A kromatograafia on eraldustehnika, mille käigus ained eraldatakse vastavalt nende afiinsusele kahe olemasoleva faasi suhtes meetodis: fikseeritud faas, mida nimetatakse statsionaarseks, ja teine mobiilne faas, mis voolab konkreetsesse punkti süsteem. Selline laialdaselt kasutatav tehnika võimaldab ka tuvastada ja eraldada ained kohal kell segu.
Põhimõtteliselt on seda tehnikat kahte tüüpi: õhukese kihina ja kolonnis. Kolonnkromatograafias on kaasaegsemad tehnikad, nagu kõrgsurvevedelikkromatograafia (Clae) ja gaasikromatograafia. Mõlemat on laialdaselt kasutatud eraldamise meetodid ja komponentide tuvastamine keemiatööstuses.
Loe ka: Sõelumine, ventilatsioon ja magnetiseerimine – meetodid heterogeensete segude eraldamiseks
Kokkuvõte kromatograafiast
Kromatograafia on füüsikaline meetod segude eraldamiseks, mille puhul komponendid on paigutatud fikseeritud faasi ja teise liikuvasse faasi, mis on suunatud kindlasse punkti.
Kromatograafia fikseeritud faasi nimetatakse statsionaarseks faasiks.
Kromatograafia võimaldab lisaks komponentide eraldamisele ka segu komponente eraldada ja identifitseerida.
Eraldumiseks peab liikuv faas puutuma kokku statsionaarse faasiga. Sel viisil eraldatakse komponendid vastavalt nende afiinsusele iga faasiga.
Põhimõtteliselt on kahte tüüpi kromatograafiat: õhuke kiht ja kolonn.
Kolonnkromatograafial võib olla vedel või gaasiline liikuv faas.
Milleks kromatograafiat kasutatakse?
Kromatograafia on a segude eraldamise füüsikaline meetod milles eraldatavad komponendid on jaotatud kahte erinevasse faasi, millest ühte nimetatakse statsionaarseks (fikseeritud) ja teist nimetatakse mobiilseks, mis liigub kindlaksmääratud suunas. Eelnevalt segatud ained jaotatakse läbi nende faaside, näidates eraldumist.
seda tehnikat võimaldab mitte ainult segu komponente eraldada, vaid ka isoleerida ja sageli tuvastada segusse kuuluvad komponendid. Mõnikord ei ole kromatograafilist eraldamist võimalik teostada mõne muu meetodiga ja seetõttu näidatakse seda laialdaselt kasutatava tehnikana mitmetes teadus.
Kuidas kromatograafia toimub?
Kuigi kromatograafiat on mitut tüüpi, on kõik kromatograafiameetodid seda põhineb selektiivse säilitamise põhimõttel. Sel juhul kantakse segu statsionaarsele faasile ja seejärel asetatakse liikuv faas. Kokkupuutel liikuv faas tõmbab komponente ja segus olevate ainete erineva afiinsuse tõttu statsionaarse faasiga saavutatakse eraldumine. See tähendab, et see kannab segu komponente, millel on suurem afiinsus liikuva faasiga suurema liikuvusega, samas kui mobiilse faasi suhtes madalama afiinsusega inimestel on see madal liikuvus.
Ülaltoodud pildil koosneb liikuv faas vedelast lahustist, mis tõuseb kapillaarsuse teel statsionaarse faasi rollis. Proov eraldub pärast interaktsiooni lahustiga. Mida rohkem komponent läbib, seda suurem on selle interaktsioon liikuva faasiga.
Statsionaarne faas võib koosneda tahkest ainest või vedelikust, mis on fikseeritud tahkes või geelis, võimaldades kolonni pakkimist või jaotamist kilesse, klaasi või a tera. Liikuv faas koosneb vedelikust, mis võib olla vedel või gaasiline.
Loe ka: Magneteraldus, lihtne destilleerimine ja aurustamine – tehnikad komponentide eraldamiseks
Kromatograafia tüübid
Põhimõtteliselt Kromatograafiat on kahte tüüpi: õhukese kihi kromatograafia (TLC) ja kolonnkromatograafia. Täpsemad andmed mõlema kohta on loetletud allpool.
õhukese kihi kromatograafia
Seda nimetatakse ka tasapinnaliseks kromatograafiaks, Selles režiimis adsorbeeritakse statsionaarne faas tasasele pinnale.. Selle eeliste hulgas on odav hind, eraldamise kiirus, aga ka kordamise, täitmise ja mõistmise lihtsus.
Üldiselt koosneb statsionaarne faas polaarsest adsorbendist (nagu ränidioksiid, alumiiniumoksiid, tselluloos ja polüamiid), mis kleepub plaadi (kõige sagedamini klaasi) pinnale. Küll aga on juba kommertsialiseerimisel valmis plaadid, mille puhul adsorbentmaterjal on kinnitatud teiste materjalidega, nt. alumiiniumist, mille tulemuseks on ühtlasem ja erineva paksusega materjal, tagades rahuldavama eraldumise.
Kuna statsionaarne faas on oma olemuselt polaarne, on huvitav, et liikuv faas on antagonistliku iseloomuga, st mittepolaarne või väga vähepolaarne. Mobiilse faasi valimine ei ole aga väga lihtne, mistõttu on eelnevate analüüside jaoks vaja komponentide head eraldamist.
