En løsning er en homogen blanding av minst to stoffer. Når kjemikere må bestemme hvilke komponenter som er tilstede i en løsning eller annen blanding, bruker de ofte en teknikk som kalles kromatografi. Kromatografi er en prosess som trekker komponentene i en blanding fra hverandre slik at de kan identifiseres. Dette er en vanlig teknikk som brukes i forskning, så vel som i andre bransjer som medisin og rettsmedisin. Det finnes flere typer kromatografi, men de fungerer alle på grunn av de samme kjemiprinsippene.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Kromatografi er en vitenskapelig prosess som trekker fra hverandre komponentene i en løsning eller annen blanding slik at de kan identifiseres. Mange forskjellige materialer brukes til å oppnå dette, men hver type kromatografi inkluderer en "stasjonær fase" materiale som ikke beveger seg, og et "mobilt fasemateriale" som beveger seg forbi den stasjonære fasen og bærer løsningen med det. Basert på deres molekylære egenskaper, vil noen kjemikalier i løsningen reise lenger med den stasjonære fasen enn andre. Når de er spredt, kan kjemikaliene identifiseres ved hvor langt de har reist og deres individuelle egenskaper.
Papirkromatografi
En enkel måte å forstå hvordan kromatografi skiller delene av løsningen på, er å tenke på hva som skjer når et papir med skrift på blir vått. Blekket sprer seg utover papiret i striper. Alle har erfaring med denne utilsiktede versjonen av papirkromatografi. Løsningen er blekket, og kjemikaliene i blekket skiller seg når papiret blir vått. Den samme metoden brukes til å skille kjemikalier i andre løsninger enn blekk.
I denne metoden tegnes en blyantlinje horisontalt over papiret helt nederst, og en prikk av løsningen som testes blir lagt til. Når det tørker, henges papiret loddrett over et fat. Nok av et flytende løsemiddel tilsettes i parabolen for å nå bunnen av papiret, men ikke blyantlinjen. Løsningsmidlet begynner å klatre opp på papiret, og når det når løsningen, begynner det å føre kjemikaliene i løsningen. I papirkromatografi er papiret elementet i eksperimentet som holder seg stille, så det kalles “stasjonært fase." Løsningsmidlet beveger seg oppover papiret, og får løsningen som blir testet med, slik at løsningsmidlet er kjent som “mobil fase."
Adsorpsjon
Molekyler i både løsningsmidlet og løsningen samhandler med molekylene i papiret. De sitter midlertidig fast på overflaten av papiret, i en prosess som kalles adsorpsjon. I motsetning til absorpsjon er adsorpsjon ikke permanent. Til slutt bryter molekylene seg og fortsetter å klatre på papiret, men molekylene i hver kjemiske komponent binder seg forskjellig med molekylene i papiret. Noen løsner seg raskere, og reiser raskere opp papiret enn de andre kjemikalienes molekyler. Når løsningsmidlet nesten har nådd toppen av papiret, trekkes en blyantlinje for å markere plasseringen før den fordamper. Posisjonene til de kjemiske punktene som skiltes fra den opprinnelige løsningen er også markert.
Hvis kjemikaliene er fargeløse, kan andre teknikker avsløre dem, for eksempel skinnende ultrafiolett lys på papiret for å vise prikkene, eller sprøyting av et kjemikalie som vil reagere med prikkene og gi dem farge. Noen ganger måles avstanden hver prikk tilbakelagt i forhold til avstanden løsningsmidlet har reist. Dette forholdet er kjent som retensjonsfaktoren, eller Rf verdi. Det er nyttig for å identifisere komponentene til en blanding fordi Rf verdien kan sammenlignes med kjente kjemikalier.
Prinsipper for kromatografi
Papirkromatografi er bare en slags kromatografi. I andre former for kromatografi kan den stasjonære fasen være et antall andre materialer, for eksempel en glassplate eller aluminium belagt med en væske, en krukke fylt med væske eller en kolonne fylt med faste partikler som silisiumdioksyd krystaller. Den mobile fasen er kanskje ikke en gang et flytende løsningsmiddel, men et gassformig "elueringsmiddel". All kromatografi fungerer ved å gjøre det samme med mange forskjellige materialer og teknikker - en mobil fase flyttes over eller gjennom en stasjonær fase. Løsningen skilles i komponentene basert på hvor mye hver del av løsningen oppløses i mobilfasen og blir ført med, og hvor mye den holder seg til den adsorberende stasjonære fasen og bremser ned.