Περιεχόμενο
- Ορισμένη χρωματογραφία
- Περιορισμοί χρωματογραφίας
- Γιατί λειτουργεί η Χρωματογραφία
- Δείγματα χρωματογραφικών έργων
- Προειδοποιήσεις
Η χρωματογραφία αναγνωρίζει διαφορετικά χημικά με βάση τις ιδιότητες και την κινητικότητα των μορίων στην αναλυόμενη ένωση. Η χρωματογραφία επιτρέπει στους επιστήμονες να διαχωρίζουν τα υγρά και τα αέρια που κυμαίνονται από πετρέλαιο και ϋΝΑ έως χλωροφύλλη και μελάνια στυλό. Οι μαθητές μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν χρωματογραφία για πειράματα και έργα διασκέδασης.
Ορισμένη χρωματογραφία
Το "Chromat-" προέρχεται από την ελληνική λέξη "chroma", που σημαίνει χρώμα. "-Graphy" προέρχεται από τη λατινική "γραφή" ή από την ελληνική γραφή και σημαίνει (ανά Merriam-Webster) "γραφή ή αναπαράσταση με έναν (καθορισμένο) τρόπο ή με ένα (καθορισμένο) μέσο ή ένα (καθορισμένο) αντικείμενο. " Ως εκ τούτου, η χρωματογραφία σημαίνει κυριολεκτικά να γράφετε ή να εκπροσωπείτε με χρώμα. Ένας πιο επίσημος ορισμός από την Merriam-Webster δηλώνει ότι η χρωματογραφία είναι μια διαδικασία στην οποία ένα χημικό μίγμα που μεταφέρεται από ένα υγρό ή αέριο διαχωρίζεται σε συστατικά ως αποτέλεσμα της διαφορικής κατανομής των διαλελυμένων ουσιών καθώς ρέουν γύρω ή πάνω από ένα σταθερό υγρό ή στερεό φάση."
Περιορισμοί χρωματογραφίας
Η χρωματογραφία λειτουργεί λόγω διαφορών στις ιδιότητες των μορίων στα υλικά. Ορισμένα μόρια, όπως το νερό, έχουν πολικότητα, κι έτσι ενεργούν σαν μικροί μαγνήτες. Ορισμένα μόρια είναι ιοντικά, πράγμα που σημαίνει ότι τα άτομα συγκρατούνται μαζί από τις διαφορές φορτίου τους, και πάλι σαν μικρούς μαγνήτες. Ορισμένα μόρια διαφέρουν ως προς το σχήμα και το μέγεθος. Αυτές οι διαφορές στις μοριακές ιδιότητες επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαχωρίζουν τις ενώσεις σε μεμονωμένα μόρια χρησιμοποιώντας χρωματογραφία.
Η χρωματογραφία εξαρτάται επίσης από την κινητικότητα των μορίων. Με άλλα λόγια, η ικανότητα των μορίων να μετακινούνται καθορίζει εάν η χρωματογραφία λειτουργεί. Η τοποθέτηση μορίων σε κινητή φάση απαιτεί είτε τη διάλυση της ουσίας σε διαλύτη είτε την ύπαρξη της ουσίας σε υγρή ή αέρια φάση. Εάν χρησιμοποιείται ένας διαλύτης, ο διαλύτης εξαρτάται από το προς διαχωρισμό υλικό. Μείγματα υγρών και αερίων μπορούν να ωθηθούν ή να τραβηχτούν μέσω υλικού που απορροφά τα μόρια καθώς περνούν. Ανεξάρτητα από το υλικό που αναλύεται, για την επεξεργασία της χρωματογραφίας το υλικό πρέπει να έχει κινητή φάση.
Γιατί λειτουργεί η Χρωματογραφία
Αν και οι τεχνικές χρωματογραφίας διαφέρουν, όλες εξαρτώνται από ένα συνδυασμό μοριακών διαφορών και κινητικότητας υλικού. Η χρωματογραφία λειτουργεί περνώντας το διαλυμένο υλικό, υγρό ή αέριο μέσω υλικού φίλτρου. Τα μόρια διαχωρίζονται σε στρώματα καθώς τα μόρια περνούν μέσα από το φίλτρο. Ο μηχανισμός διαχωρισμού εξαρτάται από τη μέθοδο φιλτραρίσματος, η οποία καθορίζεται από τα είδη μορίων που πρόκειται να διαχωριστούν. Αλλά ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται, τα μόρια ταξιδεύουν με διαφορετικούς ρυθμούς μέσω του φίλτρου, διαχωρίζοντας τα μόρια σε στρώματα που συχνά εμφανίζονται ως έγχρωμες γραμμές στο υλικό του φίλτρου.
Γενικά, τα μεγαλύτερα ή βαρύτερα μόρια μετακινούνται μέσω του υλικού φίλτρου πιο αργά από τα μικρότερα ή ελαφρύτερα μόρια. Τα μόρια διαχωρίζονται καθώς κινούνται επειδή ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες, που πέφτουν σαν ιζήματα που ρίχνουν έξω από το νερό ως όγκος ή ενέργεια των σταγόνων νερού.
