Hvordan kan dele af en opløsning adskilles ved kromatografi?

En opløsning er en homogen blanding af mindst to stoffer. Når kemikere har brug for at bestemme, hvilke komponenter der er til stede i en opløsning eller anden blanding, bruger de ofte en teknik kaldet kromatografi. Kromatografi er en proces, der trækker komponenterne i en blanding fra hinanden, så de kan identificeres. Dette er en almindelig teknik, der anvendes i forskning såvel som i andre industrier som medicin og retsmedicin. Der er flere typer kromatografi, men de fungerer alle på grund af de samme kemiske principper.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Kromatografi er en videnskabelig proces, der trækker komponenterne i en opløsning eller anden blanding fra hinanden, så de kan identificeres. Mange forskellige materialer anvendes til at opnå dette, men enhver type kromatografi inkluderer en "stationær fase" materiale, der ikke bevæger sig, og et "mobil fase" materiale, der bevæger sig forbi den stationære fase, der bærer løsningen med det. Baseret på deres molekylære egenskaber vil nogle kemikalier i opløsningen rejse længere med den stationære fase end andre. Når de er spredt, kan kemikalierne identificeres ved, hvor langt de rejste, og deres individuelle egenskaber.

En enkel måde at forstå, hvordan kromatografi adskiller delene af en løsning, er at tænke over, hvad der sker, når et stykke papir med skrift på det bliver vådt. Blækket spreder sig ud over papiret i striber. Alle har erfaring med denne utilsigtede version af papirkromatografi. Løsningen er blækket, og kemikalierne i blækket adskilles, når papiret bliver vådt. Den samme metode bruges til at adskille kemikalier i andre opløsninger end blæk.

I denne metode tegnes en blyantlinie vandret hen over papiret i bunden, og der tilføjes en prik af løsningen, der testes. Når det tørrer, hænges papiret lodret over en skål. Nok af et flydende opløsningsmiddel tilsættes til skålen for at nå bunden af ​​papiret, men ikke blyantlinien. Opløsningsmidlet begynder at klatre op på papiret, og når det når opløsningen, begynder det at bære kemikalierne i opløsningen med sig. I papirkromatografi er papiret det element i eksperimentet, der forbliver stille, så det kaldes “stationær fase." Opløsningsmidlet bevæger sig op ad papiret og bringer den opløsning, der testes med sig, så opløsningsmidlet er kendt som “mobil fase."

Molekyler i både opløsningsmidlet og opløsningen interagerer med molekylerne i papiret. De sidder midlertidigt fast på papirets overflade i en proces kaldet adsorption. I modsætning til absorption er adsorption ikke permanent. Til sidst bryder molekylerne fri og fortsætter med at klatre papiret, men molekylerne i hver kemisk komponent binder forskelligt med molekylerne i papiret. Nogle løsnes hurtigere og løber hurtigere op ad papiret end de andre kemikaliers molekyler. Når opløsningsmidlet næsten har nået toppen af ​​papiret, trækkes en blyantlinie for at markere dets placering, inden den fordamper. Positionerne for de kemiske prikker, der adskilt fra den originale opløsning er også markeret.

Hvis kemikalierne er farveløse, kan andre teknikker afsløre dem, såsom skinnende ultraviolet lys på papiret for at vise prikkerne, eller sprøjtning af et kemikalie, der reagerer med prikkerne og giver dem farve. Undertiden måles den afstand, hver prik tilbagelagt, i forhold til den afstand, opløsningsmidlet tilbagelægger. Dette forhold er kendt som retentionsfaktoren eller R_f værdi. Det er nyttigt at identificere en blandings komponenter, fordi R_f værdi kan sammenlignes med værdierne for kendte kemikalier.

Papirkromatografi er kun en slags kromatografi. I andre former for kromatografi kunne den stationære fase være et antal andre materialer, såsom en glasplade eller aluminium overtrukket med en væske, en krukke fyldt med væske eller en søjle fyldt med faste partikler som silica krystaller. Den mobile fase er måske ikke engang et flydende opløsningsmiddel, men et gasformigt "elueringsmiddel". Al kromatografi fungerer ved at udføre samme ting med mange forskellige materialer og teknikker - en mobil fase bevæges over eller gennem en stationær fase. Opløsningen adskilles i dets komponenter baseret på hvor meget hver del af opløsningen opløses i den mobile fase og føres med, og hvor meget den holder fast i den adsorberende stationære fase og sænkes ned.