Indhold
- Kromatografi defineret
- Kromatografibegrænsninger
- Hvorfor kromatografi fungerer
- Eksempel på kromatografiprojekter
- Advarsler
Kromatografi identificerer forskellige kemikalier baseret på egenskaberne og mobiliteten af molekylerne i forbindelsen, der analyseres. Kromatografi lader forskere adskille væsker og gasser, der spænder fra petroleum og DNA til klorofyll og blyfarver. Studerende kan også bruge kromatografi til eksperimenter og sjove projekter.
Kromatografi defineret
"Chromat-" stammer fra det græske ord "chroma", som betyder farve. "-Grafi" kommer fra det latinske "-grafy" eller græsk "graphein" og betyder (pr. Merriam-Webster) "skrivning eller repræsentation på en (specificeret) måde eller på et (specificeret) middel eller et (specificeret) objekt. " Kromatografi betyder derfor bogstaveligt at skrive eller repræsentere med farve. En mere formel definition fra Merriam-Webster siger, at kromatografi er "en proces, hvor en kemisk blanding, der transporteres af en væske eller gas, adskilles i komponenter som et resultat af differentiel fordeling af opløste stoffer, når de strømmer rundt eller over en stationær væske eller fast stof fase."
Kromatografibegrænsninger
Kromatografi fungerer på grund af forskelle i molekylers egenskaber i materialer. Nogle molekyler, som vand, har polaritet, så de fungerer som små magneter. Nogle molekyler er ioniske, hvilket betyder, at atomer holdes sammen af deres ladningsforskelle, igen som små magneter. Nogle molekyler er forskellige i form og størrelse. Disse forskelle i molekylære egenskaber gør det muligt for forskere at adskille forbindelser i individuelle molekyler ved hjælp af kromatografi.
Kromatografi afhænger også af mobiliteten af molekylerne. Med andre ord bestemmer molekylernes evne til at blive flyttet afgørende, om kromatografi fungerer. At sætte molekyler i en mobil fase kræver enten at stoffet opløses i et opløsningsmiddel eller have stoffet i en flydende eller gasformig fase. Hvis der anvendes et opløsningsmiddel, afhænger opløsningsmidlet af det materiale, der skal adskilles. Flydende og gasblandinger kan skubbes eller trækkes gennem et materiale, der absorberer molekylerne, når de passerer gennem. Uanset hvilket materiale der analyseres, skal kromatografi for at arbejde materialet have en mobil fase.
Hvorfor kromatografi fungerer
Selvom kromatografiteknikker er forskellige, afhænger de alle af en kombination af molekylære forskelle og materialemobilitet. Kromatografi fungerer ved at føre det opløste materiale, væske eller gas gennem et filtermateriale. Molekylerne adskilles i lag, når molekylerne passerer gennem filteret. Adskillelsesmekanismen afhænger af filtreringsmetoden, der bestemmes af den slags molekyler, der skal adskilles. Men uanset hvilken metode der bruges, bevæger molekylerne sig i forskellige hastigheder gennem filteret og adskiller molekylerne i lag, der ofte vises som farvede linier i filtermaterialet.
Generelt bevæger de større eller tungere molekyler sig langs filtermaterialet langsommere end de mindre eller lettere molekyler. Molekylerne adskilles, når de bevæger sig, fordi de bevæger sig i forskellige hastigheder og falder ud som sedimenter, der falder ud af vandet, når vandets volumen eller energi falder.
Eksempel på kromatografiprojekter
Mens mange kromatografiprøver kræver specielt udstyr og teknikker, kan kromatografi bruges i nogle hjemmeforsøg og skoleeksperimenter ved hjælp af enkle materialer.
Pen blækanalyse
En simpel demonstration af kromatografi bruger kaffefiltre og en række markørpenne. Hvis penne bruger vandopløseligt trykfarver, er det anvendte opløsningsmiddel vand. Hvis markørerne bruger permanent blæk, fungerer isopropylalkohol ofte som et opløsningsmiddel. Begynd med at flade et kaffefilter ud. Anbring kaffefiltret på en engangsplade eller andet materiale for at forhindre farvning af underliggende overflader. Brug en række penne til at fremstille prikker rundt om den midterste del af filteret. Tilsæt vand eller alkohol i midten af kaffefilteret. En teskefuld fungerer godt til dette. Tilsæt ikke nok væske til at skabe en vandpyt; vandet eller alkoholen skal ekspandere fra midten. Når væsken bevæger sig ud fra midten, opløses blækket og bevæger sig udad fra midten. Forskellige pigmenter i blækket adskilles, udføres fra den oprindelige blækplads og afsættes i rækker baseret på pigmentmolekylerne.
Chlorofyllkromatografi
Et lidt mere kompliceret, men lige så interessant kromatografiprojekt adskiller klorofylen, der findes i blade. Klorofyll forekommer i planternes blade. Selvom klorofyl er grøn, indeholder de fleste blade også yderligere pigmenter, såsom carotenoider, som skaber de røde og orange farver, du ser om efteråret. Disse carotenoider og andre pigmenter afsløres, når den grønne chlorophyll nedbrydes, og det er grunden til, at løvfladende blade efterlader forskellige farver i efteråret. Begynd med at vælge flere grønne blade. Knus bladene og blødlægges i isopropylalkohol eller acetone (også kaldet propanon). Klorofylen lækker ud af bladene og gør væsken grøn.
Advarsler
For at adskille pigmenterne skal du skære omkring en tomme bred bånd fra midten af et fladt kaffefilter eller bruge kromatografipapir. Tap den ene ende af papiret på en blyant. Hæld cirka 1 tomme af væsken i en beholder lidt kortere end papirstrimlen. Læg blyanten hen over toppen af beholderen, så bunden af papiret er i væsken. Væsken stiger op i papiret på grund af kapillærvirkning, idet den fører chlorophyll og andre pigmentmolekyler med. Når væsken fordamper, efterlades molekylerne på papiret, hvilket skaber pigmentlinjer. Fjern papiret, når linierne bliver forskellige, for hvis papiret bliver for længe, vil væsken til sidst føre alle pigmentmolekyler til toppen af papiret.