Zakaj deluje kromatografija?

Kromatografija identificira različne kemikalije na podlagi lastnosti in gibljivosti molekul v analizirani spojini. Kromatografija omogoča znanstvenikom ločevanje tekočin in plinov, od nafte in DNA do klorofila in črnil. Študenti lahko uporabljajo kromatografijo tudi za poskuse in zabavne projekte.

"Chromat-" izvira iz grške besede "chroma", kar pomeni barva. "-Graphy" izhaja iz latinskega "-graphia" ali grškega "graphein" in pomeni (po Merriam-Webster) "pisanje ali predstavitev v (določen) način ali z (določenim) sredstvom ali (določenim) predmetom. "Kromatografija torej dobesedno pomeni pisanje ali predstavljanje z barvo. Bolj formalna opredelitev Merriam-Webster navaja, da je kromatografija "postopek, pri katerem se kemična mešanica, ki jo prenaša tekočina ali plin ločeni na sestavne dele zaradi razlike v porazdelitvi topljenih snovi, ko tečejo okoli ali nad stacionarno tekočino ali trdno snovjo fazi. "

Kromatografija deluje zaradi razlik v lastnostih molekul v materialih. Nekatere molekule, kot je voda, imajo polarnost, zato delujejo kot majhni magneti. Nekatere molekule so ionske, kar pomeni, da atome držijo skupaj razlike v nabojih, spet kot majhni magneti. Nekatere molekule se razlikujejo po obliki in velikosti. Te razlike v molekularnih lastnostih omogočajo znanstvenikom, da s kromatografijo ločijo spojine na posamezne molekule.

Kromatografija je odvisna tudi od gibljivosti molekul. Z drugimi besedami, sposobnost premikanja molekul določa, ali kromatografija deluje. Dajanje molekul v mobilno fazo zahteva raztapljanje snovi v topilu ali snov v tekoči ali plinasti fazi. Če je uporabljeno topilo, je topilo odvisno od materiala, ki ga je treba ločiti. Mešanice tekočin in plinov lahko potisnemo ali potegnemo skozi material, ki absorbira molekule med prehodom. Ne glede na to, kateri material se analizira, mora imeti material za delovanje kromatografije mobilno fazo.

Čeprav se tehnike kromatografije razlikujejo, so vse odvisne od kombinacije molekularnih razlik in gibljivosti materiala. Kromatografija deluje tako, da raztopljeni material, tekočino ali plin prepustimo skozi filtrirni material. Ko molekule prehajajo skozi filter, se molekule ločijo v plasti. Mehanizem ločevanja je odvisen od metode filtriranja, ki jo določajo vrste molekul, ki jih je treba ločiti. Toda ne glede na to, katero metodo uporabimo, molekule potujejo skozi filter z različno hitrostjo in molekule ločijo na plasti, ki so v filtrirnem materialu pogosto videti kot barvne črte.

Na splošno večje ali težje molekule potujejo skozi filtrirni material počasneje kot manjše ali lažje molekule. Molekule se med premikanjem ločujejo, ker potujejo z različno hitrostjo in izpadajo kot usedline, ki izpadejo iz vode, ko količina ali energija vode pade.

Medtem ko številni kromatografski testi zahtevajo posebno opremo in tehnike, lahko kromatografijo uporabimo v nekaterih domačih in šolskih poskusih z uporabo preprostih materialov.

Analiza črnila s peresom

Preprost prikaz kromatografije uporablja kavne filtre in različne markerje. Če injekcijski peresniki uporabljajo vodotopna črnila, je uporabljeno topilo voda. Če markerji uporabljajo trajno črnilo, izopropilni alkohol pogosto deluje kot topilo. Začnite s poravnavo kavnega filtra. Kavni filter položite na ploščo za enkratno uporabo ali drug material, da preprečite obarvanje spodnjih površin. Z različnimi pisali naredite pike okoli osrednjega dela filtra. V sredino filtra za kavo dodajte vodo ali alkohol. Žlička dobro deluje za to. Ne dodajajte dovolj tekočine, da ustvarite lužo; voda ali alkohol naj se razširi iz središča. Ko se tekočina odmika od sredine, se črnila raztopijo in premaknejo navzven od sredine. Ločijo se različni pigmenti v črnilih, ki se izvedejo od začetnega mesta črnila in se odlagajo v vrstah na podlagi molekul pigmenta.

Klorofilna kromatografija

Malo bolj zapleten, a enako zanimiv projekt kromatografije ločuje klorofil, ki ga najdemo v listih. Klorofil se pojavlja v listih rastlin. Čeprav je klorofil zelen, večina listov vsebuje tudi dodatne pigmente, kot so karotenoidi, ki ustvarjajo rdečo in oranžno barvo, ki jo vidite jeseni. Ti karotenoidi in drugi pigmenti se razkrijejo, ko se zeleni klorofil razgradi, zato listi listavcev jeseni kažejo različne barve. Začnite z izbiro več zelenih listov. Liste zdrobimo in koščke namočimo v izopropil alkohol ali aceton (imenovan tudi propanon). Klorofil se bo izlužil iz listov in tekočino obarval zeleno.

• Izopropilni alkohol in aceton sta vnetljiva. Ne postavljajte jih in jih ne uporabljajte v bližini ali skupaj z ognjem ali virom toplote.

Če želite pigmente ločiti, odrežite približno centimeter širok trak od sredine sploščenega kavnega filtra ali uporabite kromatografski papir. En konec papirja prilepite na svinčnik. Prilijte približno 1 centimeter tekočine v posodo, nekoliko krajšo od papirnatega traku. Svinčnik položite na vrh posode, tako da je dno papirja v tekočini. Tekočina se bo zaradi kapilarnega delovanja dvignila v papir in skupaj s seboj nosila klorofil in druge molekule pigmenta. Ko tekočina izhlapi, molekule ostanejo na papirju in ustvarjajo črte pigmenta. Odstranite papir, ko se črte razločijo, kajti če papir ostane predolgo, bo tekočina sčasoma prenesla vse molekule pigmenta na vrh papirja.