keskustasta, musteet liukenevat ja liikkuvat ulospäin keskustasta. Musteiden erilaiset pigmentit erottuvat, suoritetaan alkuperäisestä mustepisteestä ja kerrostetaan riveihin pigmenttimolekyylien perusteella.
Klorofyllikromatografia
Hieman monimutkaisempi, mutta yhtä mielenkiintoinen kromatografiaprojekti erottaa lehdistä löytyvän klorofyllin. Klorofylliä esiintyy kasvien lehdissä. Vaikka klorofylli on vihreää, useimmat lehdet sisältävät myös lisäpigmenttejä, kuten karotenoideja, jotka luovat syksyllä näkemäsi punaiset ja oranssit värit. Nämä karotenoidit ja muut pigmentit paljastuvat, kun vihreä klorofylli hajoaa, minkä vuoksi lehtipuiden kasvien lehdet osoittavat eri värejä syksyllä. Aloita valitsemalla useita vihreitä lehtiä. Murskaa lehdet ja liota palat isopropyylialkoholiin tai asetoniin (kutsutaan myös propanoniksi). Klorofylli huuhtoutuu lehdistä ja muuttaa nesteen vihreäksi.
varoitukset
Pigmenttien erottamiseksi leikkaa noin tuuman leveä nauha litistetyn kahvisuodattimen keskustasta tai käytä kromatografiapaperia. Nauhoita paperin toinen pää lyijykynällä. Kaada noin 1 tuuma nestettä säiliöön, joka on hiukan lyhyempi kuin paperinauha. Aseta kynä säiliön yläosaan niin, että paperin pohja on nesteessä. Neste nousee paperissa ylös kapillaarivaikutuksen vuoksi kuljettaen klorofylliä ja muita pigmenttimolekyylejä pitkin. Kun neste haihtuu, molekyylit jäävät paperille, jolloin syntyy pigmenttiviivoja. Poista paperi, kun viivat tulevat erottuviksi, koska jos paperia jätetään liian kauan, neste kuljettaa lopulta kaikki pigmenttimolekyylit paperin yläosaan.