EN kromatografi er en separasjonsteknikk der stoffer separeres i henhold til deres affinitet for to tilstedeværende faser i metoden: en fast fase, kalt stasjonær, og en annen mobil fase, som flyter til et bestemt punkt i system. En slik mye brukt teknikk tillater også identifikasjon og isolering av stoffer tilstede kl blanding.
Det er i utgangspunktet to typer av denne teknikken: i et tynt lag og i en kolonne. Innen kolonnekromatografi er mer moderne teknikker, som høyytelses væskekromatografi (Clae) og gasskromatografi. Begge har vært mye brukt i separasjonsmetoder og komponentidentifikasjon i kjemisk industri.
Les også: Screening, ventilasjon og magnetisering — teknikker for å separere heterogene blandinger
Sammendrag om kromatografi
Kromatografi er en fysisk metode for å separere blandinger der komponentene er ordnet i en fast fase og en annen mobil fase, som er rettet til et bestemt punkt.
Den faste fasen av kromatografi kalles den stasjonære fasen.
Kromatografi tillater, i tillegg til separering av komponenter, å isolere og identifisere komponenter i blandingen.
For at separasjon skal skje, må den mobile fasen komme i kontakt med den stasjonære fasen. På denne måten separeres komponentene i henhold til deres affinitet med hver fase.
I utgangspunktet er det to typer kromatografi: tynt lag og kolonne.
Kolonnekromatografi kan ha en flytende eller gassformig mobilfase.
Hva brukes kromatografi til?
Kromatografi er en fysisk metode for å separere blandinger der komponentene som skal separeres er fordelt i to distinkte faser, hvorav den ene kalles stasjonær (fast) og den andre kalles mobil, som vil bevege seg i en definert retning. Stoffene, tidligere blandet, vil bli fordelt gjennom disse fasene, noe som viser separasjonen.
denne teknikken ikke bare tillater å skille komponentene i blandingen, men også å isolere og, mange ganger, identifisere komponenter som tilhører blandingen. Noen ganger er separasjonen gjort ved kromatografi ikke mulig å utføre med en annen metode, og derfor er den vist som en teknikk med bred bruk i flere grener av vitenskap.
Hvordan foregår kromatografi?
Selv om det er mange typer kromatografi, er hver kromatografisk teknikk basert på prinsippet om selektiv oppbevaring. I dette tilfellet påføres blandingen på den stasjonære fasen, og deretter plasseres den mobile fasen. Ved kontakt drar den mobile fasen komponentene, og på grunn av de ulike affinitetene som stoffene i blandingen har med den stasjonære fasen, oppnås en separasjon. Det vil si at komponentene i blandingen som har større affinitet med den mobile fasen vil bli båret av denne med større mobilitet, mens de med lavere affinitet til mobilfasen vil ha lav mobilitet.
På bildet ovenfor er den mobile fasen sammensatt av et flytende løsningsmiddel, som stiger ved kapillaritet i en rolle, som spiller rollen som stasjonær fase. Prøven, etter interaksjon med løsningsmidlet, separeres. Jo mer komponenten beveger seg, jo større interaksjon med den mobile fasen.
Den stasjonære fasen kan bestå av et fast stoff eller en væske fiksert i et fast stoff eller en gel, som tillater kolonnepakking eller ved distribusjon i en film, et glass eller en blad. Den mobile fasen består av en væske, som kan være flytende eller gassformig.
Les også: Magnetisk separasjon, enkel destillasjon og fordampning — teknikker for å isolere komponenter
Typer kromatografi
I utgangspunktet, Det finnes to typer kromatografi: Tynnlagskromatografi (TLC) og kolonnekromatografi. Flere detaljer om begge vil bli listet opp nedenfor.
tynnsjiktskromatografi
Også kalt plankromatografi, I denne modusen blir den stasjonære fasen adsorbert på en flat overflate.. Blant fordelene er lave kostnader, hastighet i separasjon, samt enkel repetisjon, utførelse og forståelse.
Generelt består den stasjonære fasen av en polar adsorbent (som silika, alumina, cellulose og polyamid), som fester seg til overflaten av en plate (oftest glass). Det er imidlertid allerede kommersialisering av ferdige plater, der adsorbentmaterialet er festet til andre materialer, som f.eks. aluminium, som resulterer i et mer jevnt materiale med forskjellige tykkelser, noe som sikrer en mer tilfredsstillende separasjon.
Siden den stasjonære fasen er polar i naturen, er det interessant at den mobile fasen har en antagonistisk karakter, det vil si upolar eller svært lite polar. Valget av mobilfasen er imidlertid ikke veldig enkelt, og krever tidligere analyser for å ha en god separasjon av komponentene.
