क्रोमैटोग्राफी क्यों काम करती है?

क्रोमैटोग्राफी विश्लेषण किए जा रहे यौगिक में अणुओं के गुणों और गतिशीलता के आधार पर विभिन्न रसायनों की पहचान करती है। क्रोमैटोग्राफी वैज्ञानिकों को पेट्रोलियम और डीएनए से लेकर क्लोरोफिल और पेन स्याही तक के तरल पदार्थ और गैसों को अलग करने देती है। छात्र क्रोमैटोग्राफी का प्रयोग प्रयोगों और मजेदार परियोजनाओं के लिए भी कर सकते हैं।

"क्रोमैट-" ग्रीक शब्द "क्रोमा" से आया है, जिसका अर्थ है रंग। "-ग्राफी" लैटिन "-ग्राफिया" या ग्रीक "ग्राफीन" से आया है और इसका अर्थ है (प्रति मरियम-वेबस्टर) "एक में लेखन या प्रतिनिधित्व (निर्दिष्ट) तरीके से या (निर्दिष्ट) साधन या (निर्दिष्ट) वस्तु द्वारा।" इसलिए क्रोमैटोग्राफी का शाब्दिक अर्थ है लिखना या प्रतिनिधित्व करना रंग के साथ। मरियम-वेबस्टर की एक अधिक औपचारिक परिभाषा में कहा गया है कि क्रोमैटोग्राफी "एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक तरल या गैस द्वारा किया जाने वाला रासायनिक मिश्रण होता है विलेय के विभेदक वितरण के परिणामस्वरूप घटकों में अलग हो जाते हैं क्योंकि वे एक स्थिर तरल या ठोस के चारों ओर या उसके ऊपर प्रवाहित होते हैं चरण।"

सामग्री में अणुओं के गुणों में अंतर के कारण क्रोमैटोग्राफी काम करती है। पानी की तरह कुछ अणुओं में ध्रुवता होती है, इसलिए वे छोटे चुम्बकों की तरह काम करते हैं। कुछ अणु आयनिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि परमाणुओं को उनके आवेश अंतरों द्वारा एक साथ रखा जाता है, फिर से छोटे चुम्बकों की तरह। कुछ अणु आकार और आकार में भिन्न होते हैं। आणविक गुणों में ये अंतर वैज्ञानिकों को क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके यौगिकों को अलग-अलग अणुओं में अलग करने की अनुमति देते हैं।

क्रोमैटोग्राफी भी अणुओं की गतिशीलता पर निर्भर करती है। दूसरे शब्दों में, अणुओं को स्थानांतरित करने की क्षमता निर्धारित करती है कि क्रोमैटोग्राफी काम करती है या नहीं। अणुओं को गतिशील अवस्था में रखने के लिए या तो पदार्थ को विलायक में घोलना पड़ता है या पदार्थ को तरल या गैसीय अवस्था में रखना होता है। यदि एक विलायक का उपयोग किया जाता है, तो विलायक अलग होने वाली सामग्री पर निर्भर करता है। तरल और गैस के मिश्रण को एक ऐसी सामग्री के माध्यम से धकेला या खींचा जा सकता है जो अणुओं को अवशोषित कर लेती है क्योंकि वे गुजरते हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस सामग्री का विश्लेषण किया जा रहा है, क्रोमैटोग्राफी के काम करने के लिए सामग्री का एक मोबाइल चरण होना चाहिए।

यद्यपि क्रोमैटोग्राफी तकनीक भिन्न होती है, वे सभी आणविक अंतर और भौतिक गतिशीलता के संयोजन पर निर्भर करती हैं। क्रोमैटोग्राफी एक फिल्टर सामग्री के माध्यम से भंग सामग्री, तरल या गैस को पारित करके काम करती है। जैसे ही अणु फिल्टर से गुजरते हैं, अणु परतों में अलग हो जाते हैं। पृथक्करण का तंत्र फ़िल्टरिंग विधि पर निर्भर करता है, जो अलग किए जाने वाले अणुओं के प्रकार से निर्धारित होता है। लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस विधि का उपयोग किया जाता है, अणु फिल्टर के माध्यम से विभिन्न दरों पर यात्रा करते हैं, अणुओं को परतों में अलग करते हैं जो अक्सर फिल्टर सामग्री में रंगीन रेखाओं के रूप में दिखाई देते हैं।

सामान्य तौर पर, बड़े या भारी अणु फिल्टर सामग्री के माध्यम से छोटे या हल्के अणुओं की तुलना में अधिक धीमी गति से यात्रा करते हैं। जैसे ही वे चलते हैं अणु अलग हो जाते हैं क्योंकि वे अलग-अलग गति से यात्रा करते हैं, पानी से निकलने वाले तलछट की तरह गिरते हैं जैसे पानी की मात्रा या ऊर्जा गिरती है।

