A kromatografia on erotustekniikka, jossa aineet erotetaan niiden affiniteetin mukaan kahteen läsnä olevaan faasiin menetelmässä: kiinteä vaihe, jota kutsutaan kiinteäksi, ja toinen liikkuva vaihe, joka virtaa tiettyyn pisteeseen järjestelmä. Tällainen laajalti käytetty tekniikka mahdollistaa myös niiden tunnistamisen ja eristämisen aineet läsnä klo seos.
Tätä tekniikkaa on periaatteessa kahta tyyppiä: ohut kerros ja pylväs. Pylväskromatografiassa on nykyaikaisempia tekniikoita, kuten korkean erotuskyvyn nestekromatografia (Clae) ja kaasukromatografia. Molempia on käytetty laajalti mm erotusmenetelmiä ja komponenttien tunnistaminen kemianteollisuudessa.
Lue myös: Seulonta, tuuletus ja magnetointi – tekniikat heterogeenisten seosten erottamiseksi
Yhteenveto kromatografiasta
Kromatografia on fysikaalinen menetelmä seosten erottamiseksi, jossa komponentit on järjestetty kiinteään faasiin ja toiseen liikkuvaan faasiin, joka on suunnattu tiettyyn pisteeseen.
Kromatografian kiinteää faasia kutsutaan stationäärifaasiksi.
Kromatografia mahdollistaa komponenttien erottamisen lisäksi seoksen komponenttien eristämisen ja tunnistamisen.
Jotta erottuminen tapahtuisi, liikkuvan faasin on jouduttava kosketukseen kiinteän faasin kanssa. Tällä tavalla komponentit erotetaan kunkin faasin affiniteetin mukaan.
Pohjimmiltaan on olemassa kahden tyyppistä kromatografiaa: ohutkerros- ja pylväskromatografia.
Pylväskromatografiassa voi olla nestemäinen tai kaasumainen liikkuva faasi.
Mihin kromatografiaa käytetään?
Kromatografia on a fysikaalinen menetelmä seosten erottamiseksi jossa erotettavat komponentit on jaettu kahteen erilliseen vaiheeseen, joista toista kutsutaan kiinteäksi (kiinteäksi) ja toista mobiiliksi, joka liikkuu määrättyyn suuntaan. Aiemmin sekoitetut aineet jakautuvat näiden faasien läpi, mikä osoittaa erottumisen.
tätä tekniikkaa ei vain mahdollista seoksen komponenttien erottamista, vaan myös eristämistä ja monta kertaa tunnistaa seokseen kuuluvat komponentit. Joskus kromatografialla tehtyä erotusta ei voida suorittaa toisella menetelmällä ja siksi se on esitetty laajalti käytössä olevana tekniikana useilla eri osa-alueilla. tiede.
Miten kromatografia tapahtuu?
Vaikka kromatografiatyyppejä on monia, jokainen kromatografinen tekniikka on perustuu valikoivan säilyttämisen periaatteeseen. Tässä tapauksessa seos levitetään kiinteään faasiin ja sen jälkeen sijoitetaan liikkuva faasi. Kosketuksessa liikkuva faasi vetää komponentteja ja seoksessa olevilla aineilla on erilaisia affiniteetteja stationäärifaasiin, jolloin saadaan erottumaan. Toisin sanoen seoksen komponentit, joilla on suurempi affiniteetti liikkuvan faasin kanssa, kulkeutuvat tämän mukana suuremmalla liikkuvuudella, kun taas niillä, joilla on pienempi affiniteetti liikkuvaan faasiin, on alhainen liikkuvuus.
Yllä olevassa kuvassa liikkuva faasi koostuu nestemäisestä liuottimesta, joka nousee kapillaarisuuden vaikutuksesta kiinteän faasin rooliin. Näyte erottuu vuorovaikutuksen jälkeen liuottimen kanssa. Mitä enemmän komponentti kulkee, sitä suurempi on sen vuorovaikutus liikkuvan vaiheen kanssa.
