Hogyan működik a kromatográfia?

Gondoljon a kromatográfiára, mint versenyre, és sokkal egyszerűbbnek találja, mint amilyennek hangzik. A kezdő vonalon várva vegyi anyagok keveréke van valamilyen azonosítatlan folyadékban vagy gázban, csakúgy, mint egy rakás futó, akik mind összekeverednek és össze vannak csomózva. Amikor a Whena verseny elindul, a futók hamarosan szétterjedtek, mert eltérőek a képességeik. Pontosan ugyanúgy , a vegyi anyagok valamiben, mint például a folyékony keverékben, szétterjedtek, mert különböző sebességgel haladnak egy álló szilárd anyag fölött. A legfontosabb megjegyezni, hogy a kromatográfia felületi hatás.

Amint a folyadék elkezdi haladni a szilárd anyag mellett, némelyik molekulája (energetikai dolgok, amelyek folyamatosan mozognak) a szilárd anyag felszíne felé hullanak, és ideiglenesen ott ragadnak, mielőtt újra visszahúznák a folyadékba, amelyből származnak. Ez a molekulák cseréje a szilárd anyag és a folyadék felülete között egyfajta adszorpciónak nevezett ragasztó vagy ragasztóhatás (ad-val – ne tévesszük össze az abszorpcióval, az ab-val, ahol az egyik anyag molekulái tartósan csapdába esnek a másik testében). Ne feledje, hogy folyadékunk valójában jó néhány különböző folyadék keveréke. Mindegyik valamennyire eltérő módon veszi fel az adszorpciót, és többé-kevésbé időt tölt a szilárd vagy a folyékony fázisban. Az egyik folyadék sokkal hosszabb időt tölthet a szilárd fázisban, mint a folyadékban, így lassabban halad át a szilárd anyagon; egy másik kevesebb időt tölthet a szilárd anyagban és többet a folyadékban, így egy kicsit gyorsabban haladna. A másik megközelítés a folyadékot ragasztószerű folyadékok keverékének tekinteni, amelyek közül néhány jobban ragaszkodik a szilárd anyaghoz. (és lassabban utaznak), mint mások. Ez az oka annak, hogy az eredeti folyékony keverékünk különböző folyadékai elterjednek a szilárd anyagon.

Alkotás: A kromatográfia működése: itt a mozgó fázis folyékony (kék), az álló fázis pedig szilárd (szürke). A zöld molekula a legtöbb időt a folyadékban tölti, így a leggyorsabban mozog. A sárga molekula több időt tölt a szilárd anyag felületén, így lassabban mozog. A vörös molekula még több időt tölt a szilárd felületen, így a leglassabban mozog.

A kromatográfia hatékony működéséhez nyilvánvalóan szükségünk van a mobilephase komponenseire, hogy minél jobban elkülönüljenek, amikor a thestationary fázison túl haladnak. . Ezért az állófázis gyakran nagy felületű, például szűrőpapír lap, szilárd, finom eloszlású részecskék, szilárd anyag felületén lerakódott folyadék vagy más erősen adszorbeáló anyag.

Melyek a kromatográfia különféle típusai?

A kromatográfia sokféleképpen használható. Ezek a legismertebbek:

papírkromatográfia

Fotó: Egyszerű papírkromatográfia. Rajzoljon néhány festékfoltot a papírra (a Crayola mosható gyermekek szálhegyei tökéletesek), tekerje a hengerbe a papírt , és tegye egy pohárba, kevés vízzel. Amint a víz kúszik a papírra, a színek elkülönülnek az alkotórészeiktől. Ez a kromatográfia működés közben!

