A chromatografia je separačná technika, pri ktorej sa látky oddeľujú podľa ich afinity k dvom prítomným fázam v metóde: pevná fáza, nazývaná stacionárna, a ďalšia mobilná fáza, ktorá prúdi do špecifického bodu v systém. Takáto široko používaná technika tiež umožňuje identifikáciu a izoláciu látok prítomný v zmes.
V zásade existujú dva typy tejto techniky: v tenkej vrstve a v stĺpci. V rámci stĺpcovej chromatografie sú modernejšie techniky, ako je vysokoúčinná kvapalinová chromatografia (Clae) a plynová chromatografia. Obe boli široko používané v separačné metódy a identifikácia komponentov v chemickom priemysle.
Prečítajte si tiež: Screening, ventilácia a magnetizácia — techniky na oddeľovanie heterogénnych zmesí
Zhrnutie o chromatografii
Chromatografia je fyzikálna metóda delenia zmesí, pri ktorej sú zložky usporiadané do pevnej fázy a ďalšej mobilnej fázy, ktorá smeruje do konkrétneho bodu.
Fixná fáza chromatografie sa nazýva stacionárna fáza.
Chromatografia umožňuje okrem separácie zložiek izolovať a identifikovať zložky zmesi.
Aby došlo k separácii, mobilná fáza sa musí dostať do kontaktu so stacionárnou fázou. Týmto spôsobom sú zložky oddelené podľa ich afinity s každou fázou.
V zásade existujú dva typy chromatografie: tenkovrstvová a stĺpcová.
Kolónová chromatografia môže mať kvapalnú alebo plynnú mobilnú fázu.
Na čo sa používa chromatografia?
Chromatografia je a fyzikálny spôsob oddeľovania zmesí v ktorej sú zložky, ktoré sa majú oddeliť, rozdelené v dvoch odlišných fázach, z ktorých jedna sa nazýva stacionárna (pevná) a druhá sa nazýva mobilná, ktoré sa budú pohybovať definovaným smerom. Látky, ktoré boli predtým zmiešané, budú distribuované cez tieto fázy, čo demonštruje oddelenie.
túto techniku umožňuje nielen oddeliť zložky zmesi, ale aj izolovať a mnohokrát identifikuje zložky patriace do zmesi. Niekedy nie je možné vykonať separáciu pomocou chromatografie inou metódou, a preto sa ukazuje ako technika so širokým využitím v niekoľkých odvetviach veda.
Ako prebieha chromatografia?
Hoci existuje veľa typov chromatografie, každá chromatografická technika je taká založené na princípe selektívneho uchovávania. V tomto prípade sa zmes aplikuje na stacionárnu fázu a následne sa umiestni mobilná fáza. Pri kontakte mobilná fáza ťahá zložky a vďaka rôznym afinitám, ktoré majú látky v zmesi k stacionárnej fáze, dochádza k separácii. To znamená, že zložky zmesi, ktoré majú väčšiu afinitu k mobilnej fáze, budú týmto prenášané s väčšou mobilitou, zatiaľ čo tie s nižšou afinitou k mobilnej fáze budú mať nízku mobilitu.
Na obrázku vyššie je mobilná fáza zložená z kvapalného rozpúšťadla, ktoré vzlína v úlohe, ktorá hrá úlohu stacionárnej fázy. Vzorka sa po interakcii s rozpúšťadlom oddelí. Čím viac komponent prechádza, tým väčšia je jeho interakcia s mobilnou fázou.
Stacionárna fáza môže pozostávať z pevnej látky alebo kvapaliny fixovanej v pevnej alebo gélovej forme, umožňujúce plnenie kolóny alebo distribúciu vo fólii, skle alebo a čepeľ. Mobilná fáza pozostáva z tekutiny, ktorá môže byť kvapalná alebo plynná.
Prečítajte si tiež: Magnetická separácia, jednoduchá destilácia a odparovanie – techniky izolácie komponentov
Typy chromatografie
v podstate Existujú dva typy chromatografie: Chromatografia na tenkej vrstve (TLC) a kolónová chromatografia. Ďalšie podrobnosti o oboch budú uvedené nižšie.
chromatografia na tenkej vrstve
Tiež sa nazýva planárna chromatografia, V tomto režime sa stacionárna fáza adsorbuje na rovný povrch.. Medzi jeho výhody patrí nízka cena, rýchlosť separácie, ako aj jednoduchosť opakovania, vykonávania a pochopenia.
Vo všeobecnosti sa stacionárna fáza skladá z polárneho adsorbentu (ako je oxid kremičitý, oxid hlinitý, celulóza a polyamid), ktorý priľne k povrchu platne (najčastejšie skla). Existuje však už komercializácia hotových dosiek, v ktorých je adsorpčný materiál pripevnený k iným materiálom, ako napr. hliník, čo vedie k rovnomernejšiemu materiálu s rôznymi hrúbkami, čo zaisťuje uspokojivejšie oddelenie.
Keďže stacionárna fáza je polárneho charakteru, je zaujímavé, že mobilná fáza má antagonistický charakter, teda nepolárna alebo veľmi málo polárna. Výber mobilnej fázy však nie je príliš jednoduchý a vyžaduje si predchádzajúce analýzy, aby bola dosiahnutá dobrá separácia zložiek.
