Obsah
- Chromatography Defined
- Chromatografické obmedzenia
- Prečo chromatografia funguje
- Vzorové chromatografické projekty
- varovanie
Chromatografia identifikuje rôzne chemikálie na základe vlastností a pohyblivosti molekúl v analyzovanej zlúčenine. Chromatografia umožňuje vedcom separovať tekutiny a plyny od ropy a DNA po chlorofyl a atramentové perá. Študenti môžu tiež používať chromatografiu na experimenty a zábavné projekty.
Chromatography Defined
„Chromat-“ pochádza z gréckeho slova „chroma“, čo znamená farbu. „-Graphy“ pochádza z latinského „-graphia“ alebo gréckeho „graphein“ a znamená (podľa Merriam-Webster) „písanie alebo zastúpenie (určeným) spôsobom (špecifikovaným) spôsobom alebo (špecifikovaným) objektom. " Chromatografia teda doslova znamená písať alebo reprezentovať farbou. Formálnejšia definícia z Merriam-Webster uvádza, že chromatografia je „proces, v ktorom je chemická zmes prenášaná kvapalinou alebo plynom rozdelená na zložky v dôsledku diferenciálneho rozdelenia rozpustených látok, keď tečú okolo alebo cez stacionárnu kvapalinu alebo pevnú látku. fáza."
Chromatografické obmedzenia
Chromatografia funguje kvôli rozdielom vo vlastnostiach molekúl v materiáloch. Niektoré molekuly, napríklad voda, majú polaritu, takže sa správajú ako malé magnety. Niektoré molekuly sú iónové, čo znamená, že atómy sú držané pohromade rozdielmi v náboji, opäť ako malé magnety. Niektoré molekuly sa líšia tvarom a veľkosťou. Tieto rozdiely v molekulárnych vlastnostiach umožňujú vedcom separovať zlúčeniny na jednotlivé molekuly pomocou chromatografie.
Chromatografia tiež závisí od pohyblivosti molekúl. Inými slovami, schopnosť molekúl pohybovať sa určuje, či chromatografia funguje. Uvedenie molekúl do mobilnej fázy vyžaduje buď rozpustenie látky v rozpúšťadle, alebo jej zaradenie do kvapalného alebo plynného stupňa. Ak sa použije rozpúšťadlo, závisí rozpúšťadlo na separovanom materiáli. Kvapalné a plynné zmesi sa môžu pretláčať alebo ťahať materiálom, ktorý absorbuje molekuly pri ich prechode. Bez ohľadu na to, ktorý materiál sa analyzuje, aby chromatografia fungovala, musí mať materiál mobilnú fázu.
Prečo chromatografia funguje
Aj keď sa chromatografické techniky líšia, všetky závisia od kombinácie molekulárnych rozdielov a pohyblivosti materiálu. Chromatografia funguje tak, že sa rozpustený materiál, kvapalina alebo plyn nechá prejsť cez filtračný materiál. Molekuly sa oddeľujú do vrstiev, keď molekuly prechádzajú cez filter. Mechanizmus separácie závisí od metódy filtrovania, ktorá je určená druhmi molekúl, ktoré sa majú separovať. Ale bez ohľadu na to, ktorá metóda sa používa, molekuly prechádzajú rôznymi rýchlosťami cez filter, pričom molekuly rozdeľujú na vrstvy, ktoré sa vo filtračnom materiáli často javia ako farebné čiary.
Všeobecne väčšie alebo ťažšie molekuly cestujú cez filtračný materiál pomalšie ako menšie alebo ľahšie molekuly. Molekuly sa pri pohybe oddeľujú, pretože sa pohybujú rôznymi rýchlosťami, vypadávajú ako sedimenty vypadávajúce z vody, keď klesá objem alebo energia vody.
Vzorové chromatografické projekty
Aj keď mnohé chromatografické testy vyžadujú špeciálne vybavenie a techniky, chromatografia sa môže použiť v niektorých domácich a školských experimentoch s použitím jednoduchých materiálov.
Analýza atramentu perom
Jednoduchá demonštrácia chromatografie používa kávové filtre a rôzne značkovače. Ak perá používajú atramenty rozpustné vo vode, použije sa ako rozpúšťadlo voda. Ak značkovače používajú permanentný atrament, izopropylalkohol často funguje ako rozpúšťadlo. Začnite vyrovnaním kávového filtra. Kávový filter umiestnite na jednorazovú dosku alebo iný materiál, aby ste predišli znečisteniu podkladových povrchov. Na vytvorenie bodiek okolo stredovej časti filtra použite rôzne perá. Do stredu kávového filtra pridajte vodu alebo alkohol. Na to funguje lyžička. Nepridávajte dostatok tekutiny na vytvorenie kaluže; voda alebo alkohol by sa mali rozširovať z centra. Keď sa kvapalina pohybuje von zo stredu, atramenty sa rozpúšťajú a pohybujú sa smerom von zo stredu. Rôzne pigmenty v tlačiarenských farbách sa budú oddeľovať, uskutočňovať od počiatočných škvŕn atramentu a ukladať v radoch na základe molekúl pigmentu.
Chlorofylová chromatografia
O niečo zložitejší, ale rovnako zaujímavý chromatografický projekt oddeľuje chlorofyl nachádzajúci sa v listoch. Chlorofyl sa vyskytuje v listoch rastlín. Aj keď chlorofyl je zelený, väčšina listov obsahuje aj ďalšie pigmenty, ako sú karotenoidy, ktoré vytvárajú červenú a oranžovú farbu, ktorú vidíte na jeseň. Tieto karotenoidy a ďalšie pigmenty sa objavujú pri degradácii zeleného chlorofylu, čo je dôvod, prečo listnaté listy rastlín na jeseň vykazujú rôzne farby. Začnite výberom niekoľkých zelených listov. Listy rozdrvte a kúsky namočte do izopropylalkoholu alebo acetónu (tiež nazývaného propanón). Chlorofyl vyteká z listov a tekutina zmení farbu na zelenú.
varovanie
Na oddelenie pigmentov odrežte prúžok široký asi 2,5 cm od stredu splošteného kávového filtra alebo použite chromatografický papier. Prilepte jeden koniec papiera na ceruzku. Nalejte asi 1 palec tekutiny do nádoby, ktorá je o niečo kratšia ako papierový prúžok. Ceruzku položte cez hornú časť obalu tak, aby spodná časť papiera bola v tekutine. Kvapalina vzrastie v papieri v dôsledku kapilárneho pôsobenia, pričom prenáša chlorofyl a ďalšie molekuly pigmentu spolu. Keď sa kvapalina odparuje, molekuly zostávajú na papieri a vytvárajú línie pigmentu. Keď sú čiary zreteľné, papier odstráňte, pretože ak je papier príliš dlhý, tekutina nakoniec prenesie všetky molekuly pigmentu na vrch papiera.