A kromatográfia egy olyan elválasztási technika, amelyben az anyagokat két jelen lévő fázishoz való affinitásuk szerint választják el a módszerben: egy fix fázis, úgynevezett stacionárius, és egy másik mozgó fázis, amely egy adott pontra áramlik a rendszerben rendszer. Egy ilyen széles körben alkalmazott technika lehetővé teszi a kórokozók azonosítását és elkülönítését is anyagokat jelen van keverék.
Ennek a technikának alapvetően két típusa van: vékony rétegben és oszlopban. Az oszlopkromatográfián belül vannak olyan modernebb technikák, mint a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (Clae) és a gázkromatográfia. Mindkettőt széles körben használták elválasztási módszerek és alkatrész azonosítás a vegyiparban.
Olvasd el te is: Szűrés, szellőztetés és mágnesezés – technikák heterogén keverékek szétválasztására
Összegzés a kromatográfiáról
A kromatográfia a keverékek elválasztásának olyan fizikai módszere, amelyben a komponensek egy fix fázisban és egy másik mozgó fázisban vannak elrendezve, amely egy meghatározott pontra irányul.
A kromatográfia rögzített fázisát állófázisnak nevezzük.
A kromatográfia a komponensek szétválasztása mellett lehetővé teszi a keverék komponenseinek elkülönítését és azonosítását.
Az elválasztáshoz a mozgó fázisnak érintkezésbe kell kerülnie az állófázissal. Ily módon a komponensek az egyes fázisokhoz való affinitásuk szerint különülnek el.
Alapvetően kétféle kromatográfia létezik: vékonyréteg- és oszlopkromatográfia.
Az oszlopkromatográfiának lehet folyékony vagy gáz halmazállapotú mozgófázisa.
Mire használják a kromatográfiát?
A kromatográfia a keverékek elválasztásának fizikai módszere amelyben a szétválasztandó komponensek két különálló fázisban vannak elosztva, amelyek közül az egyiket stacionernek (fix), a másikat mobilnak nevezzük, amely meghatározott irányban fog mozogni. Az előzőleg összekevert anyagok ezeken a fázisokon keresztül oszlanak el, bizonyítva az elválasztást.
ezt a technikát nem csak a keverék összetevőinek elkülönítését, hanem elkülönítését is lehetővé teszi és sokszor azonosítja a keverékhez tartozó összetevőket. Előfordul, hogy a kromatográfiával végzett elválasztás más módszerrel nem hajtható végre, ezért széles körben elterjedt technikaként mutatkozik be a kutatás számos ágában. tudomány.
Hogyan történik a kromatográfia?
Bár sokféle kromatográfia létezik, minden kromatográfiás technika az a szelektív megtartás elve alapján. Ebben az esetben a keveréket az állófázisra visszük fel, majd ezt követően helyezzük el a mozgó fázist. Amikor érintkezik, a mozgófázis magával ragadja az összetevőket, és a keverékben lévő anyagoknak az állófázishoz való eltérő affinitása miatt elkülönülés jön létre. Ez azt jelenti, hogy a keverék azon komponensei, amelyek nagyobb affinitást mutatnak a mozgófázissal, ezt hordozzák nagyobb mobilitású, míg a mozgékony fázishoz kisebb affinitásúaknak alacsony lesz mobilitás.
A fenti képen a mozgófázis egy folyékony oldószerből áll, amely kapillárissal felemelkedik egy olyan szerepbe, amely az állófázis szerepét tölti be. A minta az oldószerrel való kölcsönhatás után elválik. Minél többet halad át az alkatrész, annál nagyobb a kölcsönhatása a mozgófázissal.
Az állófázis állhat szilárd anyagból vagy szilárd anyagban vagy gélben rögzített folyadékból, lehetővé teszi az oszlopba töltést, vagy filmben, üvegben vagy a penge. A mozgófázis egy folyadékból áll, amely lehet folyékony vagy gáznemű.
Olvass te is: Mágneses elválasztás, egyszerű desztilláció és bepárlás – technikák az összetevők elkülönítésére
A kromatográfia típusai
Alapvetően, A kromatográfiának két típusa van: Vékonyréteg-kromatográfia (TLC) és oszlopkromatográfia. Az alábbiakban mindkettőről további részletek találhatók.
vékonyréteg-kromatográfia
Planáris kromatográfiának is nevezik, Ebben az üzemmódban az állófázis egy sík felületen adszorbeálódik.. Előnyei közé tartozik az alacsony költség, a szétválasztás gyorsasága, valamint a könnyű ismétlés, végrehajtás és megértés.
Általában az állófázis egy poláris adszorbensből áll (például szilícium-dioxid, alumínium-oxid, cellulóz és poliamid), amely egy lemez (leggyakrabban üveg) felületéhez tapad. Azonban már forgalomba kerülnek a kész lemezek, amelyekben az adszorbens anyagot más anyagokhoz, mint pl. alumínium, ami egyenletesebb, eltérő vastagságú anyagot eredményez, ami kielégítőbb elválasztást biztosít.
Mivel az állófázis poláris jellegű, érdekes, hogy a mozgófázis antagonista jellegű, azaz nem poláris vagy nagyon kevés poláris. A mozgófázis kiválasztása azonban nem túl egyszerű, ezért a korábbi elemzések során a komponensek jó szétválasztása szükséges.
