Kromatograafia tuvastab analüüsitava ühendi molekulide omaduste ja liikuvuse põhjal erinevad kemikaalid. Kromatograafia võimaldab teadlastel eraldada vedelikke ja gaase alates naftast ja DNAst kuni klorofülli ja pliiatsi tintideni. Kromatograafiat saavad õpilased kasutada ka katsete ja lõbusate projektide jaoks.
Kromatograafia määratletud
"Chromat-" pärineb kreekakeelsest sõnast "chroma", mis tähendab värvi. "-Graphy" pärineb ladina keelest "-graphia" või kreeka "graphein" ja tähendab (Merriam-Websteri kohta) "kirjutamist või esindamist (täpsustatud) viisil või (täpsustatud) vahendi või (täpsustatud) objekti abil. "Seetõttu tähendab kromatograafia sõna otseses mõttes kirjutamist või esitamist värviga. Merriam-Websteri ametlikum määratlus ütleb, et kromatograafia on "protsess, mille käigus vedeliku või gaasi kantud keemiline segu eraldatud komponentideks lahustunud ainete diferentseeritud jaotumise tulemusena, kui need voolavad statsionaarse vedeliku või tahke aine ümber või üle selle faas. "
Kromatograafia piirangud
Kromatograafia töötab materjalide molekulide omaduste erinevuste tõttu. Mõnel molekulil, näiteks vees, on polaarsus, nii et nad toimivad nagu väikesed magnetid. Mõned molekulid on ioonsed, see tähendab, et aatomeid hoiavad koos nende laengu erinevused, jällegi nagu väikesed magnetid. Mõned molekulid erinevad kuju ja suuruse poolest. Need erinevused molekulaarsetes omadustes võimaldavad teadlastel kromatograafia abil ühendid eraldada üksikuteks molekulideks.
Kromatograafia sõltub ka molekulide liikuvusest. Teisisõnu, molekulide liikumisvõime määrab kromatograafia toimimise. Molekulide viimine liikuvasse faasi nõuab kas aine lahustamist lahustis või aine vedelas või gaasilises faasis. Lahusti kasutamisel sõltub lahusti eraldatavast materjalist. Vedeliku ja gaasi segusid saab suruda või tõmmata läbi materjali, mis neelab molekulid nende läbimisel. Sõltumata materjalist, mida analüüsitakse, peab kromatograafia toimimiseks materjalil olema liikuv faas.
Miks kromatograafia töötab?
Kuigi kromatograafia tehnikad erinevad, sõltuvad need kõik molekulaarsete erinevuste ja materjali liikuvuse kombinatsioonist. Kromatograafia toimib lahustunud materjali, vedeliku või gaasi juhtimisel läbi filtrimaterjali. Molekulid eralduvad kihtideks, kui molekulid filtri läbivad. Eraldamise mehhanism sõltub filtreerimismeetodist, mille määravad eraldatavate molekulide tüübid. Kuid olenemata sellest, millist meetodit kasutatakse, liiguvad molekulid läbi filtri erineva kiirusega, eraldades molekulid kihtideks, mis ilmuvad filtrimaterjalis sageli värviliste joontena.
Üldiselt liiguvad suuremad või raskemad molekulid läbi filtrimaterjali aeglasemalt kui väiksemad või kergemad molekulid. Molekulid eralduvad liikumisel, kuna nad liiguvad erineva kiirusega, kukuvad välja nagu vees langevad setted, kui vee maht või energia langeb.
Kromatograafia näidisprojektid
Kui paljud kromatograafiakatsed nõuavad spetsiaalset varustust ja tehnikaid, siis kromatograafiat saab kasutada mõnedes kodu- ja koolikatsetes, kasutades lihtsaid materjale.
Pliiatsi tindianalüüs
Kromatograafia lihtsal demonstreerimisel kasutatakse kohvifiltreid ja mitmesuguseid markerpliiatseid. Kui pliiatsites kasutatakse vees lahustuvaid tinte, on kasutatud lahusti vesi. Kui markerid kasutavad püsivat tinti, töötab isopropüülalkohol sageli lahustina. Alustage kohvifiltri lamestamisest. Asetage kohvifilter ühekordselt kasutatavale plaadile või muule materjalile, et vältida aluspindade määrimist. Filtri keskosa ümber punktide tegemiseks kasutage erinevaid pliiatseid. Lisage kohvifiltri keskele vett või alkoholi. Selleks sobib hästi teelusikatäis. Ärge lisage pudeli tekitamiseks piisavalt vedelikku; vesi või alkohol peaksid keskusest välja paisuma. Kui vedelik liigub keskelt välja, lahustuvad tindid ja liiguvad keskelt väljapoole. Tintides erinevad pigmendid eralduvad, viiakse läbi esialgsest tindilaigust ja ladestuvad pigmentide molekulide põhjal ridadesse.
Klorofülli kromatograafia
Veidi keerukam, kuid sama huvitav kromatograafiaprojekt eraldab lehtedes leiduvat klorofülli. Klorofüll esineb taimede lehtedes. Kuigi klorofüll on roheline, sisaldab enamik lehti ka täiendavaid pigmente, näiteks karotenoide, mis loovad sügisel nähtud punase ja oranži värvi. Need karotenoidid ja muud pigmendid paljastuvad rohelise klorofülli lagunemisel, mistõttu lehtpuustaimede lehed näitavad sügisel erinevat värvi. Alustage mitme rohelise lehe valimisega. Purustage lehed ja leotage tükid isopropüülalkoholi või atsetooniga (nimetatakse ka propanooniks). Klorofüll imbub lehtedest välja ja muudab vedeliku roheliseks.
Hoiatused
Isopropüülalkohol ja atsetoon on mõlemad tuleohtlikud. Ärge asetage neid ega kasutage neid leegi või soojusallika läheduses või läheduses.
Pigmentide eraldamiseks lõigake lamestatud kohvifiltri keskelt umbes tolli laiune riba või kasutage kromatograafiapaberit. Teipige paberi üks ots pliiatsi külge. Valage umbes 1 tolline vedelik paberiribast veidi lühemasse anumasse. Asetage pliiats üle anuma ülaosa nii, et paberi põhi oleks vedelikus. Vedelik tõuseb paberil kapillaaride mõjul üles, kandes klorofülli ja teisi pigmendi molekule. Vedeliku aurustumisel jäävad molekulid paberile maha, tekitades pigmendijooni. Eemaldage paber, kui jooned muutuvad selgeks, sest kui paber jääb liiga pikaks, viib vedelik lõpuks kõik pigmendi molekulid paberi ülaossa.
