Roztwór jest jednorodną mieszaniną co najmniej dwóch substancji. Kiedy chemicy muszą określić, jakie składniki są obecne w roztworze lub innej mieszaninie, często używają techniki zwanej chromatografią. Chromatografia to proces, który rozdziela składniki mieszaniny, aby można je było zidentyfikować. Jest to powszechna technika stosowana w badaniach, a także w innych branżach, takich jak medycyna i kryminalistyka. Istnieje kilka rodzajów chromatografii, ale wszystkie działają ze względu na te same zasady chemiczne.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Chromatografia to proces naukowy, który rozdziela składniki roztworu lub innej mieszaniny, aby można je było zidentyfikować. W tym celu stosuje się wiele różnych materiałów, ale każdy rodzaj chromatografii zawiera „fazę stacjonarną” materiał, który się nie porusza, oraz materiał „fazy ruchomej”, który przechodzi przez fazę stacjonarną, niosąc roztwór z tym. W oparciu o ich właściwości molekularne, niektóre substancje chemiczne w roztworze będą przemieszczać się dalej w fazie stacjonarnej niż inne. Po rozłożeniu chemikalia można zidentyfikować na podstawie odległości, jaką przebyły i ich indywidualnych właściwości.
Chromatografia papierowa
Prostym sposobem na zrozumienie, w jaki sposób chromatografia rozdziela części roztworu, jest zastanowienie się, co się dzieje, gdy kartka papieru z napisem zamoczy się. Atrament rozlewa się po papierze smugami. Każdy ma doświadczenie z tą niezamierzoną wersją chromatografii papierowej. Rozwiązaniem jest tusz, a substancje chemiczne w tuszu oddzielają się, gdy papier się zamoczy. Ta sama metoda służy do oddzielania chemikaliów w roztworach innych niż atrament.
W tej metodzie linia ołówka jest rysowana poziomo w poprzek papieru na samym dole i dodawana jest kropka testowanego roztworu. Po wyschnięciu papier zawiesza się pionowo nad naczyniem. Do szalki dodaje się wystarczającą ilość ciekłego rozpuszczalnika, aby dotrzeć do dna papieru, ale nie do linii ołówka. Rozpuszczalnik zaczyna wspinać się po papierze, a kiedy dociera do kropki roztworu, zaczyna przenosić ze sobą chemikalia w roztworze. W chromatografii bibułowej papier jest elementem eksperymentu, który pozostaje nieruchomy, dlatego nazywa się go „stacjonarnym”. faza." Rozpuszczalnik przesuwa się w górę papieru, przynosząc ze sobą testowany roztwór, więc rozpuszczalnik jest znany jako „ruchomy” faza."
Adsorpcja
Cząsteczki w rozpuszczalniku i roztworze oddziałują z cząsteczkami w papierze. Czasowo przyklejają się do powierzchni papieru w procesie zwanym adsorpcją. W przeciwieństwie do absorpcji adsorpcja nie jest trwała. W końcu cząsteczki uwalniają się i kontynuują wspinaczkę po papierze, ale cząsteczki w każdym składniku chemicznym wiążą się inaczej z cząsteczkami w papierze. Niektóre odklejają się szybciej i przemieszczają się po papierze szybciej niż cząsteczki innych chemikaliów. Gdy rozpuszczalnik prawie doszedł do górnej części papieru, rysuje się ołówkiem linię, aby zaznaczyć jego położenie, zanim wyparuje. Zaznaczono również pozycje kropek chemicznych, które oddzieliły się od pierwotnego roztworu.
Jeśli chemikalia są bezbarwne, inne techniki mogą je ujawnić, takie jak świecące światło ultrafioletowe na papierze, aby pokazać kropki, lub spryskanie środkiem chemicznym, który zareaguje z kropkami i je da give kolor. Czasami odległość, jaką przebyła każda kropka, jest mierzona w stosunku do odległości, jaką przebył rozpuszczalnik. Ten stosunek jest znany jako współczynnik retencji lub Rfa wartość. Jest to przydatne do identyfikacji składników mieszaniny, ponieważ Rfa wartość można porównać do wartości znanych chemikaliów.
Zasady chromatografii
Chromatografia papierowa to tylko jeden rodzaj chromatografii. W innych formach chromatografii fazą stacjonarną może być szereg innych materiałów, takich jak płytka szklana lub aluminium pokryte płynem, słoik wypełniony płynem lub kolumna wypełniona cząstkami stałymi, takimi jak krzemionka kryształy. Faza ruchoma może nie być nawet ciekłym rozpuszczalnikiem, ale gazowym „eluentem”. Cała chromatografia działa poprzez wykonanie to samo z wieloma różnymi materiałami i technikami – faza ruchoma jest przesuwana w poprzek lub przez stacjonarne faza. Roztwór dzieli się na składniki w zależności od tego, w jakim stopniu każda część roztworu się rozpuści faza ruchoma i jest przenoszona, i jak bardzo przykleja się do fazy stacjonarnej adsorbentu i spowalnia na dół.