Nedenfor har vi resultatet av en tynnsjiktskromatografi. Legg merke til de separate komponentene over hele linja. Den som gikk en kortere vei har større tilhørighet til den stasjonære fasen.
kolonnekromatografi
I så fall, den stasjonære fasen er plassert i et sylindrisk rør. Rørdiameteren vil avhenge av den tekniske strengheten som skal tas i bruk i separasjonen. Den mobile fasen, også kalt elueringsmiddel, passerer gjennom den stasjonære fasen og kan være i flytende eller gassform. Når den forlater kolonnen, kalles eluenten eluat.
I denne teknikken påføres prøven på toppen av kolonnen. Den mobile fasen kan plasseres på to måter: å danne en pasta med den stasjonære fasen, som er kjent som våt kolonnefylling, eller direkte påføring på prøven, som er kjent som våt kolonnefylling. tørr måte. Den første komponenten som når bunnen av kolonnen (som eluerer først) er den med høyest affinitet for den mobile fasen.
Innen kolonnekromatografi med flytende elueringsmiddel, det er såkalt høyytelses væskekromatografi (Clae, eller HPLC, som kommer fra engelsk høyytelses væskekromatografi). Hos Clae brukes metalliske søyler, i tillegg til høy trykk om mobilfasen og temperaturer litt over omgivelsestemperaturen. I det siste har Claes apparat blitt koblet sammen med massespektrometre. Slike spektrometre har som funksjon å øke påliteligheten til den kromatografiske separasjonen, da de tillater bekreftelse av identiteten til de separerte stoffene, i tillegg til å kvantifisere dem.
Identifikasjon av stoffer ved kromatografi var vanskeligere uten bruk av et massespektrometer, slik det ble gjort med tanke på retensjonstiden, noe som ikke er spesifikt for en forbindelse (andre forbindelser kan ha samme tid bevaring).
Se et Clae-apparat nedenfor. Flaskene ovenfor består av den mobile fasen. På nivåene under er høytrykkspumpen og den stasjonære fasekolonnen. På enden er det en detektor.
Ved gasskromatografi (GC), en gass inert drag, som en edelgass eller nitrogen, som mobil fase. Den stasjonære fasen kan være en fast eller en ikke-flyktig væske. Komponentene som skal separeres består av flyktige gasser eller væsker.
Kolonnen er en kapillær, med en diameter på mindre enn 1 millimeter, men med en lang lengde, i området 25 til 30 meter. EN teknikken tillater separasjon av dusinvis av stoffer fra samme prøve. I likhet med Clae er det også vanlig at et massespektrometer kobles til en GC-enhet.
Nedenfor er en tredimensjonal representasjon av et gasskromatografiapparat. Bæregassen er i sylinderen, mens prøven injiseres gjennom sprøyten. Det kveilte grønne røret består av søylen, som er koblet til en detektor.
Løste øvelser om kromatografi
Spørsmål 1
(Uerj 2018) Kromatografi er en teknikk for å separere organiske stoffer gjennom polariteten til molekylene deres. Anta at et naturlig fargestoff ble analysert med denne teknikken, og at dets sammensetning har følgende stoffer:
Etter kromatografisk separasjon ble fargestoffmolekylene delt inn i to trinn: i det første ble molekyler med polare grupper identifisert; i det andre, det upolare molekylet.
Stoffet som er tilstede i den andre fasen er indikert med:
(DER
(B) II
(C) III
(D) IV
Svar: Bokstav A.
Et ikke-polart molekyl er det med minst antall atomer eller grupper med veldig elektronegative atomer. I dette tilfellet er det molekylet som best oppfyller dette kriteriet molekyl I.
spørsmål 2
(Enem 2017) Papirkromatografi er en separasjonsmetode basert på differensiell migrering av komponentene i en blanding mellom to ikke-blandbare faser. Prøvekomponentene separeres mellom den stasjonære fasen og den mobile fasen som beveger seg på papiret. Den stasjonære fasen består av tilnærmet ren cellulose, som kan absorbere opptil 22 % vann. Det er det absorberte vannet som fungerer som en flytende stasjonær fase og som samhandler med den mobile fasen, også flytende (væske-væske skillevegg). Komponenter som er i stand til å danne sterkere intermolekylære interaksjoner med den stasjonære fasen migrerer saktere.
En blanding av heksan med 5 % (V/V) aceton ble brukt som en mobil fase i separasjonen av komponentene i et planteekstrakt oppnådd fra paprika. Anta at dette ekstraktet inneholder de representerte stoffene.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Analyse av pepperpigmenter ved papirkromatografi. Ny kjemi på skolen, n. 29, aug. 2008 (tilpasset).
Stoffet i blandingen som migrerer langsommest er (a)
A) lykopen.
B) α-karoten.
C) y-karoten.
D) kapsorubin.
E) a-kryptoksantin.
Svar: Bokstav D.
Molekylet som har større interaksjon med cellulose (stasjonær fase og polar karakter, siden det har 22 % vann) vil migrere saktere. Blant molekylene er således kapsorubin den med størst polar karakter, siden den har et større antall atomer eller grupper av atomer med høy elektronegativitet.
Av Stefano Araujo Novais
Kjemilærer
