Jak mohou být části řešení odděleny chromatografií?

Roztok je homogenní směs alespoň dvou látek. Když chemici potřebují určit, které složky jsou přítomny v roztoku nebo jiné směsi, často používají techniku ​​zvanou chromatografie. Chromatografie je proces, který odděluje složky směsi tak, aby je bylo možné identifikovat. Jedná se o běžnou techniku ​​používanou ve výzkumu i v jiných průmyslových odvětvích, jako je medicína a forenzní lékařství. Existuje několik typů chromatografie, ale všechny fungují na základě stejných chemických principů.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Chromatografie je vědecký proces, který odděluje složky roztoku nebo jiné směsi, aby je bylo možné identifikovat. K tomu se používá mnoho různých materiálů, ale každý typ chromatografie zahrnuje „stacionární fázi“ materiál, který se nepohybuje, a materiál „mobilní fáze“, který prochází kolem stacionární fáze a nese řešení s tím. Na základě svých molekulárních vlastností budou některé chemikálie v roztoku cestovat se stacionární fází dále než jiné. Jakmile jsou chemikálie rozloženy, lze je identifikovat podle toho, jak daleko prošly a podle jejich jednotlivých vlastností.

Jednoduchý způsob, jak pochopit, jak chromatografie odděluje části řešení, je přemýšlet o tom, co se stane, když kus papíru, na kterém je nápis, zvlhne. Inkoust se šíří po papíru v pruzích. Každý má zkušenosti s touto neúmyslnou verzí papírové chromatografie. Řešením je inkoust a chemikálie v inkoustu se oddělují, když papír navlhne. Stejná metoda se používá k oddělení chemikálií v jiných než inkoustových roztocích.

V této metodě je čára tužky nakreslena vodorovně přes papír úplně dole a je přidána tečka testovaného řešení. Po zaschnutí je papír zavěšen svisle nad misku. Do misky se přidá dostatek tekutého rozpouštědla, aby se dostalo na dno papíru, ale ne do tužky. Rozpouštědlo začne šplhat po papíru a když dosáhne tečky roztoku, začne s sebou nosit chemikálie v roztoku. V papírové chromatografii je papír prvkem experimentu, který zůstává nehybný, proto se mu říká „stacionární“ fáze." Rozpouštědlo posune papír nahoru a přinese s sebou testovaný roztok, takže je rozpouštědlo známé jako „mobilní“ fáze."

Molekuly v rozpouštědle i v roztoku interagují s molekulami v papíru. Dočasně se zaseknou na povrchu papíru v procesu zvaném adsorpce. Na rozdíl od absorpce není adsorpce trvalá. Nakonec se molekuly uvolní a pokračují v lezení po papíru, ale molekuly v každé chemické složce se vážou odlišně od molekul v papíru. Některé se uvolní rychleji a rychleji se dostanou na papír než molekuly jiných chemikálií. Když rozpouštědlo téměř dosáhlo horní části papíru, je nakreslena čára tužky, která označuje jeho místo, než se odpaří. Pozice chemických teček, které se oddělily od původního roztoku, jsou také označeny.

Pokud jsou chemikálie bezbarvé, mohou je odhalit jiné techniky, například zářící ultrafialové světlo na papíře ukázat tečky, nebo nastříkat chemickou látku, která bude s tečkami reagovat a dá je barva. Někdy se vzdálenost, kterou každá ujetá tečka měřila, ve vztahu k vzdálenosti, kterou urazilo rozpouštědlo. Tento poměr je známý jako retenční faktor nebo R_F hodnota. Je to užitečné pro identifikaci složek směsi, protože R_F lze srovnávat s hodnotami známých chemikálií.

Papírová chromatografie je pouze jeden druh chromatografie. V jiných formách chromatografie může být stacionární fází celá řada dalších materiálů, například skleněná deska nebo hliník potažený kapalinou, nádoba naplněná kapalinou nebo kolona naplněná pevnými částicemi, jako je oxid křemičitý krystaly. Mobilní fází nemusí být ani kapalné rozpouštědlo, ale plynný „eluent“. Veškerá chromatografie funguje tak, že to samé s mnoha různými materiály a technikami - mobilní fáze se pohybuje napříč nebo stacionárně fáze. Roztok je rozdělen na jednotlivé složky podle toho, do jaké míry se každá část roztoku rozpustí mobilní fáze a je nesena sebou a jak moc se drží na adsorpční stacionární fázi a zpomaluje dolů.