Защо работи хроматографията?

Хроматографията идентифицира различни химикали въз основа на свойствата и подвижността на молекулите в съединението, което се анализира. Хроматографията позволява на учените да разделят течности и газове, вариращи от петрол и ДНК до хлорофил и мастила. Студентите могат също да използват хроматография за експерименти и забавни проекти.

"Chromat-" произлиза от гръцката дума "chroma", което означава цвят. "-Graphy" идва от латинското "-graphia" или гръцкото "graphein" и означава (по Merriam-Webster) "писане или представяне в (посочен) начин или чрез (посочено) средство или (определен) обект. "Хроматографията следователно буквално означава да се пише или представлява с цвят. По-официално определение от Merriam-Webster гласи, че хроматографията е „процес, при който химична смес, пренасяна от течност или газ, е разделени на компоненти в резултат на диференциално разпределение на разтворените вещества, докато текат около или над неподвижна течност или твърдо вещество фаза. "

Хроматографията работи поради разликите в свойствата на молекулите в материалите. Някои молекули, като водата, имат полярност, така че действат като малки магнити. Някои молекули са йонни, което означава, че атомите се държат заедно от разликите в заряда си, отново като малки магнити. Някои молекули се различават по форма и размер. Тези разлики в молекулните свойства позволяват на учените да разделят съединенията на отделни молекули с помощта на хроматография.

Хроматографията също зависи от подвижността на молекулите. С други думи, способността на молекулите да се движат определя дали хроматографията работи. Поставянето на молекули в подвижна фаза изисква или разтваряне на веществото в разтворител, или разполагане на веществото в течен или газообразен стадий. Ако се използва разтворител, разтворителят зависи от материала, който ще се отдели. Смесите от течности и газове могат да бъдат изтласкани или изтеглени през материал, който поглъща молекулите при преминаването им. Без значение какъв материал се анализира, за да работи хроматографията, материалът трябва да има подвижна фаза.

Въпреки че техниките за хроматография се различават, всички те зависят от комбинация от молекулярни разлики и подвижност на материала. Хроматографията работи чрез преминаване на разтворения материал, течност или газ през филтриращ материал. Молекулите се разделят на слоеве, когато молекулите преминават през филтъра. Механизмът на разделяне зависи от метода на филтриране, който се определя от видовете молекули, които се отделят. Но без значение кой метод се използва, молекулите се движат с различна скорост през филтъра, разделяйки молекулите на слоеве, които често се появяват като цветни линии във филтърния материал.

По принцип по-големите или по-тежки молекули преминават през филтърния материал по-бавно от по-малките или по-леките молекули. Молекулите се разделят, докато се движат, тъй като се движат с различна скорост, като падат като отлагания, отпадащи от водата, когато обемът или енергията на водата падат.

Докато много хроматографски тестове изискват специално оборудване и техники, хроматографията може да се използва в някои домашни и училищни експерименти с помощта на прости материали.

Анализ на мастилото на писалката

Една проста демонстрация на хроматография използва филтри за кафе и разнообразие от маркери. Ако писалките използват водоразтворими мастила, използваният разтворител е вода. Ако маркерите използват постоянно мастило, изопропилов алкохол често работи като разтворител. Започнете с изравняване на кафе филтър. Поставете филтъра за кафе върху чиния за еднократна употреба или друг материал, за да предотвратите зацапване на подлежащите повърхности. Използвайте различни химикалки, за да направите точки около централната част на филтъра. Добавете вода или алкохол в центъра на филтъра за кафе. Чаена лъжичка работи добре за това. Не добавяйте достатъчно течност, за да създадете локва; водата или алкохолът трябва да се разширят от центъра. Тъй като течността се измества от центъра, мастилата ще се разтварят и ще се движат навън от центъра. Различните пигменти в мастилата ще се отделят, извършени от първоначалното петно ​​на мастилото и депозирани в редове на базата на пигментните молекули.

Хлорофилна хроматография

Малко по-сложен, но също толкова интересен проект за хроматография отделя хлорофила, открит в листата. Хлорофилът се среща в листата на растенията. Въпреки че хлорофилът е зелен, повечето листа съдържат и допълнителни пигменти като каротеноиди, които създават червения и оранжевия цвят, които виждате през есента. Тези каротеноиди и други пигменти се разкриват, когато зеленият хлорофил се разгражда, поради което листата на широколистните растения показват различни цветове през есента. Започнете, като изберете няколко зелени листа. Натрошете листата и накиснете парчетата в изопропилов алкохол или ацетон (наричан още пропанон). Хлорофилът ще се извлече от листата и ще превърне течността в зелено.

• Изопропиловият алкохол и ацетонът са запалими. Не ги поставяйте или използвайте в близост или с пламъци или източник на топлина.

За да отделите пигментите, изрежете лента с широчина около инч от центъра на сплескан филтър за кафе или използвайте хроматографска хартия. Залепете единия край на хартията с молив. Изсипете около 1 инч от течността в съд, малко по-къс от хартиената лента. Поставете молива върху горната част на контейнера, така че дъното на хартията да е в течността. Течността ще се издигне в хартията поради капилярно действие, носейки хлорофила и другите пигментни молекули. Тъй като течността се изпарява, молекулите остават на хартията, създавайки линии на пигмент. Отстранете хартията, когато линиите станат отчетливи, защото ако хартията остане твърде дълго, течността в крайна сметка ще пренесе всички пигментни молекули в горната част на хартията.