クロマトグラフィーはどのように機能しますか？

クロマトグラフィーを人種と考えると、思ったよりもはるかに簡単であることがわかります。スタートラインを待っていると、「たくさんのランナーが混ざり合って集まったように、未確認の液体や気体に化学物質が混ざっています。レースが始まると、ランナーは能力が異なるため、すぐに広がります。まったく同じように。 、液体混合物の移動などの化学物質は、静止した固体上を異なる速度で移動するために広がります。覚えておくべき重要なことは、クロマトグラフィーは表面効果であるということです。

液体が固体を通過し始めると、その分子の一部（絶えず動き回っているエネルギーのあるもの）は、固体の表面に向かって吸い込まれ、一時的にそこに付着してから、元の液体に再び引き戻されます。固体の表面と液体の間のこの分子の交換は、一種です。吸着と呼ばれる接着剤または接着効果（adと混同しないでください。abと混同しないでください。abでは、ある物質の分子が別の物質の体内に恒久的に閉じ込められます）。ここで、私たちの液体は実際にはかなりの数の異なる液体の混合物であることを思い出してください。それぞれがわずかに異なる方法で吸着を受け、固相または液相のいずれかで多かれ少なかれ時間を費やします。液体の1つは、液体よりも固相ではるかに長く消費する可能性があるため、固体上をゆっくりと移動します。別の人は、固体で過ごす時間が少なく、液体で過ごす時間が長いので、少し速くなります。別の見方をすると、液体を接着剤のような液体の混合物と考えることです。その中には、固体に付着するものもあります。 （そしてゆっくりと移動する）他の人より。これが、元の液体混合物内のさまざまな液体が固体上に広がる原因です。

アートワーク：クロマトグラフィーの仕組み：ここ移動相は液体（青）で、固定相は固体（灰色）です。緑の分子はほとんどの時間を液体の中で過ごすので、最も速く動きます。黄色の分子は固体の表面により多くの時間を費やすため、動きが遅くなります。赤い分子は固体表面でさらに多くの時間を費やすため、移動が最も遅くなります。

クロマトグラフィーを効果的に機能させるには、固定相を通過するときに移動相の成分を可能な限り分離する必要があります。 。そのため、固定相は、ろ紙のシート、細かく分割された粒子でできた固体、固体の表面に堆積した液体、その他の吸着性の高い材料など、表面積の大きいものであることがよくあります。

クロマトグラフィーの種類は何ですか？

クロマトグラフィーの使用方法はさまざまです。最もよく知られている方法は次のとおりです。

ペーパークロマトグラフィー

写真：単純な紙のクロマトグラフィー。紙にインクの塊をいくつか描き（クレヨラで洗える子供の繊維の先端は完璧です）、紙をシリンダーに丸めます、少量の水を入れたワイングラスに入れます。水が紙を這うと、色が成分に分離します。これがクロマトグラフィーの実際の動作です！

これは、学校でよく行う「紙にインクが付いたスポット」の実験です（最初に紙を濡らしたときに説明した効果でもあります）。ろ紙の片方の端の近くにインクを塗り、その下端（スポットに最も近い）をアルコールや水などの溶剤に浸した状態で紙を垂直に吊るします。毛細管作用により、溶剤が紙の上を移動し、そこでインクと接触して溶解します。溶解したインク（移動相）はゆっくりと紙（固定相）を移動し、さまざまな成分に分離します。これらは着色されている場合もあれば、識別に役立つ他の物質（現像液または現像液と呼ばれる）を追加して着色する必要がある場合もあります。

カラムクロマトグラフィー

固定相は、紙の代わりに、シリカやシリカゲルの結晶などの吸着性の高い固体が充填された垂直ガラスジャー（カラム）です。液体でコーティングされた固体移動相が滴る（または高圧でポンプで送られ）カラムを通過し、その成分に分割され、それらが除去されて分析されます。

次のようなバリエーションがかなりあります。

• 液体-カラムクロマトグラフィーでは、調査対象の混合物をカラムの一端に配置し、溶離液（スペルト小麦の溶離液）と呼ばれる追加の物質を注入して、移動を促進します。
• 薄膜クロマトグラフィーはこの手法では、「カラム」は実際には吸着剤の非常に薄い層でコーティングされたガラス、プラスチック、または金属のフィルムです。
• 混合物を強制的に通過させる高速液体クロマトグラフィー（HPLC）高圧（大気圧の約400倍）のカラム。これは、より速く、より正確で、より感度が高くなります。

写真：カラムクロマトグラフィー：カラムを使用します、固定相を含み、上部にサンプルをロードします（濃い灰色）。サンプルに溶離液（溶媒）を追加すると、その成分に分割されます（たとえば、赤、黄、青に着色されます）。これらはさまざまな速度で移動し、下部に一度に1つずつ出現し、そこで収集できます。

ガスクロマトグラフィー

これまで、固体を通過する液体のクロマトグラフィーを検討してきましたが、最も広く使用されている手法の1つは、ガスを移動体として使用するタイプのカラムクロマトグラフィーです。段階。ガスクロマトグラフィーは、ガスクロマトグラフィーマシンと呼ばれる洗練された実験装置を使用して実行できる大部分が自動化されたタイプの化学分析です。

写真：ガスクロマトグラフィーは大部分が自動化されていますが、これらの機械の1つを操作するには訓練を受けたオペレーターが必要です。写真提供：NASAケネディスペースセンター（NASA-KSC）。

まず、調査対象の物質の混合物の小さなサンプルを注射器に入れ、機械に注入します。混合物の成分は加熱され、瞬時に蒸発します。次に、キャリア（溶離液）を追加します。これは、サンプル内のガスがカラム内を移動するのを助けるように設計された、水素やヘリウムなどの中性ガスです。この場合、カラムは、通常、高沸点の液体（またはゲルや吸着剤の固体）で満たされた薄いガラスまたは金属のチューブです。混合物がカラムを通過すると、吸着されてその成分に分離します。各成分はカラムの端から順番に現れ、電子検出器（場合によっては質量分析計）を通過します。電子検出器はそれを識別し、ピークを印刷します。最終的なチャートには、混合物中のすべての物質に対応する一連のピークがあります。ガスクロマトグラフィーは、気相クロマトグラフィー（VPC）または気液分配クロマトグラフィー（GLPC）と呼ばれることもあります。