In che modo le parti di una soluzione possono essere separate mediante cromatografia?

Una soluzione è una miscela omogenea di almeno due sostanze. Quando i chimici devono determinare quali componenti sono presenti in una soluzione o in un'altra miscela, spesso usano una tecnica chiamata cromatografia. La cromatografia è un processo che separa i componenti di una miscela in modo che possano essere identificati. Questa è una tecnica comune utilizzata nella ricerca, così come in altri settori come la medicina e la medicina legale. Esistono diversi tipi di cromatografia, ma funzionano tutti a causa degli stessi principi chimici.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

La cromatografia è un processo scientifico che separa i componenti di una soluzione o altra miscela in modo che possano essere identificati. Per ottenere ciò vengono utilizzati molti materiali diversi, ma ogni tipo di cromatografia include una "fase stazionaria" materiale che non si muove, e un materiale "a fase mobile" che viaggia oltre la fase stazionaria, portando la soluzione con esso. In base alle loro proprietà molecolari, alcune sostanze chimiche nella soluzione viaggeranno più lontano con la fase stazionaria rispetto ad altre. Una volta distribuite, le sostanze chimiche possono essere identificate in base alla distanza percorsa e alle loro proprietà individuali.

Un modo semplice per capire come la cromatografia separa le parti di una soluzione è pensare a cosa succede quando un pezzo di carta con delle scritte si bagna. L'inchiostro si distribuisce sulla carta in strisce. Tutti hanno esperienza con questa versione non intenzionale della cromatografia su carta. La soluzione è l'inchiostro e le sostanze chimiche nell'inchiostro si separano quando la carta si bagna. Lo stesso metodo viene utilizzato per separare le sostanze chimiche in soluzioni diverse dall'inchiostro.

In questo metodo, una linea a matita viene tracciata orizzontalmente sulla carta nella parte inferiore e viene aggiunto un punto della soluzione da testare. Quando si asciuga, la carta viene appesa verticalmente su un piatto. Viene aggiunto abbastanza solvente liquido al piatto per raggiungere il fondo della carta, ma non la linea della matita. Il solvente inizia a scalare la carta e quando raggiunge il punto di soluzione, inizia a trasportare con sé le sostanze chimiche nella soluzione. Nella cromatografia su carta, la carta è l'elemento dell'esperimento che rimane fermo, quindi è chiamato "stazionario fase." Il solvente si muove verso l'alto sulla carta, portando con sé la soluzione in esame, quindi il solvente è noto come "mobile fase."

Le molecole sia nel solvente che nella soluzione interagiscono con le molecole della carta. Rimangono temporaneamente bloccati sulla superficie della carta, in un processo chiamato adsorbimento. A differenza dell'assorbimento, l'adsorbimento non è permanente. Alla fine, le molecole si liberano e continuano a salire sulla carta, ma le molecole di ciascun componente chimico si legano in modo diverso con le molecole della carta. Alcuni si staccano più rapidamente e risalgono la carta più velocemente delle molecole di altre sostanze chimiche. Quando il solvente ha quasi raggiunto la parte superiore della carta, viene tracciata una linea a matita per contrassegnare la sua posizione prima che evapori. Sono contrassegnate anche le posizioni dei punti chimici che si sono separati dalla soluzione originale.

Se le sostanze chimiche sono incolori, altre tecniche possono rivelarle, come la luce ultravioletta brillante sulla carta per mostrare i punti, o spruzzando una sostanza chimica che reagirà con i punti e li darà colore. A volte la distanza percorsa da ciascun punto viene misurata rispetto alla distanza percorsa dal solvente. Questo rapporto è noto come fattore di ritenzione o R_f valore. È utile per identificare i componenti di una miscela perché R_f valore può essere paragonato a quello delle sostanze chimiche note.

La cromatografia su carta è solo un tipo di cromatografia. In altre forme di cromatografia, la fase stazionaria potrebbe essere un numero di altri materiali, come una lastra di vetro o alluminio rivestito con un liquido, un barattolo pieno di liquido o una colonna piena di particelle solide come la silice cristalli. La fase mobile potrebbe anche non essere un solvente liquido, ma un "eluente" gassoso. Tutta la cromatografia funziona eseguendo il stessa cosa con molti materiali e tecniche diverse: una fase mobile viene spostata attraverso o attraverso un fermo fase. La soluzione viene separata nei suoi componenti in base a quanto ciascuna parte della soluzione si dissolve in la fase mobile e viene portato avanti, e quanto si attacca alla fase stazionaria adsorbente e rallenta giù.