Chromatografija nustato skirtingas chemines medžiagas pagal analizuojamo junginio molekulių savybes ir judrumą. Chromatografija leidžia mokslininkams atskirti skysčius ir dujas, pradedant nafta ir DNR, baigiant chlorofilo ir rašiklio dažais. Studentai taip pat gali naudoti chromatografiją eksperimentams ir linksmiems projektams.
Chromatografija apibrėžta
„Chromat-“ kilęs iš graikų kalbos žodžio „chroma“, kuris reiškia spalvą. „-Grafika“ kilusi iš lotyniško „-graphia“ arba graikiško „graphein“ ir reiškia (pagal Merriam-Webster) „rašymą ar vaizdavimą (nurodytu) būdu arba (nurodytu) būdu arba (nurodytu) objektu. "Todėl chromatografija pažodžiui reiškia rašyti ar reprezentuoti su spalva. Oficialesnis Merriamo-Websterio apibrėžimas teigia, kad chromatografija yra „procesas, kai skysčio ar dujų nešamas cheminis mišinys yra suskirstyti į komponentus dėl skirtingo tirpalų pasiskirstymo, kai jie teka aplink arba virš stacionaraus skysčio ar kietojo skysčio fazė “.
Chromatografijos apribojimai
Chromatografija veikia dėl medžiagų molekulių savybių skirtumų medžiagose. Kai kurios molekulės, kaip ir vanduo, turi poliškumą, todėl jos veikia kaip maži magnetukai. Kai kurios molekulės yra joninės, o tai reiškia, kad atomai laikomi kartu dėl jų krūvio skirtumų, vėlgi kaip maži magnetukai. Kai kurios molekulės skiriasi forma ir dydžiu. Šie molekulinių savybių skirtumai leidžia mokslininkams atskirti junginius į atskiras molekules, naudojant chromatografiją.
Chromatografija taip pat priklauso nuo molekulių mobilumo. Kitaip tariant, molekulių judėjimo galimybė lemia, ar veikia chromatografija. Norint įdėti molekules į judančią fazę, reikia medžiagą ištirpinti tirpiklyje arba medžiagą turėti skystoje ar dujinėje stadijoje. Jei naudojamas tirpiklis, tirpiklis priklauso nuo atskirtinos medžiagos. Skysčių ir dujų mišiniai gali būti stumiami arba traukiami per medžiagą, kuri absorbuoja molekules, kai jos praeina. Nesvarbu, kokia medžiaga yra analizuojama, norint, kad chromatografija veiktų, medžiaga turi turėti judamąją fazę.
Kodėl veikia chromatografija
Nors chromatografijos metodai skiriasi, visi jie priklauso nuo molekulių skirtumų ir medžiagos judrumo derinio. Chromatografija praeina ištirpusią medžiagą, skystį ar dujas per filtro medžiagą. Kai molekulės praeina per filtrą, molekulės išsiskiria į sluoksnius. Atskyrimo mechanizmas priklauso nuo filtravimo metodo, kurį lemia išskiriamų molekulių rūšys. Bet nesvarbu, kuris metodas naudojamas, molekulės keliauja skirtingu greičiu per filtrą, išskirdamos molekules į sluoksnius, kurie filtro medžiagoje dažnai atrodo kaip spalvotos linijos.
Paprastai didesnės ar sunkesnės molekulės per filtro medžiagą keliauja lėčiau nei mažesnės ar lengvesnės. Molekulės juda atskirai, nes juda skirtingu greičiu, krisdamos kaip nuosėdos, iškritusios iš vandens, kai krenta vandens tūris ar energija.
Chromatografijos projektų pavyzdžiai
Nors daugeliui chromatografijos testų reikia specialios įrangos ir technikos, chromatografija gali būti naudojama atliekant kai kuriuos namų ir mokyklos eksperimentus naudojant paprastas medžiagas.
Rašiklio rašalo analizė
Paprastam chromatografijos demonstravimui naudojami kavos filtrai ir įvairūs žymekliai. Jei rašikliuose naudojami vandenyje tirpūs dažai, naudojamas tirpiklis yra vanduo. Jei žymekliai naudoja nuolatinį rašalą, izopropilo alkoholis dažnai veikia kaip tirpiklis. Pradėkite išlygindami kavos filtrą. Įdėkite kavos filtrą ant vienkartinės lėkštės ar kitos medžiagos, kad nesuteptų dugno paviršiai. Naudokite įvairius rašiklius, kad aplink centrinę filtro dalį padarytumėte taškelius. Į kavos filtro vidurį įpilkite vandens arba alkoholio. Tam tinka arbatinis šaukštelis. Nepilkite tiek skysčio, kad atsirastų balos; vanduo ar alkoholis turėtų išsiplėsti iš centro. Kai skystis juda iš centro, dažai ištirps ir judės į išorę nuo centro. Skirtingi dažai pigmentuose atsiskirs, išsiskirs iš pradinės rašalo dėmės ir nusės eilėmis pagal pigmento molekules.
Chlorofilo chromatografija
Šiek tiek sudėtingesnis, bet ne mažiau įdomus chromatografijos projektas atskiria lapuose esantį chlorofilą. Chlorofilas pasitaiko augalų lapuose. Nors chlorofilas yra žalias, daugumoje lapų taip pat yra papildomų pigmentų, tokių kaip karotinoidai, kurie sukuria raudoną ir oranžinę spalvas, kurias matote rudenį. Šie karotenoidai ir kiti pigmentai atsiskleidžia, nes suyra žaliasis chlorofilas, todėl lapuočių augalų lapai rudenį rodo skirtingas spalvas. Pradėkite pasirinkdami kelis žalius lapus. Susmulkinkite lapus ir pamirkykite gabalėlius izopropilo alkoholyje arba acetone (dar vadinamame propanonu). Chlorofilas išplauks iš lapų ir nuspalvins skystį.
Įspėjimai
Izopropilo alkoholis ir acetonas yra degūs. Nedėkite jų ir nenaudokite jų šalia liepsnos ar šilumos šaltinio.
Norėdami atskirti pigmentus, nupjaukite maždaug colio pločio juostelę nuo suploto kavos filtro centro arba naudokite chromatografijos popierių. Vieną popieriaus galą užklijuokite ant pieštuko. Supilkite maždaug 1 colio skysčio į indą, šiek tiek trumpesnį nei popieriaus juosta. Padėkite pieštuką per indo viršų taip, kad popieriaus apačia būtų skystyje. Skystis pakils popieriuje dėl kapiliarų, nešdamas chlorofilo ir kitų pigmentų molekules kartu. Kai skystis garuoja, molekulės lieka ant popieriaus ir sukuria pigmento linijas. Pašalinkite popierių, kai linijos tampa aiškios, nes jei popierius paliekamas per ilgai, skystis visas pigmento molekules neša į popieriaus viršų.