Tirpalas yra vienalytis mažiausiai dviejų medžiagų mišinys. Kai chemikams reikia nustatyti, kokie komponentai yra tirpale ar kitame mišinyje, jie dažnai naudoja metodą, vadinamą chromatografija. Chromatografija yra procesas, kuris ištraukia mišinio komponentus, kad juos būtų galima atpažinti. Tai įprasta metodika, naudojama tyrimuose, taip pat kitose pramonės šakose, tokiose kaip medicina ir kriminalistika. Yra keletas chromatografijos tipų, tačiau jie visi veikia dėl tų pačių chemijos principų.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Chromatografija yra mokslinis procesas, kuris ištraukia tirpalo ar kito mišinio komponentus, kad juos būtų galima atpažinti. Tam naudojama daugybė skirtingų medžiagų, tačiau kiekviena chromatografijos rūšis apima „stacionarią fazę“. medžiaga, kuri nejuda, ir „judančios fazės“ medžiaga, praeinanti pro stacionarią fazę, nešanti tirpalą su tuo. Remiantis jų molekulinėmis savybėmis, kai kurie tirpale esantys chemikalai su stacionariąja faze keliaus toliau nei kiti. Išskleidus chemines medžiagas, galima nustatyti jų nuvažiuotą atstumą ir individualias savybes.
Popierinė chromatografija
Paprastas būdas suprasti, kaip chromatografija atskiria tirpalo dalis, yra galvoti apie tai, kas nutinka, kai sušlapo popieriaus lapelis su ant jo užrašytu raštu. Rašalas pasklinda po popierių juostomis. Visi turi šios netyčinės popieriaus chromatografijos versijos patirties. Tirpalas yra rašalas, o rašaluose esančios cheminės medžiagos išsiskiria, kai popierius sušlampa. Tas pats metodas naudojamas cheminėms medžiagoms atskirti kituose nei rašalo tirpaluose.
Taikant šį metodą, popieriaus apačioje horizontaliai nubrėžta pieštuko linija ir pridedamas bandomo tirpalo taškas. Kai jis išdžiūsta, popierius pakabinamas vertikaliai virš indo. Į indą pridedama pakankamai skysčio tirpiklio, kad būtų pasiektas popieriaus dugnas, bet ne pieštuko linija. Tirpiklis pradeda lipti ant popieriaus, o pasiekęs tirpalo tašką, jis neša su savimi tirpale esančias chemines medžiagas. Popieriaus chromatografijoje popierius yra nejudantis eksperimento elementas, todėl jis vadinamas „stacionariuoju“ fazė “. Tirpiklis juda popieriumi aukštyn, atnešdamas tiriamą tirpalą, todėl tirpiklis yra žinomas kaip „judrus fazė “.
Adsorbcija
Ir tirpiklyje, ir tirpale esančios molekulės sąveikauja su popieriuje esančiomis molekulėmis. Jie laikinai įstringa popieriaus paviršiuje, vadinamame adsorbcija. Skirtingai nuo absorbcijos, adsorbcija nėra nuolatinė. Galų gale molekulės išsilaisvina ir toliau lipa ant popieriaus, tačiau kiekvieno cheminio komponento molekulės skirtingai jungiasi su popieriuje esančiomis molekulėmis. Kai kurie greičiau užstringa ir keliauja aukštyn popieriumi greičiau nei kitų cheminių medžiagų molekulės. Kai tirpiklis beveik pasiekia popieriaus viršų, prieš išgaruojant nubrėžiama pieštuko linija, žyminti jo vietą. Taip pat pažymėtos cheminių taškų, atsiskyrusių nuo pirminio tirpalo, vietos.
Jei cheminės medžiagos yra bespalvės, jas gali atskleisti kiti metodai, pavyzdžiui, šviečianti ultravioletinė šviesa ant popieriaus, kad būtų rodomi taškai, arba purškiant cheminę medžiagą, kuri reaguos su taškais ir duos jiems spalva. Kartais kiekvieno taško nuvažiuotas atstumas matuojamas tirpiklio nuvažiuoto atstumo atžvilgiu. Šis santykis yra žinomas kaip sulaikymo faktorius arba Rf vertė. Tai naudinga nustatyti mišinio komponentus, nes Rf vertę galima palyginti su žinomų cheminių medžiagų verte.
Chromatografijos principai
Popierinė chromatografija yra tik viena chromatografijos rūšis. Kitomis chromatografijos formomis stacionari fazė gali būti daugybė kitų medžiagų, pavyzdžiui, stiklo plokštė arba aliuminis, padengtas skysčiu, indelis, užpildytas skysčiu, arba kolona, užpildyta kietomis dalelėmis, pavyzdžiui, silicio dioksidas kristalai. Judrioji fazė gali būti net ne skystas tirpiklis, o dujinis „eliuantas“. Visa chromatografija veikia atliekant tas pats su daugybe skirtingų medžiagų ir būdų - judanti fazė perkeliama skersai arba per stacionarią fazė. Tirpalas yra padalijamas į jo komponentus, atsižvelgiant į tai, kiek kiekviena tirpalo dalis ištirpsta judanti fazė ir nešama kartu, ir kiek ji prilimpa prie adsorbento stacionarios fazės ir lėtėja žemyn.