Innehåll
En lösning är en homogen blandning av minst två ämnen. När kemister måste bestämma vilka komponenter som finns i en lösning eller annan blandning använder de ofta en teknik som kallas kromatografi. Kromatografi är en process som drar isär komponenterna i en blandning så att de kan identifieras. Detta är en vanlig teknik som används inom forskning, liksom i andra branscher som medicin och kriminalteknik. Det finns flera typer av kromatografi, men de fungerar alla på grund av samma kemiprinciper.
TL; DR (för lång; läste inte)
Kromatografi är en vetenskaplig process som drar ihop komponenterna i en lösning eller annan blandning så att de kan identifieras. Många olika material används för att åstadkomma detta, men varje typ av kromatografi inkluderar ett "stationärt fas" -material som inte rör sig, och ett "mobilfas" -material som rör sig förbi den stationära fasen och bär lösningen med sig. Baserat på deras molekylära egenskaper kommer vissa kemikalier i lösningen att gå längre med den stationära fasen än andra. När de är spridda kan kemikalierna identifieras genom hur långt de reste och deras individuella egenskaper.
Papperskromatografi
Ett enkelt sätt att förstå hur kromatografi separerar delar av en lösning är att tänka på vad som händer när ett papper med skrivning på det blir vått. Bläcket sprider sig över papperet i streck. Alla har erfarenhet av denna oavsiktliga version av papperskromatografi. Lösningen är bläcket och kemikalierna i bläcket separeras när papperet blir blött. Samma metod används för att separera kemikalier i andra lösningar än bläck.
I denna metod dras en blyertslinje horisontellt över papperet längst ner och en punkt av lösningen som testas läggs till. När det torkar hängs papperet vertikalt över ett fat. Tillräckligt med ett flytande lösningsmedel tillsätts i skålen för att nå botten av papperet, men inte blyertslinjen. Lösningsmedlet börjar klättra på papperet, och när det når punkten med lösningen börjar det bära kemikalierna i lösningen med sig. I papperskromatografi är papperet det element i experimentet som stannar kvar, så det kallas "stationär fas". Lösningsmedlet flyttar upp papperet, vilket ger lösningen som testas med det, så lösningsmedlet kallas "mobil fas."
Adsorption
Molekyler i både lösningsmedlet och lösningen interagerar med molekylerna i papperet. De fastnar tillfälligt på pappersytan i en process som kallas adsorption. Till skillnad från absorption är adsorption inte permanent. Så småningom bryts molekylerna fritt och fortsätter att klättra på papperet, men molekylerna i varje kemisk komponent binds annorlunda med molekylerna i papperet. Vissa blir fastare snabbare och reser upp papperet snabbare än de andra kemikaliens molekyler. När lösningsmedlet nästan har nått toppen av papperet dras en blyertslinje för att markera dess plats innan det förångas. Positionerna för de kemiska prickarna som separerades från den ursprungliga lösningen är också markerade.
Om kemikalierna är färglösa kan andra tekniker avslöja dem, till exempel att lysa ultraviolett ljus på papperet för att visa prickarna, eller spruta en kemikalie som reagerar med prickarna och ger dem färg. Ibland mäts avståndet för varje körd prick i förhållande till avståndet som lösningsmedlet reste. Detta förhållande är känt som retentionsfaktorn eller Rf värde. Det är användbart för att identifiera en blandnings komponenter eftersom Rf värdet kan jämföras med kända kemikalier.
Principer för kromatografi
Papperskromatografi är bara en typ av kromatografi. I andra former av kromatografi kan den stationära fasen vara ett antal andra material, såsom en platta av glas eller aluminium belagd med en vätska, en burk fylld med vätska eller en kolonn fylld med fasta partiklar som silikakristaller. Den mobila fasen kanske inte ens är ett flytande lösningsmedel, utan ett gasformigt "elueringsmedel." All kromatografi fungerar genom att göra samma sak med många olika material och tekniker - en mobil fas flyttas över eller genom en stationär fas. Lösningen separeras i dess komponenter baserat på hur mycket varje del av lösningen upplöses i mobilfasen och transporteras med, och hur mycket den fastnar i den adsorberande stationära fasen och bromsar ner.