Allpool on õhukese kihi kromatograafia tulemus. Pange tähele eraldi komponente kõikjal. Sellel, kes läbis lühema tee, on suurem afiinsus statsionaarse faasiga.
kolonnkromatograafia
Sellisel juhul, statsionaarne faas asetatakse silindrilisse torusse. Toru läbimõõt sõltub eraldamisel rakendatavast tehnilisest rangusest. Liikuv faas, mida nimetatakse ka eluendiks, läbib statsionaarset faasi ja võib olla vedelas või gaasilises olekus. Kolonnist väljumisel nimetatakse eluenti eluaadiks.
Selle tehnika puhul kantakse proov veeru ülaosale. Mobiilse faasi saab paigutada kahel viisil: moodustades statsionaarse faasiga pasta, mida tuntakse kui märg kolonni täitmine või otsene pealekandmine proovile, mida nimetatakse märgkolonni täitmiseks. kuiv viis. Esimene komponent, mis jõuab kolonni põhja (mis elueerub esimesena), on kõige suurema afiinsusega liikuva faasi suhtes.
Kolonnkromatograafias vedela eluendiga, on olemas niinimetatud kõrgsurvevedelikkromatograafia (Clae või HPLC, mis pärineb inglise keelest kõrgsurvevedelikkromatograafia). Clae's kasutatakse lisaks kõrgetele metallist sambaid surved mobiilse faasi kohta ja temperatuurid veidi üle ümbritseva õhu temperatuuri. Viimasel ajal on Clae aparaat ühendatud massispektromeetritega. Selliste spektromeetrite ülesanne on suurendada kromatograafilise eraldamise usaldusväärsust, kuna need võimaldavad lisaks nende kvantifitseerimisele kinnitada ka eraldatud ainete identiteeti.
Ainete identifitseerimine kromatograafia abil oli raskem ilma massispektromeetrita, nagu seda tehti arvestades põhimõtteliselt retentsiooniaega, midagi, mis ei ole ühendile spetsiifiline (teistel ühenditel võib olla sama aeg säilitamine).
Vaadake allpool Clae seadet. Ülaltoodud pudelid koosnevad liikuvast faasist. Allpool on kõrgsurvepump ja statsionaarse faasi kolonn. Selle otsas on detektor.
Gaaskromatograafias (GC) kasutatakse a gaas inertne tõmbamine, nagu väärisgaas või lämmastik kui liikuv faas. Statsionaarne faas võib olla tahke või mittelenduv vedelik. Eraldatavad komponendid koosnevad lenduvatest gaasidest või vedelikest.
Kolonn on kapillaar, läbimõõduga alla 1 millimeetri, kuid pika pikkusega, vahemikus 25–30 meetrit. A tehnika võimaldab eraldada samast proovist kümneid aineid. Nagu Clae, on ka tavaline, et massispektromeeter ühendatakse GC-seadmega.
Allpool on gaaskromatograafiaaparaadi kolmemõõtmeline kujutis. Kandegaas on silindris, samal ajal kui proov süstitakse läbi süstla. Keritud roheline toru koosneb kolonnist, mis on ühendatud detektoriga.
Lahendas kromatograafia ülesandeid
küsimus 1
(Uerj 2018) Kromatograafia on meetod orgaaniliste ainete eraldamiseks nende molekulide polaarsuse kaudu. Oletame, et looduslikku värvainet analüüsiti selle tehnikaga ja selle koostis sisaldab järgmisi aineid:
Pärast kromatograafilist eraldamist jagati värvimolekulid kahte etappi: esimeses identifitseeriti polaarsete rühmadega molekulid; teises mittepolaarne molekul.
Teises faasis esinevat ainet tähistab:
(SEAL
(B) II
(C)III
(D) IV
Vastus: A-täht.
Mittepolaarne molekul on see, millel on kõige vähem molekule aatomid või väga elektronegatiivsete aatomitega rühmad. Sel juhul on sellele kriteeriumile kõige paremini vastav molekul I molekul.
küsimus 2
(Enem 2017) Paberkromatograafia on eraldusmeetod, mis põhineb segu komponentide erineval migratsioonil kahe segunematu faasi vahel. Proovikomponendid eraldatakse paberil liikuva statsionaarse faasi ja liikuva faasi vahel. Statsionaarne faas koosneb praktiliselt puhtast tselluloosist, mis suudab absorbeerida kuni 22% vett. See on neeldunud vesi, mis töötab vedela statsionaarse faasina ja interakteerub liikuva faasiga, ka vedela (vedelik-vedelik vahesein). Komponendid, mis on võimelised moodustama statsionaarse faasiga tugevamaid molekulidevahelisi interaktsioone, migreeruvad aeglasemalt.
Paprikatest saadud taimeekstrakti komponentide eraldamisel kasutati liikuva faasina heksaani segu 5% (maht/maht) atsetooniga. Oletame, et see ekstrakt sisaldab esindatud aineid.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Paprika pigmentide analüüs paberkromatograafiaga. Uus keemia koolis, n. 29. august 2008 (kohandatud).
Aine segus, mis migreerub kõige aeglasemalt, on (a)
A) lükopeen.
B) α-karoteen.
C) γ-karoteen.
D) kapsorubiin.
E) α-krüptoksantiin.
Vastus: D-täht.
Molekul, millel on suurem koostoime tselluloosiga (statsionaarne faas ja polaarne iseloom, kuna selles on 22% vett), migreerub aeglasemalt. Seega on molekulide hulgas kõige suurema polaarse iseloomuga kapsorubiin, kuna sellel on suurem arv aatomeid või aatomirühmi, millel on kõrge elektronegatiivsus.
Autor Stefano Araujo Novais
Keemia õpetaja