Tartalom
Az oldat legalább két anyag homogén keveréke. Amikor a vegyészeknek meg kell határozniuk, hogy mely alkotóelemek vannak jelen az oldatban vagy más keverékben, gyakran kromatográfiának nevezett technikát alkalmaznak. A kromatográfia egy olyan folyamat, amely a keverék összetevőit leválasztja, hogy azok azonosíthatók legyenek. Ez a kutatásban, valamint más iparágakban, mint például az orvostudomány és a kriminalisztika általánosan használt módszer. A kromatográfia többféle típusa létezik, de mindegyik ugyanazon kémiai alapelvek miatt működik.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A kromatográfia egy tudományos folyamat, amely egy oldat vagy más keverék alkotóelemeit leválasztja, hogy azok azonosíthatók legyenek. Számos különféle anyagot használnak ennek megvalósításához, de a kromatográfia minden típusa tartalmaz egy "állófázisú" anyagot, amely nem mozog, és egy "mozgófázisú" anyagot, amely áthalad az állófázison, és magával hordozza az oldatot. Molekuláris tulajdonságaik alapján néhány oldatban lévő vegyi anyag tovább megy a helyhez kötött fázissal, mint mások. Ha eloszlatják őket, a vegyi anyagok azonosíthatók az általuk elért távolság és az egyedi tulajdonságok alapján.
Papírkromatográfia
Annak megértése, hogy a kromatográfia hogyan választja el az oldat részeit, egyszerűen meggondolható, mi történik, amikor egy papírdarab, amelyen rajta van, megnedvesedik. A tinta szétvágja a papírt az egész papíron. Mindenkinek van tapasztalata a papírkromatográfia véletlenszerű változatával kapcsolatban. A megoldás a tinta, és a tintaban lévő vegyi anyagok szétválnak, amikor a papír nedvessé válik. Ugyanezt a módszert használják a vegyi anyagok elválasztására a tintától eltérő oldatokban is.
Ebben a módszerben egy ceruzavonalat húznak vízszintesen a papír egészére az alján, és hozzáadunk egy pontot a vizsgált oldathoz. Amikor kiszárad, a papírt függőlegesen lógja egy edény fölé. Elegendő mennyiségű folyékony oldószert adunk az edényhez, hogy elérjük a papír alját, de a ceruzavonalat nem. Az oldószer megkezdi a papír felmászását, és amikor eléri az oldat pontját, elkezdi magával hordozni az oldatban levő vegyi anyagokat. A papírkromatográfiában a papír a kísérlet eleme, amely továbbra is mozdulatlanul marad, így azt „állófázisnak” hívják. Az oldószer mozgatja a papírt, és ezzel hozza a vizsgált oldatot, tehát az oldószert „mobil fázis."
Adszorpció
Az oldószerben és az oldatban szereplő molekulák kölcsönhatásba lépnek a papírban levő molekulákkal. Ideiglenesen elakadnak a papír felületén, egy adszorpciónak nevezett folyamatban. A felszívódástól eltérően az adszorpció nem állandó. Végül a molekulák megszabadulnak és tovább másznak a papíron, de az egyes kémiai komponensekben levő molekulák eltérően kötődnek a papírban levő molekulákhoz. Egyesek gyorsabban leválnak, és gyorsabban haladnak a papíron, mint a többi vegyi anyag molekulái. Amikor az oldószer majdnem elérte a papír tetejét, egy ceruzavonalat húzunk annak helyének megjelölésére, mielőtt elpárologna. Az eredeti oldattól elválasztott kémiai pontok helyzetét szintén megjelöljük.
Ha a vegyi anyagok színtelenek, akkor más technikák is felfedhetik azokat, például ultraibolya fény megvilágítása a papíron a pöttyök megmutatása érdekében, vagy egy olyan vegyszer permetezése, amely a pontokkal reagál és színt ad nekik. Időnként megmérik az egyes megtett pontok távolságát az oldószer megtett távolságához viszonyítva. Ezt az arányt retenciós tényezőnek vagy R-nek nevezzükf érték. Hasznos a keverék összetevőinek azonosításában, mivel az Rf az érték összehasonlítható az ismert vegyi anyagokkal.
A kromatográfia alapelvei
A papírkromatográfia csak egyfajta kromatográfia. A kromatográfia más formáiban az állófázis számos más anyag lehet, például folyadékkal bevont üveg- vagy alumíniumlemez, folyadékkal megtöltött üvegedény vagy szilárd részecskékkel, például szilícium-dioxid kristályokkal töltött oszlop. Lehet, hogy a mozgófázis nem is folyékony oldószer, hanem gáznemű „eluálószer”. Minden kromatográfia úgy működik, hogy ugyanazt a műveletet végezzük sok különböző anyaggal és technikával - a mozgófázist áthelyezzük egy állófázison vagy azon keresztül. Az oldatot alkotóelemeire bontjuk annak alapján, hogy az oldat mindegyik része oldódik-e a mozgófázisba, és hordozza-e, és mennyi az az adszorbens állófázishoz tapad és lelassul.