जबकि कई क्रोमैटोग्राफी परीक्षणों के लिए विशेष उपकरण और तकनीकों की आवश्यकता होती है, क्रोमैटोग्राफी का उपयोग कुछ घरेलू और स्कूल प्रयोगों में सरल सामग्री का उपयोग करके किया जा सकता है।

पेन इंक विश्लेषण

क्रोमैटोग्राफी का एक सरल प्रदर्शन कॉफी फिल्टर और विभिन्न प्रकार के मार्कर पेन का उपयोग करता है। यदि पेन पानी में घुलनशील स्याही का उपयोग करते हैं, तो उपयोग किया जाने वाला विलायक पानी है। यदि मार्कर स्थायी स्याही का उपयोग करते हैं, तो आइसोप्रोपिल अल्कोहल अक्सर विलायक के रूप में काम करता है। एक कॉफी फिल्टर को समतल करके शुरू करें। कॉफी फिल्टर को एक डिस्पोजेबल प्लेट या अन्य सामग्री पर रखें ताकि अंतर्निहित सतहों को धुंधला होने से रोका जा सके। फ़िल्टर के मध्य भाग के चारों ओर बिंदु बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के पेन का उपयोग करें। कॉफी फिल्टर के केंद्र में पानी या अल्कोहल मिलाएं। इसके लिए एक चम्मच अच्छा काम करता है। पोखर बनाने के लिए पर्याप्त तरल न डालें; पानी या अल्कोहल केंद्र से बाहर फैल जाना चाहिए। जैसे ही द्रव केंद्र से बाहर जाएगा, स्याही घुल जाएगी और केंद्र से बाहर की ओर जाएगी। स्याही में अलग-अलग रंगद्रव्य अलग हो जाएंगे, प्रारंभिक स्याही स्थान से बाहर किए जाएंगे और वर्णक अणुओं के आधार पर पंक्तियों में जमा किए जाएंगे।

क्लोरोफिल क्रोमैटोग्राफी

थोड़ी अधिक जटिल लेकिन समान रूप से दिलचस्प क्रोमैटोग्राफी परियोजना पत्तियों में पाए जाने वाले क्लोरोफिल को अलग करती है। क्लोरोफिल पौधों की पत्तियों में होता है। हालांकि क्लोरोफिल हरा होता है, अधिकांश पत्तियों में कैरोटेनॉयड्स जैसे अतिरिक्त वर्णक भी होते हैं, जो शरद ऋतु में दिखाई देने वाले लाल और नारंगी रंग बनाते हैं। ये कैरोटीनॉयड और अन्य रंगद्रव्य हरे क्लोरोफिल के अवक्रमण के रूप में प्रकट होते हैं, यही कारण है कि पर्णपाती पौधे की पत्तियां पतझड़ में अलग-अलग रंग दिखाती हैं। कई हरी पत्तियों का चयन करके शुरू करें। पत्तियों को कुचलें और टुकड़ों को आइसोप्रोपिल अल्कोहल या एसीटोन (जिसे प्रोपेनोन भी कहा जाता है) में भिगो दें। क्लोरोफिल पत्तियों से निकल जाएगा और तरल को हरा कर देगा।

• आइसोप्रोपिल अल्कोहल और एसीटोन दोनों ज्वलनशील हैं। इन्हें न रखें या इनका उपयोग पास या आग की लपटों या ताप स्रोत के साथ न करें।

पिगमेंट को अलग करने के लिए, एक चपटे कॉफी फिल्टर के केंद्र से लगभग एक इंच चौड़ी पट्टी काट लें या क्रोमैटोग्राफी पेपर का उपयोग करें। कागज के एक सिरे को पेंसिल से टेप करें। लगभग 1 इंच तरल को पेपर स्ट्रिप से थोड़े छोटे कंटेनर में डालें। पेंसिल को कंटेनर के ऊपर रखें ताकि कागज का निचला भाग तरल में रहे। केशिका क्रिया, क्लोरोफिल और अन्य वर्णक अणुओं को साथ ले जाने के कारण तरल कागज में ऊपर उठेगा। जैसे ही तरल वाष्पित होता है, अणु कागज पर पीछे रह जाते हैं, जिससे वर्णक की रेखाएँ बनती हैं। जब रेखाएं अलग हो जाएं तो कागज को हटा दें क्योंकि यदि कागज को बहुत लंबा छोड़ दिया जाता है तो तरल अंततः सभी वर्णक अणुओं को कागज के शीर्ष पर ले जाएगा।