Indhold
En opløsning er en homogen blanding af mindst to stoffer. Når kemikere har brug for at bestemme, hvilke komponenter der er til stede i en opløsning eller anden blanding, bruger de ofte en teknik kaldet kromatografi. Kromatografi er en proces, der trækker komponenterne i en blanding fra hinanden, så de kan identificeres. Dette er en almindelig teknik, der anvendes i forskning såvel som i andre brancher såsom medicin og kriminalteknik. Der er flere typer kromatografi, men de fungerer alle på grund af de samme kemiprincipper.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Kromatografi er en videnskabelig proces, der trækker komponenterne i en opløsning eller anden blanding fra hinanden, så de kan identificeres. Mange forskellige materialer bruges til at udføre dette, men enhver type kromatografi inkluderer et "stationært fase" materiale, der ikke bevæger sig, og et "mobil fase" materiale, der bevæger sig forbi den stationære fase, og bærer løsningen med det. Baseret på deres molekylære egenskaber vil nogle kemikalier i løsningen køre længere med den stationære fase end andre. Når de er spredt, kan kemikalierne identificeres efter hvor langt de har rejst og deres individuelle egenskaber.
Papirkromatografi
En enkel måde at forstå, hvordan kromatografi adskiller delene af en løsning, er at tænke over, hvad der sker, når et stykke papir med skrivning på det bliver vådt. Blækket spreder sig ud over papiret i striber. Alle har erfaring med denne utilsigtede version af papirchromatografi. Opløsningen er blækket, og kemikalierne i blækket adskilles, når papiret bliver vådt. Den samme metode bruges til at adskille kemikalier i andre opløsninger end blæk.
I denne metode tegnes en blyantlinie vandret på tværs af papiret i bunden, og der tilføjes en prik af den løsning, der testes. Når det tørrer, hænges papiret lodret over en skål. Der tilsættes nok af et flydende opløsningsmiddel til skålen for at nå bunden af papiret, men ikke blyantlinjen. Opløsningsmidlet begynder at klatre på papiret, og når det når punktet med opløsning, begynder det at bære kemikalierne i opløsningen med sig. I papirchromatografi er papiret elementet i eksperimentet, der forbliver stille, så det kaldes "stationær fase." Opløsningsmidlet bevæger sig op ad papiret, hvilket bringer opløsningen, der testes med det, så opløsningsmidlet kaldes "mobil fase."
Adsorption
Molekyler i både opløsningsmidlet og opløsningen interagerer med molekylerne i papiret. De sidder midlertidigt fast på overfladen af papiret i en proces kaldet adsorption. I modsætning til absorption er adsorption ikke permanent. Til sidst brydes molekylerne og fortsætter med at klatre på papiret, men molekylerne i hver kemisk komponent binder forskelligt med molekylerne i papiret. Nogle bliver hurtigere fastgjort og rejser hurtigere op på papiret end de andre kemikaliers molekyler. Når opløsningsmidlet næsten har nået toppen af papiret, tegnes en blyantlinie for at markere dens placering, før det fordamper. Positionerne for de kemiske prikker, der adskiltes fra den oprindelige opløsning er også markeret.
Hvis kemikalierne er farveløse, kan andre teknikker afsløre dem, såsom at skinne ultraviolet lys på papiret for at vise prikkerne, eller sprøjte et kemikalie, der reagerer med prikkerne og giver dem farve. Nogle gange måles afstanden, som hver enkelt rejse prikker, i forhold til afstanden, som opløsningsmidlet kørte. Dette forhold er kendt som retentionsfaktoren eller Rf værdi. Det er nyttigt til at identificere en blandings komponenter, fordi Rf værdien kan sammenlignes med værdien af kendte kemikalier.
Principper for kromatografi
Papirkromatografi er kun en slags kromatografi. I andre former for kromatografi kan den stationære fase være et antal andre materialer, såsom en plade af glas eller aluminium belagt med en væske, en krukke fyldt med væske eller en søjle fyldt med faste partikler som silicakrystaller. Den mobile fase er måske ikke engang et flydende opløsningsmiddel, men et gasformigt "eluent." Al kromatografi fungerer ved at gøre det samme med mange forskellige materialer og teknikker - en mobil fase flyttes over eller gennem en stationær fase. Opløsningen adskilles i dets komponenter baseret på hvor meget hver del af opløsningen opløses i den mobile fase og føres med, og hvor meget den klæber til den adsorberende stationære fase og bremser.