Otopina je homogena smjesa najmanje dvije tvari. Kad kemičari trebaju utvrditi koje su komponente prisutne u otopini ili drugoj smjesi, često koriste tehniku koja se naziva kromatografija. Kromatografija je postupak koji dijelove smjese razdvaja kako bi ih se moglo identificirati. Ovo je uobičajena tehnika koja se koristi u istraživanjima, kao i u drugim industrijama poput medicine i forenzike. Postoji nekoliko vrsta kromatografije, ali sve one djeluju zbog istih kemijskih principa.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Kromatografija je znanstveni postupak koji razdvaja komponente otopine ili druge smjese kako bi ih se moglo identificirati. Za to se koristi mnogo različitih materijala, ali svaka vrsta kromatografije uključuje "stacionarnu fazu" materijal koji se ne pomiče i materijal "pokretne faze" koji putuje iza stacionarne faze noseći otopinu s tim. Na temelju njihovih molekularnih svojstava, neke će kemikalije u otopini putovati dalje sa stacionarnom fazom od drugih. Jednom kad se rašire, kemikalije se mogu prepoznati prema tome koliko su putovale i prema njihovim pojedinačnim svojstvima.
Kromatografija na papiru
Jednostavan način da shvatite kako kromatografija razdvaja dijelove otopine jest razmisliti o tome što se događa kad se papir papira na kojem piše navlaži. Tinta se širi po papiru u prugama. Svatko ima iskustva s ovom nenamjernom verzijom papirnate kromatografije. Rješenje je tinta, a kemikalije u tinti odvajaju se kad se papir smoči. Ista metoda koristi se za odvajanje kemikalija u otopinama koje nisu tinte.
U ovoj se metodi crta olovke vodoravno povlači preko papira na samom dnu i dodaje se točka otopine koja se ispituje. Kad se osuši, papir se okomito objesi nad posudu. U posudu se dodaje dovoljno tekućeg otapala da dosegne dno papira, ali ne i crte olovke. Otapalo se počinje penjati po papiru, a kad dođe do točke otopine, počinje sa sobom nositi kemikalije u otopini. U papirnatoj kromatografiji papir je element pokusa koji ostaje miran, pa se naziva „stacionarno faza." Otapalo pomiče papir prema gore, donoseći sa sobom otopinu koja se ispituje, pa je otapalo poznato kao „mobilno“ faza."
Adsorpcija
Molekule u otapalu i otopini djeluju u interakciji s molekulama u papiru. Privremeno se zaglave na površini papira, u procesu koji se naziva adsorpcija. Za razliku od apsorpcije, adsorpcija nije trajna. Na kraju se molekule oslobađaju i nastavljaju penjati po papiru, ali molekule u svakoj kemijskoj komponenti drukčije se vežu s molekulama u papiru. Neki se brže odlijepe i brže putuju po papiru od molekula drugih kemikalija. Kad je otapalo gotovo došlo do vrha papira, povlači se olovka kako bi se označilo njegovo mjesto prije nego što ispari. Označeni su i položaji kemijskih točkica koje su se odvojile od izvorne otopine.
Ako su kemikalije bezbojne, druge ih tehnike mogu otkriti, poput sjaja ultraljubičastim svjetlom na papiru kako bi se prikazale točkice, ili prskanjem kemikalije koja će reagirati s točkicama i dati ih boja. Ponekad se udaljenost svake pređene točke mjeri u odnosu na udaljenost koju je prešlo otapalo. Taj je omjer poznat kao retencijski faktor ili Rf vrijednost. Korisno je za identificiranje komponenata smjese jer Rf vrijednost se može usporediti s vrijednostima poznatih kemikalija.
Principi kromatografije
Kromatografija na papiru samo je jedna vrsta kromatografije. U drugim oblicima kromatografije, stacionarna faza može biti niz drugih materijala, poput staklene ploče ili aluminij presvučen tekućinom, staklenka napunjena tekućinom ili kolona napunjena čvrstim česticama poput silicijevog dioksida kristali. Pokretna faza možda čak i nije tekuće otapalo, već plinoviti "eluens". Sve kromatografije djeluju na ista stvar s mnogo različitih materijala i tehnika - mobilna faza se pomiče preko ili kroz stacionarno faza. Otopina se razdvaja na svoje komponente na temelju toga koliko se svaki dio otopine otapa pokretna faza i nosi se dalje, te koliko se lijepi za adsorbentnu stacionarnu fazu i usporava dolje.