Inhoud
Een oplossing is een homogeen mengsel van ten minste twee stoffen. Wanneer chemici moeten bepalen welke componenten aanwezig zijn in een oplossing of ander mengsel, gebruiken ze vaak een techniek die chromatografie wordt genoemd. Chromatografie is een proces dat de componenten van een mengsel uit elkaar trekt zodat ze kunnen worden geïdentificeerd. Dit is een veel voorkomende techniek die wordt gebruikt in onderzoek, maar ook in andere industrieën zoals geneeskunde en forensisch onderzoek. Er zijn verschillende soorten chromatografie, maar ze werken allemaal vanwege dezelfde chemieprincipes.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Chromatografie is een wetenschappelijk proces dat de componenten van een oplossing of ander mengsel uit elkaar trekt zodat ze kunnen worden geïdentificeerd. Veel verschillende materialen worden gebruikt om dit te bereiken, maar elk type chromatografie omvat een "stationaire fase" materiaal dat niet beweegt en een "mobiele fase" materiaal dat langs de stationaire fase reist en de oplossing met zich meebrengt. Op basis van hun moleculaire eigenschappen zullen sommige chemicaliën in de oplossing verder reizen met de stationaire fase dan andere. Zodra ze zijn verspreid, kunnen de chemicaliën worden geïdentificeerd aan de hand van hoe ver ze zijn gereisd en hun individuele eigenschappen.
Papierchromatografie
Een eenvoudige manier om te begrijpen hoe chromatografie de delen van een oplossing scheidt, is na te denken over wat er gebeurt als een stuk papier met daarop geschreven nat wordt. De inkt verspreidt zich in strepen over het papier. Iedereen heeft ervaring met deze onbedoelde versie van papierchromatografie. De oplossing is de inkt en de chemicaliën in de inkt scheiden zich af wanneer het papier nat wordt. Dezelfde methode wordt gebruikt om chemicaliën in andere oplossingen dan inkt te scheiden.
Bij deze methode wordt een potloodlijn horizontaal over het papier helemaal onderaan getekend en wordt een punt van de te testen oplossing toegevoegd. Wanneer het droogt, wordt het papier verticaal boven een schaal gehangen. Er wordt genoeg vloeibaar oplosmiddel aan de schaal toegevoegd om de onderkant van het papier te bereiken, maar niet de potloodlijn. Het oplosmiddel begint op het papier te klimmen en wanneer het de stip van de oplossing bereikt, begint het de chemicaliën in de oplossing met zich mee te dragen. In papierchromatografie is het papier het element van het experiment dat stil blijft staan, dus het wordt de 'stationaire fase' genoemd. Het oplosmiddel beweegt het papier omhoog, waardoor de te testen oplossing wordt meegenomen, dus het oplosmiddel staat bekend als de 'mobiele fase."
adsorptie
Moleculen in zowel het oplosmiddel als de oplossing werken samen met de moleculen in het papier. Ze komen tijdelijk vast te zitten op het oppervlak van het papier, in een proces dat adsorptie wordt genoemd. In tegenstelling tot absorptie is adsorptie niet permanent. Uiteindelijk breken de moleculen los en blijven het papier klimmen, maar de moleculen in elke chemische component binden zich anders met de moleculen in het papier. Sommige raken sneller vast en reizen sneller door het papier dan de moleculen van de andere chemicaliën. Wanneer het oplosmiddel bijna de bovenkant van het papier heeft bereikt, wordt een potloodlijn getekend om de locatie te markeren voordat het verdampt. De posities van de chemische punten die zich van de oorspronkelijke oplossing afscheiden, zijn ook gemarkeerd.
Als de chemicaliën kleurloos zijn, kunnen andere technieken ze onthullen, zoals stralend ultraviolet licht op het papier om de stippen te laten zien, of een chemische stof spuiten die met de stippen reageert en ze kleur geeft. Soms wordt de afgelegde afstand van elke stip gemeten ten opzichte van de afstand die het oplosmiddel aflegde. Deze verhouding staat bekend als de retentiefactor, of de Rf waarde. Het is handig voor het identificeren van de componenten van een mengsel omdat de Rf waarde kan worden vergeleken met die van bekende chemicaliën.
Principes van chromatografie
Papierchromatografie is slechts één soort chromatografie. In andere vormen van chromatografie kan de stationaire fase een aantal andere materialen zijn, zoals een glasplaat of aluminium bedekt met een vloeistof, een pot gevuld met vloeistof of een kolom gevuld met vaste deeltjes zoals siliciumkristallen. De mobiele fase is misschien niet eens een vloeibaar oplosmiddel, maar een gasvormig 'elutiemiddel'. Alle chromatografie werkt door hetzelfde te doen met veel verschillende materialen en technieken - een mobiele fase wordt over of door een stationaire fase verplaatst. De oplossing wordt gescheiden in zijn componenten op basis van hoeveel elk deel van de oplossing oplost in de mobiele fase en wordt meegevoerd, en hoeveel het zich aan de adsorberende stationaire fase hecht en vertraagt.