Kiinteä faasi voi koostua kiinteästä aineesta tai nesteestä, joka on kiinnitetty kiinteään aineeseen tai geeliin, mahdollistaa kolonnien pakkaamisen tai jakamisen kalvoon, lasiin tai a terä. Liikkuva faasi koostuu nesteestä, joka voi olla nestemäistä tai kaasumaista.
Lue myös: Magneettinen erotus, yksinkertainen tislaus ja haihdutus – tekniikat komponenttien eristämiseen
Kromatografian tyypit
Pohjimmiltaan, Kromatografiaa on kahta tyyppiä: Ohutkerroskromatografia (TLC) ja pylväskromatografia. Molemmista kerrotaan tarkemmin alla.
ohutkerroskromatografia
Kutsutaan myös tasokromatografiaksi, Tässä tilassa kiinteä faasi adsorboituu tasaiselle pinnalle.. Sen etuja ovat alhaiset kustannukset, erottelun nopeus sekä toiston, toteutuksen ja ymmärtämisen helppous.
Yleensä stationaarifaasi koostuu polaarisesta adsorbentista (kuten piidioksidista, alumiinioksidista, selluloosasta ja polyamidista), joka kiinnittyy levyn (useimmiten lasin) pintaan. Kuitenkin kaupallistetaan jo valmiita levyjä, joissa adsorbenttimateriaali kiinnitetään muihin materiaaleihin, kuten esim. alumiini, mikä johtaa tasaisempaan materiaaliin eripaksuuksilla, mikä varmistaa tyydyttävämmän erottelun.
Koska stationäärinen faasi on luonteeltaan polaarinen, on mielenkiintoista, että liikkuvalla faasilla on antagonistinen luonne, toisin sanoen ei-polaarinen tai hyvin vähän polaarinen. Liikkuvan faasin valinta ei kuitenkaan ole kovin yksinkertaista, mikä vaatii aikaisemmissa analyyseissä hyvää komponenttien erottelua.
Alla on ohutkerroskromatografian tulos. Huomaa erilliset komponentit kautta linjan. Lyhyemmän matkan kulkevalla on suurempi affiniteetti stationaarivaiheen kanssa.
pylväskromatografia
Siinä tapauksessa, paikallaan oleva faasi asetetaan sylinterimäiseen putkeen. Putken halkaisija riippuu erottamisessa käytettävästä teknisestä vaativuudesta. Liikkuva faasi, jota kutsutaan myös eluenttiksi, kulkee stationaarifaasin läpi ja voi olla nestemäisessä tai kaasumaisessa tilassa. Kolonnista poistuessaan eluenttia kutsutaan eluaatiksi.
Tässä tekniikassa näyte levitetään pylvään yläosaan. Liikkuva faasi voidaan sijoittaa kahdella tavalla: muodostamalla tahna kiinteän faasin kanssa, joka tunnetaan nimellä märkäkolonnin täyttö tai suora levitys näytteeseen, joka tunnetaan märkäkolonnin täyttönä. kuivalla tavalla. Ensimmäinen komponentti, joka saavuttaa kolonnin pohjan (joka eluoituu ensin), on se, jolla on suurin affiniteetti liikkuvalle faasille.
Pylväskromatografiassa nestemäisellä eluentilla, on olemassa niin kutsuttu korkean erotuskyvyn nestekromatografia (Clae tai HPLC, joka tulee englannista korkean suorituskyvyn nestekromatografia). Claessa käytetään metallipylväitä korkeiden lisäksi paineita liikkuvasta vaiheesta ja lämpötilat hieman yli ympäristön lämpötilan. Viime aikoina Claen laitteisto on yhdistetty massaspektrometreihin. Tällaisten spektrometrien tehtävänä on lisätä kromatografisen erotuksen luotettavuutta, koska ne mahdollistavat erotettujen aineiden identiteetin vahvistamisen niiden kvantifioinnin lisäksi.
Aineiden tunnistaminen kromatografialla oli vaikeampaa ilman massaspektrometrin käyttöä, kuten tehtiin kun otetaan huomioon pohjimmiltaan retentioaika, jotain, mikä ei ole spesifistä yhdisteelle (muilla yhdisteillä voi olla sama aika säilyttäminen).
