Περιεχόμενο
Ένα διάλυμα είναι ένα ομοιογενές μείγμα τουλάχιστον δύο ουσιών. Όταν οι χημικοί πρέπει να καθορίσουν ποια συστατικά υπάρχουν σε ένα διάλυμα ή άλλο μίγμα, χρησιμοποιούν συχνά μια τεχνική που ονομάζεται χρωματογραφία. Η χρωματογραφία είναι μια διαδικασία που απομακρύνει τα συστατικά ενός μείγματος έτσι ώστε να μπορεί να αναγνωριστεί. Αυτή είναι μια κοινή τεχνική που χρησιμοποιείται στην έρευνα, καθώς και σε άλλες βιομηχανίες όπως η ιατρική και η εγκληματολογία. Υπάρχουν διάφοροι τύποι χρωματογραφίας, αλλά όλοι λειτουργούν λόγω των ίδιων αρχών χημείας.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η χρωματογραφία είναι μια επιστημονική διαδικασία που αποσπά τις συνιστώσες ενός διαλύματος ή άλλου μείγματος έτσι ώστε να μπορεί να αναγνωριστεί. Πολλά διαφορετικά υλικά χρησιμοποιούνται για να επιτευχθεί αυτό, αλλά κάθε τύπος χρωματογραφίας περιλαμβάνει ένα υλικό "στατικής φάσης" που δεν κινείται, και ένα υλικό "κινητής φάσης" που ταξιδεύει πέρα από τη στατική φάση, φέρνοντας τη λύση μαζί του. Με βάση τις μοριακές τους ιδιότητες, ορισμένες χημικές ουσίες στο διάλυμα θα ταξιδέψουν μακρύτερα με τη στατική φάση από άλλες. Μόλις εξαπλωθούν, τα χημικά μπορούν να εντοπιστούν από το πόσο μακριά ταξίδευαν και τις ατομικές τους ιδιότητες.
Χρωματογραφία χαρτιού
Ένας απλός τρόπος για να καταλάβουμε πώς η χρωματογραφία χωρίζει τα μέρη μιας λύσης είναι να σκεφτεί τι συμβαίνει όταν ένα κομμάτι χαρτί με γραφή σε αυτό βρέχεται. Η μελάνη απλώνεται κατά μήκος του χαρτιού σε ραβδώσεις. Ο καθένας έχει εμπειρία με αυτή την ακούσια έκδοση της χρωματογραφίας χαρτιού. Η λύση είναι η μελάνη και οι χημικές ουσίες στο μελάνι ξεχωριστές όταν βρέχεται το χαρτί. Η ίδια μέθοδος χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των χημικών ουσιών σε διαλύματα διαφορετικά από το μελάνι.
Σε αυτή τη μέθοδο, μια γραμμή μολυβιού τραβιέται οριζόντια κατά μήκος του χαρτιού στον πυθμένα και προστίθεται μία κουκίδα του διαλύματος που εξετάζεται. Όταν στεγνώνει, το χαρτί είναι κρεμασμένο κάθετα πάνω σε ένα πιάτο. Αρκετά από έναν υγρό διαλύτη προστίθεται στο δίσκο για να φτάσει στον πυθμένα του χαρτιού, αλλά όχι στη γραμμή του μολυβιού. Ο διαλύτης αρχίζει να ανέβει στο χαρτί, και όταν φτάσει στο σημείο της λύσης, αρχίζει να φέρει τα χημικά μέσα στο διάλυμα μαζί του. Σε χαρτί χρωματογραφία, το χαρτί είναι το στοιχείο του πειράματος που παραμένει ακίνητο, έτσι ονομάζεται "στατική φάση." Ο διαλύτης κινεί προς τα επάνω το χαρτί, φέρνοντας το διάλυμα που δοκιμάζεται μαζί του, έτσι ο διαλύτης είναι γνωστός ως "κινητό φάση."
Προσρόφηση
Τα μόρια τόσο στον διαλύτη όσο και στο διάλυμα αλληλεπιδρούν με τα μόρια στο χαρτί. Παίρνουν προσωρινά κολλημένοι στην επιφάνεια του χαρτιού, σε μια διαδικασία που ονομάζεται προσρόφηση. Σε αντίθεση με την απορρόφηση, η προσρόφηση δεν είναι μόνιμη. Τελικά, τα μόρια σπάσουν ελεύθερα και συνεχίζουν να αναρριχηθούν στο χαρτί, αλλά τα μόρια σε κάθε χημικό συστατικό συνδέονται διαφορετικά με τα μόρια στο χαρτί. Μερικοί αποκολλούνται πιο γρήγορα και ταξιδεύουν στο χαρτί πιο γρήγορα από τα μόρια των άλλων χημικών ουσιών. Όταν ο διαλύτης έφτασε σχεδόν στην κορυφή του χαρτιού, τραβιέται μια γραμμή μολυβιού για να επισημάνει τη θέση του πριν εξατμιστεί. Οι θέσεις των χημικών κουκίδων που διαχωρίζονται από την αρχική λύση σημειώνονται επίσης.
Εάν οι χημικές ουσίες είναι άχρωμες, άλλες τεχνικές μπορούν να τις αποκαλύψουν, όπως το λάμπει υπεριώδες φως στο χαρτί για να δείξει τις τελείες ή να ψεκαστεί μια χημική ουσία που θα αντιδράσει με τις κουκίδες και θα τους δώσει χρώμα. Μερικές φορές μετράται η απόσταση κάθε διανυθείσας κουκίδας σε σχέση με την απόσταση που διανύει ο διαλύτης. Αυτός ο λόγος είναι γνωστός ως συντελεστής κατακράτησης ή Rφά αξία. Είναι χρήσιμο για την ταυτοποίηση των συστατικών ενός μείγματος επειδή το Rφά η αξία τους μπορεί να συγκριθεί με εκείνη των γνωστών χημικών ουσιών.
Αρχές Χρωματογραφίας
Η χρωματογραφία χαρτιού είναι μόνο ένα είδος χρωματογραφίας. Σε άλλες μορφές χρωματογραφίας, η στατική φάση θα μπορούσε να είναι ένας αριθμός άλλων υλικών, όπως πλάκα από γυαλί ή αλουμίνιο επικαλυμμένο με υγρό, δοχείο γεμάτο με υγρό ή στήλη γεμάτη με στερεά σωματίδια όπως κρυστάλλους πυριτίας. Η κινητή φάση μπορεί να μην είναι ούτε ένας υγρός διαλύτης, αλλά ένα αέριο "έκλουσμα". Όλες οι χρωματογραφίες δουλεύουν κάνοντας το ίδιο πράγμα με πολλά διαφορετικά υλικά και τεχνικές - μια κινητή φάση κινείται πέρα από ή σε μια στατική φάση. Το διάλυμα διαχωρίζεται στα συστατικά του με βάση το πόσο κάθε μέρος του διαλύματος διαλύεται στην κινητή φάση και μεταφέρεται μαζί και πόσο κολλάει στην στατική φάση του προσροφητή και επιβραδύνεται.