Ez az a kísérlet, amelyet az iskolában gyakran végez a tintával a papíron (ezt a hatást is leírjuk az elején, amikor nedvesíted a papírokat). festék egy szűrőpapír egyik széle közelében, majd függőlegesen nyújtsa a papírt alsó szélével (a legközelebbi ponttal) egy oldószerbe, például alkoholba vagy vízbe mártva. A kapilláris hatására az oldószer felfelé halad, ahol találkozik és feloldja a kábelt. az oldott tinta (a mobil fázis) lassan halad felfelé a papíron (az álló fázis), és különféle alkatrészekre választja szét. Néha ezek színesek; néha más anyagokat (úgynevezett fejlesztőknek vagy fejlesztő folyadékoknak) kell feltüntetni, amelyek segítenek az azonosításban.

Oszlopkromatográfia

A papír helyett az állófázis egy függőleges üvegedény (az oszlop), amely erősen adszorbeáló szilárd anyaggal, például szilícium-dioxid vagy szilikagél kristályaival vagy folyékony anyaggal bevont szilárd anyag (vagy nagy nyomáson pumpálják) az oszlopon keresztül, és részeikre hasad, amelyeket eltávolítanak és elemeznek.

Jó néhány variáció létezik, többek között:

• Folyékony- oszlopkromatográfia, ahol a vizsgálandó keveréket az oszlop egyik végére helyezzük, és egy extra adalék anyagot, úgynevezett eluálót (néha tönköly eluenset) öntünk az átjutás elősegítésére.
• A vékonyfilm-kromatográfia a ez a technika, amelyben az “oszlop” valójában üveg, műanyag vagy fém film, amelyet nagyon vékony adszorbens anyag borít.
• Nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC), ahol az elegyet a oszlop nagy nyomáson (a légköri nyomás körülbelül 400-szorosa).Ez gyorsabb, pontosabb és érzékenyebb.

Fotó: Oszlopkromatográfia: Az oszlopot átveszi , amely tartalmazza az álló fázist, és töltse fel a mintával a tetejére (sötétszürke). Amikor eluálószert (oldószert) ad a mintához, az összetevőire oszlik (mondjuk, hogy piros, sárga és kék színűek). Ezek különböző sebességgel haladnak, és egyenként jelennek meg az alján, ahol összegyűjtheti őket különböző tartályokban.

Gázkromatográfia

Eddig a szilárd anyagok mellett haladó folyadékok kromatográfiáját vettük figyelembe, de a legelterjedtebb technikák egyike az oszlopkromatográfia, amely gázokat használ mobil fázis. A gázkromatográfia egy nagy részben automatizált kémiai analízis, amelyet meg lehet tenni egy olyan kifinomult laboratóriumi berendezéssel, amelyet nem meglepő módon gázkromatográf gépnek nevezünk.

Fotó: A gázkromatográfia nagyrészt automatizált, de mégis képzett kezelőt vonz ezen gépek egyikére. Fotó: a NASA Kennedy Űrközpontjának (NASA-KSC) jóvoltából.

Először a vizsgálandó anyagok keverékének apró mintáját helyezzük egy fecskendőbe, és befecskendezzük a gépbe. A keverék komponenseit felmelegítik és azonnal elpárolognak. Ezután hozzáadunk egy hordozót (az eluálószert), amely egyszerűen semleges gáz, például hidrogén vagy hélium, és amelynek célja a mintánkban lévő gázok áthaladása az oszlopon. Ebben az esetben az oszlop egy vékony üveg- vagy fémcső, amelyet általában magas forráspontú folyadékkal (vagy néha géllel vagy adszorbensszilárd anyaggal) töltünk meg. Amint a keverék áthalad az oszlopon, adszorbeálódik és szétválik az alkotóelemeibe. Minden komponens az oszlop végétől kezdve fordul elő, és elmegy egy elektronikus detektor (néha tömegspektrométer) mellett, amely azonosítja azt, és egy csúcsot nyomtat egy oszlopra. diagram. A végső diagram csúcssorozata van, amelyek megfelelnek a keverékben található összes anyagnak. A gázkromatográfiát néha gőz-fázis-kromatográfiának (VPC) vagy gáz-folyadék partíciós kromatográfiának (GLPC) nevezik.