Δείγματα χρωματογραφικών έργων
Ενώ πολλές δοκιμές χρωματογραφίας απαιτούν ειδικό εξοπλισμό και τεχνικές, η χρωματογραφία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μερικά πειράματα στο σπίτι και το σχολείο χρησιμοποιώντας απλά υλικά.
Ανάλυση μελάνης με στυλό
Μια απλή επίδειξη χρωματογραφίας χρησιμοποιεί φίλτρα καφέ και μια ποικιλία μαρκαδόρων. Εάν οι πένες χρησιμοποιούν υδατοδιαλυτές μελάνες, ο χρησιμοποιούμενος διαλύτης είναι το νερό. Εάν οι δείκτες χρησιμοποιούν μόνιμο μελάνι, η ισοπροπυλική αλκοόλη συχνά λειτουργεί ως διαλύτης. Ξεκινήστε με την ισοπέδωση ενός φίλτρου καφέ. Τοποθετήστε το φίλτρο καφέ σε μια πλάκα μίας χρήσης ή σε άλλο υλικό για να αποφύγετε τη χρώση των υποκείμενων επιφανειών. Χρησιμοποιήστε μια ποικιλία από πένες για να δημιουργήσετε τελείες γύρω από το κεντρικό τμήμα του φίλτρου. Προσθέστε νερό ή αλκοόλ στο κέντρο του φίλτρου καφέ. Ένα κουταλάκι του γλυκού λειτουργεί καλά για αυτό. Μην προσθέτετε αρκετό υγρό για να δημιουργήσετε μια λακκούβα. το νερό ή το αλκοόλ πρέπει να εκτείνονται από το κέντρο. Καθώς το υγρό μετακινείται από το κέντρο, τα μελάνια διαλύονται και κινούνται προς τα έξω από το κέντρο. Διαφορετικές χρωστικές στις μελάνες θα διαχωριστούν, διεξάγονται από το αρχικό σημείο μελάνης και εναποτίθενται σε σειρές που βασίζονται στα μόρια χρωστικής ουσίας.
Χρωματογραφία χλωροφύλλης
Ένα λίγο πιο περίπλοκο αλλά εξίσου ενδιαφέρον έργο χρωματογραφίας διαχωρίζει τη χλωροφύλλη που βρίσκεται στα φύλλα. Η χλωροφύλλη εμφανίζεται στα φύλλα των φυτών. Αν και η χλωροφύλλη είναι πράσινη, τα περισσότερα φύλλα περιέχουν επίσης πρόσθετες χρωστικές όπως τα καροτενοειδή, τα οποία δημιουργούν τα κόκκινα και πορτοκαλί χρώματα που βλέπετε το φθινόπωρο. Αυτά τα καροτενοειδή και άλλες χρωστικές αποκαλύπτονται καθώς η πράσινη χλωροφύλλη αποικοδομείται, γι 'αυτό και τα φύλλα φυλλοβόλων φυτών εμφανίζουν διαφορετικά χρώματα το φθινόπωρο. Ξεκινήστε επιλέγοντας διάφορα πράσινα φύλλα. Συνθλίψτε τα φύλλα και απορροφήστε τα κομμάτια σε ισοπροπυλική αλκοόλη ή ακετόνη (που ονομάζεται επίσης προπανόνη). Η χλωροφύλλη θα ξεσπάσει από τα φύλλα και θα γυρίσει το πράσινο υγρό.
Προειδοποιήσεις
Για να διαχωρίσετε τις χρωστικές, κόψτε περίπου μια ίντσα πλάκα από το κέντρο ενός πεπιεσμένου φίλτρου καφέ ή χρησιμοποιήστε χαρτί χρωματογραφίας. Ταινία το ένα άκρο του χαρτιού σε ένα μολύβι. Ρίξτε περίπου 1 ίντσα του υγρού σε ένα δοχείο ελαφρώς μικρότερο από τη λωρίδα χαρτιού. Τοποθετήστε το μολύβι στην κορυφή του δοχείου έτσι ώστε το κάτω μέρος του χαρτιού να βρίσκεται στο υγρό. Το υγρό θα ανέβει στο χαρτί λόγω τριχοειδούς δράσης, φέρνοντας μαζί τη χλωροφύλλη και άλλα μόρια χρωστικής ουσίας. Καθώς το υγρό εξατμίζεται, τα μόρια αφήνονται πίσω στο χαρτί, δημιουργώντας γραμμές χρωστικής. Αφαιρέστε το χαρτί όταν οι γραμμές γίνονται διακριτές, γιατί αν το χαρτί παραμείνει πολύ μακρύ το υγρό τελικά θα μεταφέρει όλα τα μόρια χρωστικής ουσίας στην κορυφή του χαρτιού.