Az alábbiakban egy vékonyréteg-kromatográfia eredményét láthatjuk. Figyelje meg a különálló alkatrészeket az alaplapon. Az, amelyik rövidebb utat tett meg, nagyobb affinitást mutat az állófázishoz.
oszlopkromatográfia
Ebben az esetben, az állófázis egy hengeres csőbe kerül. A cső átmérője a szétválasztás során alkalmazandó technikai szigorúságtól függ. A mozgó fázis, más néven eluens, áthalad az állófázison, és lehet folyékony vagy gáz halmazállapotú. Az oszlop elhagyásakor az eluenst eluátumnak nevezzük.
Ennél a technikánál a mintát az oszlop tetejére visszük fel. A mozgófázis kétféleképpen helyezhető el: pasztát képezve az állófázissal, amely ún nedves oszloptöltés, vagy közvetlen felhordás a mintára, amelyet nedves oszloptöltésnek neveznek. száraz módon. Az első komponens, amely az oszlop alját éri el (amelyik először eluálódik), az, amelyik a legnagyobb affinitással rendelkezik a mozgófázishoz.
Folyékony eluenssel végzett oszlopkromatográfián belül, létezik az úgynevezett nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (Clae vagy HPLC, ami az angolból származik nagy teljesítményű folyadékkromatográfia). A Clae-nál fémoszlopokat használnak a magasak mellett nyomások a mozgófázisról és hőmérsékletek valamivel a környezeti hőmérséklet felett. Az utóbbi időben Clae készülékét tömegspektrométerekkel kapcsolták össze. Az ilyen spektrométerek feladata a kromatográfiás elválasztás megbízhatóságának növelése, mivel lehetővé teszik a szétválasztott anyagok azonosságának megerősítését a mennyiségi meghatározásán túl.
Az anyagok kromatográfiás azonosítása nehezebb volt tömegspektrométer használata nélkül, mivel ezt meg is tették alapvetően a retenciós időt figyelembe véve valami, ami nem specifikus egy vegyületre (más vegyületeknek is lehet ugyanilyen ideje visszatartás).
Lásd alább a Clae készüléket. A fenti palackok a mozgó fázisból állnak. Az alábbi szinteken található a nagynyomású szivattyú és az állófázisú oszlop. A végén van egy detektor.
A gázkromatográfiában (GC) a gáz inert húzás, mint a nemesgáz vagy nitrogén, mint mozgófázis. Az állófázis lehet szilárd vagy nem illékony folyadék. A szétválasztandó komponensek illékony gázokból vagy folyadékokból állnak.
Az oszlop egy kapilláris, átmérője kisebb, mint 1 milliméter, de hosszú, 25-30 méteres tartományban. A A technika lehetővé teszi több tucat anyag elkülönítését ugyanabból a mintából. A Clae-hoz hasonlóan az is gyakori, hogy tömegspektrométert GC-eszközhöz kapcsolnak.
Az alábbiakban egy gázkromatográfiás berendezés háromdimenziós ábrázolása látható. A vivőgáz a hengerben van, miközben a mintát a fecskendőn keresztül fecskendezik be. A tekercselt zöld cső egy oszlopból áll, amely egy detektorhoz van csatlakoztatva.
Kromatográfiával kapcsolatos feladatokat oldott meg
1. kérdés
(Uerj 2018) A kromatográfia szerves anyagok elválasztására szolgáló technika molekuláik polaritása révén. Tegyük fel, hogy egy természetes festéket elemeztek ezzel a technikával, és annak összetétele a következő anyagokat tartalmazza:
A kromatográfiás elválasztás után a festékmolekulákat két szakaszra osztottuk: az elsőben a poláris csoportokkal rendelkező molekulákat azonosították; a másodikban a nempoláris molekula.
A második fázisban jelen lévő anyagot a következők jelzik:
(OTT
(B)II
(C)III
(D) IV
Válasz: A betű.
A nem poláris molekula az, amelyikben a legkevesebb atomok vagy nagyon elektronegatív atomokkal rendelkező csoportok. Ebben az esetben ennek a kritériumnak a legjobban megfelelõ molekula az I. molekula.
2. kérdés
(Enem 2017) A papírkromatográfia egy olyan elválasztási módszer, amely két nem elegyedő fázis közötti keverék komponenseinek differenciális migrációján alapul. A mintakomponensek az állófázis és a papíron mozgó mozgófázis között különülnek el. Az állófázis gyakorlatilag tiszta cellulózból áll, amely akár 22% vizet is képes felszívni. Ez az abszorbeált víz, amely folyékony állófázisként működik, és kölcsönhatásba lép a mozgó, szintén folyékony fázissal (folyadék-folyadék partíció). Az állófázissal erősebb intermolekuláris kölcsönhatásokat kialakítani képes komponensek lassabban vándorolnak.
A paprikából nyert növényi kivonat komponenseinek elválasztásánál mozgófázisként hexán és 5 térfogatszázalék aceton keverékét használtuk. Tegyük fel, hogy ez a kivonat tartalmazza az ábrázolt anyagokat.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Paprika pigmentek elemzése papírkromatográfiával. Új kémia az iskolában, n. augusztus 29. 2008 (kiigazított).
A keverékben a leglassabban migráló anyag: (a)
A) likopin.
B) α-karotin.
C) γ-karotin.
D) kapszorubin.
E) α-kriptoxantin.
Válasz: D betű.
Az a molekula, amely nagyobb kölcsönhatásban van a cellulózzal (stacionárius fázis és poláris karakter, mivel 22% vizet tartalmaz), lassabban vándorol. Így a molekulák közül a legnagyobb poláris karakterű a kapsorubin, mivel több atomja vagy atomcsoportja van elektronegativitás.
Írta: Stefano Araujo Novais
Kémia tanár