Katso Clae-laite alla. Yllä olevat pullot koostuvat liikkuvasta faasista. Alla on korkeapainepumppu ja kiinteän vaiheen kolonni. Lopussa on ilmaisin.
Kaasukromatografiassa (GC) a kaasua inertti veto, kuten a jalokaasu tai typpi liikkuvana faasina. Pysyvä faasi voi olla kiinteää tai haihtumatonta nestettä. Erotettavat komponentit koostuvat haihtuvista kaasuista tai nesteistä.
Pylväs on kapillaari, jonka halkaisija on alle 1 millimetri, mutta pitkä, 25-30 metriä. A tekniikka mahdollistaa kymmenien aineiden erottamisen samasta näytteestä. Kuten Clae, on myös yleistä, että massaspektrometri liitetään GC-laitteeseen.
Alla on kolmiulotteinen esitys kaasukromatografialaitteistosta. Kantokaasu on sylinterissä, kun taas näyte ruiskutetaan ruiskun läpi. Kierretty vihreä putki koostuu kolonnista, joka on yhdistetty ilmaisimeen.
Ratkaistiin harjoituksia kromatografiassa
Kysymys 1
(Uerj 2018) Kromatografia on tekniikka orgaanisten aineiden erottamiseksi niiden molekyylien polaarisuuden kautta. Oletetaan, että luonnollinen väriaine analysoitiin tällä tekniikalla ja että sen koostumuksessa on seuraavat aineet:
Kromatografisen erotuksen jälkeen väriainemolekyylit jaettiin kahteen vaiheeseen: ensimmäisessä tunnistettiin polaarisia ryhmiä sisältävät molekyylit; toisessa ei-polaarinen molekyyli.
Toisessa vaiheessa oleva aine on osoitettu:
(SIINÄ
(B) II
(C)III
(D) IV
Vastaus: A-kirjain.
Ei-polaarinen molekyyli on se, jossa on vähiten niitä atomeja tai ryhmät, joissa on erittäin elektronegatiivisia atomeja. Tässä tapauksessa molekyyli, joka parhaiten täyttää tämän kriteerin, on molekyyli I.
kysymys 2
(Enem 2017) Paperikromatografia on erotusmenetelmä, joka perustuu seoksen komponenttien differentiaaliseen kulkeutumiseen kahden sekoittumattoman faasin välillä. Näytekomponentit erotetaan kiinteän faasin ja paperilla liikkuvan liikkuvan faasin väliin. Kiinteä faasi koostuu käytännöllisesti katsoen puhtaasta selluloosasta, joka voi imeä jopa 22 % vettä. Se on imeytynyt vesi, joka toimii nestemäisenä kiinteänä faasina ja joka on vuorovaikutuksessa liikkuvan faasin, myös nestemäisen, kanssa (neste-neste-osio). Komponentit, jotka pystyvät muodostamaan vahvempia molekyylien välisiä vuorovaikutuksia stationaarifaasin kanssa, kulkeutuvat hitaammin.
Seosta, jossa oli heksaania ja 5 % (V/V) asetonia, käytettiin liikkuvana faasina paprikoista saadun kasviuutteen komponenttien erottamisessa. Oletetaan, että tämä uute sisältää esitetyt aineet.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Pippuripigmenttien analyysi paperikromatografialla. Uusi kemia koulussa, n. 29. elokuuta 2008 (mukautettu).
Seoksen aine, joka kulkeutuu hitain, on (a)
A) lykopeeni.
B) α-karoteeni.
C) y-karoteeni.
D) kapsorubiini.
E) a-kryptoksantiini.
Vastaus: D-kirjain.
Molekyyli, jolla on suurempi vuorovaikutus selluloosan kanssa (stationaarifaasi ja polaarinen luonne, koska siinä on 22 % vettä), kulkeutuu hitaammin. Siten molekyyleistä polaarisin luonne on kapsorubiini, koska siinä on suurempi määrä atomeja tai atomiryhmiä, joilla on korkea elektronegatiivisuus.
Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja