Sisältö
Liuos on ainakin kahden aineen homogeeninen seos. Kun kemistien on määritettävä, mitkä komponentit ovat läsnä liuoksessa tai muussa seoksessa, he käyttävät usein tekniikkaa, jota kutsutaan kromatografiaksi. Kromatografia on prosessi, joka vetää seoksen komponentit erilleen, jotta ne voidaan tunnistaa. Tämä on yleinen tekniikka, jota käytetään tutkimuksessa sekä muilla aloilla, kuten lääketiede ja oikeuslääketiede. Kromatografiaa on useita tyyppejä, mutta ne kaikki toimivat samojen kemiallisten periaatteiden takia.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Kromatografia on tieteellinen prosessi, joka vetää liuoksen tai muun seoksen komponentit erilleen, jotta ne voidaan tunnistaa. Monia erilaisia materiaaleja käytetään tämän suorittamiseen, mutta kaikki kromatografiatyypit sisältävät "kiinteän faasin" materiaalin, joka ei liiku, ja "liikkuvan faasin" materiaalin, joka kulkee kiinteän faasin ohi, kantaen liuosta sen mukana. Jotkin liuoksessa olevat kemikaalit kulkevat molekyyliensä ominaisuuksiensa perusteella kauemmas kiinteän faasin kanssa kuin toiset. Kun kemikaalit on levitetty, kemikaalit voidaan tunnistaa niiden matkan ja niiden yksittäisten ominaisuuksien perusteella.
Paperikromatografia
Yksinkertainen tapa ymmärtää, kuinka kromatografia erottaa liuoksen osat, on miettiä, mitä tapahtuu, kun paperi, jossa on kirjoitus, kastuu. Muste leviää paperille raidoin. Jokaisella on kokemusta tästä paperin kromatografian tahattomasta versiosta. Ratkaisu on muste, ja musteessa olevat kemikaalit erottuvat, kun paperi kastuu. Samaa menetelmää käytetään kemikaalien erottamiseen muissa liuoksissa kuin muste.
Tässä menetelmässä lyijykynä viivataan vaakasuoraan paperin poikki aivan alareunassa ja lisätään piste testattavasta liuoksesta. Kun se kuivuu, paperi ripustetaan pystysuoraan astian päälle. Astiaan lisätään tarpeeksi nestemäistä liuotinta paperin pohjan saavuttamiseksi, mutta ei lyijykynää. Liuotin alkaa kiivetä paperia, ja kun se saavuttaa liuospisteen, se alkaa kantaa liuoksessa olevia kemikaaleja sen mukana. Paperikromatografiassa paperi on osa kokeilua, joka pysyy paikallaan, joten sitä kutsutaan ”kiinteäksi faasiksi”. Liuotin siirtää paperia ylöspäin ja tuo mukanaan testattavan liuoksen, joten liuotin tunnetaan nimellä “liikkuva”. vaihe.”
adsorptio
Sekä liuottimen että liuoksen molekyylit ovat vuorovaikutuksessa paperin molekyylien kanssa. Ne juuttuvat väliaikaisesti paperin pintaan adsorptioksi kutsutun prosessin avulla. Toisin kuin imeytyminen, adsorptio ei ole pysyvää. Lopulta molekyylit irtoavat ja jatkavat kiipeilyä paperille, mutta kunkin kemiallisen komponentin molekyylit sitoutuvat eri tavalla paperin molekyyleihin. Jotkut purkautuvat nopeammin ja kulkevat paperia nopeammin kuin muiden kemikaalien molekyylit. Kun liuotin on melkein saavuttanut paperin huipun, piirretään lyijykynä viiva merkitsemään sen sijainti ennen kuin se haihtuu. Alkuperäisestä liuoksesta erottaneiden kemiallisten pisteiden sijainnit on myös merkitty.
Jos kemikaalit ovat värittömiä, muut tekniikat voivat paljastaa ne, esimerkiksi paistamalla ultraviolettivaloa paperille pisteiden näyttämiseksi tai suihkuttamalla kemikaalia, joka reagoi pisteiden kanssa ja antaa niille värin. Joskus jokaisen kuljetun pisteen etäisyys mitataan suhteessa etäisyyteen, jonka liuotin kuljetti. Tätä suhdetta kutsutaan retentiokertoimeksi tai R: ksif arvo. Se on hyödyllinen seoksen komponenttien tunnistamisessa, koska Rf arvoa voidaan verrata tunnettujen kemikaalien arvoihin.
Kromatografian periaatteet
Paperikromatografia on vain yksi kromatografian tyyppi. Muissa kromatografiamuodoissa paikallaan oleva faasi voi olla joukko muita materiaaleja, kuten nesteellä päällystetty lasi- tai alumiinilevy, nesteellä täytetty purkki tai kiinteillä hiukkasilla kuten piidioksidikiteillä täytetty pylväs. Liikkuva faasi ei ehkä edes ole nestemäinen liuotin, vaan kaasumainen ”eluentti”. Kaikki kromatografia toimii tekemällä sama asia monilla erilaisilla materiaaleilla ja tekniikoilla - liikkuva faasi siirretään kiinteän faasin poikki tai läpi. Liuos jaotellaan sen komponentteihin sen perusteella, kuinka paljon liuen jokainen osa liukenee liikkuvaan vaiheeseen ja kuljetetaan sitä pitkin, ja kuinka paljon se tarttuu adsorboivaan kiinteään faasiin ja hidastuu.