Nižšie uvádzame výsledok tenkovrstvovej chromatografie. Všimnite si samostatné komponenty na celej doske. Ten, ktorý prešiel kratšou dráhou, má väčšiu afinitu k stacionárnej fáze.
kolónová chromatografia
V tom prípade, stacionárna fáza je umiestnená vo valcovej trubici. Priemer rúrky bude závisieť od technickej náročnosti, ktorá sa má prijať pri separácii. Mobilná fáza, tiež nazývaná eluent, prechádza cez stacionárnu fázu a môže byť v kvapalnom alebo plynnom stave. Pri výstupe z kolóny sa eluent nazýva eluát.
Pri tejto technike sa vzorka aplikuje na hornú časť kolóny. Mobilná fáza môže byť umiestnená dvoma spôsobmi: vytvorením pasty so stacionárnou fázou, ktorá je známa ako mokré plnenie kolóny alebo priama aplikácia na vzorku, ktorá je známa ako mokré plnenie kolóny. suchou cestou. Prvá zložka, ktorá dosiahne dno kolóny (ktorá sa eluuje ako prvá), je zložka s najvyššou afinitou k mobilnej fáze.
V rámci stĺpcovej chromatografie s kvapalným eluentom existuje takzvaná vysokoúčinná kvapalinová chromatografia (Clae alebo HPLC, ktorý pochádza z angl vysokoúčinná kvapalinová chromatografia). V Clae sa okrem vysokých používajú aj kovové stĺpy tlakov o mobilnej fáze a teploty mierne nad teplotou okolia. V poslednej dobe bol Claeov prístroj spojený s hmotnostnými spektrometrami. Takéto spektrometre majú funkciu zvýšenia spoľahlivosti chromatografickej separácie, pretože okrem ich kvantifikácie umožňujú potvrdiť identitu separovaných látok.
Identifikácia látok pomocou chromatografie bola ťažšia bez použitia hmotnostného spektrometra, ako sa to robilo berúc do úvahy v podstate retenčný čas, niečo, čo nie je špecifické pre zlúčeninu (iné zlúčeniny môžu mať rovnaký čas retencia).
Pozrite si prístroj Clae nižšie. Fľaše uvedené vyššie pozostávajú z mobilnej fázy. Na úrovniach nižšie sú vysokotlakové čerpadlo a kolóna so stacionárnou fázou. Na konci je detektor.
V plynovej chromatografii (GC) a plynu inertný ťah, ako vzácny plyn alebo dusík ako mobilná fáza. Stacionárna fáza môže byť pevná látka alebo neprchavá kvapalina. Zložky, ktoré sa majú oddeliť, pozostávajú z prchavých plynov alebo kvapalín.
Stĺpec je kapilára s priemerom menším ako 1 milimeter, ale s dlhou dĺžkou v rozmedzí 25 až 30 metrov. A umožňuje separáciu desiatok látok z tej istej vzorky. Rovnako ako Clae je tiež bežné, že hmotnostný spektrometer je spojený s GC zariadením.
Nižšie je trojrozmerné znázornenie prístroja na plynovú chromatografiu. Nosný plyn je vo valci, zatiaľ čo vzorka sa vstrekuje cez injekčnú striekačku. Zvinutá zelená trubica pozostáva zo stĺpca, ktorý je pripojený k detektoru.
Vyriešené cvičenia z chromatografie
Otázka 1
(Uerj 2018) Chromatografia je technika na separáciu organických látok prostredníctvom polarity ich molekúl. Predpokladajme, že prírodné farbivo bolo analyzované touto technikou a že jeho zloženie obsahuje tieto látky:
Po chromatografickej separácii boli molekuly farbiva rozdelené do dvoch stupňov: v prvom boli identifikované molekuly s polárnymi skupinami; v druhej nepolárna molekula.
Látka prítomná v druhej fáze je označená:
(TAM
(B) II
(C)III
(D) IV
Odpoveď: Písmeno A.
Nepolárna molekula je tá, ktorá má najmenší počet atómov alebo skupiny s veľmi elektronegatívnymi atómami. V tomto prípade molekula, ktorá najlepšie spĺňa toto kritérium, je molekula I.
otázka 2
(Enem 2017) Papierová chromatografia je separačná metóda založená na diferenciálnej migrácii zložiek zmesi medzi dvoma nemiešateľnými fázami. Zložky vzorky sú oddelené medzi stacionárnou fázou a mobilnou fázou pohybujúcou sa po papieri. Stacionárna fáza pozostáva z prakticky čistej celulózy, ktorá dokáže absorbovať až 22 % vody. Je to absorbovaná voda, ktorá funguje ako kvapalná stacionárna fáza a ktorá interaguje s mobilnou fázou, tiež kvapalnou (rozdelenie kvapalina-kvapalina). Komponenty schopné vytvárať silnejšie intermolekulárne interakcie so stacionárnou fázou migrujú pomalšie.
Zmes hexánu s 5 % (V/V) acetónu bola použitá ako mobilná fáza pri separácii zložiek rastlinného extraktu získaného z papriky. Predpokladajme, že tento extrakt obsahuje zastúpené látky.
RIBEIRO, N. M.; Mníšky, C. R. Analýza pigmentov papriky papierovou chromatografiou. Nová chémia v škole, n. 29, august 2008 (upravené).
Látka v zmesi, ktorá migruje najpomalšie, je (a)
A) lykopén.
B) a-karotén.
C) y-karotén.
D) kapsorubín.
E) a-kryptoxantín.
Odpoveď: Písmeno D.
Molekula, ktorá má väčšiu interakciu s celulózou (stacionárna fáza a polárny charakter, keďže má 22 % vody), bude migrovať pomalšie. Spomedzi molekúl má teda najväčší polárny charakter kapsorubín, pretože má väčší počet atómov alebo skupín atómov s vysokým elektronegativita.
Autor: Stefano Araujo Novais
Učiteľ chémie