Innhold
- Kromatografi definert
- Kromatografi Begrensninger
- Hvorfor kromatografi fungerer
- Eksempler på kromatografiprosjekter
- advarsler
Kromatografi identifiserer forskjellige kjemikalier basert på egenskapene og mobiliteten til molekylene i forbindelsen som analyseres. Kromatografi lar forskere skille væsker og gasser fra petroleum og DNA til klorofyll og pennblekk. Studentene kan også bruke kromatografi for eksperimenter og morsomme prosjekter.
Kromatografi definert
"Chromat-" kommer fra det greske ordet "chroma", som betyr farge. "-Graphy" kommer fra det latinske "-grafy" eller gresk "graphein" og betyr (per Merriam-Webster) "skriving eller representasjon på en (spesifisert) måte eller på et (spesifisert) middel eller et (spesifisert) objekt. " Kromatografi betyr derfor bokstavelig talt å skrive eller representere med farger. En mer formell definisjon fra Merriam-Webster slår fast at kromatografi er "en prosess der en kjemisk blanding som bæres av en væske eller gass blir separert i komponenter som et resultat av differensiell fordeling av oppløste stoffer når de strømmer rundt eller over en stasjonær væske eller fast stoff fase."
Kromatografi Begrensninger
Kromatografi fungerer på grunn av forskjeller i molekylers egenskaper i materialer. Noen molekyler, som vann, har polaritet, så de fungerer som små magneter. Noen molekyler er ioniske, noe som betyr at atomene holdes sammen av deres ladningsforskjeller, igjen som små magneter. Noen molekyler er forskjellige i form og størrelse. Disse forskjellene i molekylære egenskaper lar forskere skille forbindelser i individuelle molekyler ved hjelp av kromatografi.
Kromatografi avhenger også av mobiliteten til molekylene. Med andre ord, molekylenes evne til å flyttes avgjør om kromatografi fungerer. Å sette molekyler i en mobil fase krever enten å løse opp stoffet i et løsningsmiddel eller ha stoffet i et flytende eller gassformig stadium. Hvis et løsningsmiddel brukes, avhenger løsningsmidlet av materialet som skal skilles. Væske- og gassblandinger kan skyves eller trekkes gjennom et materiale som tar opp molekylene når de passerer gjennom. Uansett hvilket materiale som analyseres, for kromatografi for å fungere, må materialet ha en mobil fase.
Hvorfor kromatografi fungerer
Selv om kromatografiteknikker er forskjellige, avhenger de alle av en kombinasjon av molekylære forskjeller og materialmobilitet. Kromatografi fungerer ved å føre det oppløste materialet, væske eller gass gjennom et filtermateriale. Molekylene skiller seg i lag når molekylene passerer gjennom filteret. Mekanismen for separasjon avhenger av filtreringsmetoden, som bestemmes av typen molekyler som skal skilles. Men uansett hvilken metode som brukes, beveger molekylene seg i forskjellige hastigheter gjennom filteret, og separerer molekylene i lag som ofte vises som fargede linjer i filtermaterialet.
Generelt går de større eller tyngre molekylene langsommere gjennom filtermaterialet enn de mindre eller lettere molekylene. Molekylene skilles ut når de beveger seg fordi de beveger seg i forskjellige hastigheter og faller ut som sedimenter som dropper ut av vannet når volumet eller energien til vannet synker.
Eksempler på kromatografiprosjekter
Mens mange kromatografitester krever spesialutstyr og teknikker, kan kromatografi brukes i noen hjemme- og skoleforsøk ved å bruke enkle materialer.
Pen blekkanalyse
En enkel demonstrasjon av kromatografi bruker kaffefiltre og en rekke markørpenner. Hvis pennene bruker vannoppløselig blekk, er det løsemiddelet som er vann. Hvis markørene bruker permanent blekk, fungerer isopropylalkohol ofte som et løsningsmiddel. Begynn med å flate ut et kaffefilter. Plasser kaffefilteret på en engangsplate eller annet materiale for å forhindre flekker av underliggende overflater. Bruk en rekke penner for å lage prikker rundt midten av filteret. Tilsett vann eller alkohol i midten av kaffefilteret. En teskje fungerer bra for dette. Ikke tilsett nok væske til å lage en sølepytt; vannet eller alkoholen skal utvide seg fra sentrum. Når væsken beveger seg ut fra midten, vil blekket løses opp og bevege seg utover fra midten. Ulike pigmenter i blekket vil skilles ut, utført fra den første blekkflekken og avsatt i rader basert på pigmentmolekylene.
Klorofyllkromatografi
Et litt mer komplisert, men like interessant kromatografiprosjekt skiller klorofyllen som finnes i blader. Klorofyll forekommer i bladene til planter. Selv om klorofyll er grønn, inneholder de fleste blader også ekstra pigmenter som karotenoider, som skaper de røde og oransje fargene du ser om høsten. Disse karotenoidene og andre pigmentene blir avslørt når den grønne klorofyll nedbrytes, og det er grunnen til at løvfellende planterblader viser forskjellige farger om høsten. Begynn med å velge flere grønne blader. Knus bladene og suk bitene i isopropylalkohol eller aceton (også kalt propanon). Klorofyllen vil lekke ut av bladene og gjøre væsken grønn.
advarsler
For å skille pigmentene, kutt omtrent en tomme bred stripe fra midten av et flatt kaffefilter eller bruk kromatografipapir. Teip den ene enden av papiret til en blyant. Hell omtrent 1 tomme av væsken i en beholder som er litt kortere enn papirstrimmelen. Legg blyanten over toppen av beholderen slik at bunnen av papiret er i væsken. Væsken vil stige opp i papiret på grunn av kapillærvirkning, og fører klorofyll og andre pigmentmolekyler med seg. Når væsken fordamper blir molekylene igjen på papiret og skaper pigmentlinjer. Fjern papiret når linjene blir forskjellige, fordi hvis papiret blir liggende for lenge vil væsken etter hvert føre alle pigmentmolekylene til toppen av papiret.