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Eine Lösung ist eine homogene Mischung von mindestens zwei Substanzen. Wenn Chemiker feststellen müssen, welche Komponenten in einer Lösung oder einem anderen Gemisch vorhanden sind, wenden sie häufig eine als Chromatographie bezeichnete Technik an. Die Chromatographie ist ein Verfahren, bei dem die Bestandteile eines Gemisches auseinandergezogen werden, damit sie identifiziert werden können. Dies ist eine gängige Technik, die in der Forschung sowie in anderen Branchen wie der Medizin und der Forensik eingesetzt wird. Es gibt verschiedene Arten der Chromatographie, die jedoch alle nach denselben chemischen Prinzipien funktionieren.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Chromatographie ist ein wissenschaftlicher Prozess, bei dem die Komponenten einer Lösung oder eines anderen Gemisches auseinandergezogen werden, damit sie identifiziert werden können. Viele verschiedene Materialien werden verwendet, um dies zu erreichen, aber jede Art von Chromatographie umfasst ein "stationäres Phasen" -Material, das sich nicht bewegt, und ein "mobiles Phasen" -Material, das sich an der stationären Phase vorbei bewegt und die Lösung mit sich führt. Aufgrund ihrer molekularen Eigenschaften bewegen sich einige Chemikalien in der Lösung weiter mit der stationären Phase als andere. Sobald sie ausgebreitet sind, können die Chemikalien anhand der zurückgelegten Strecke und ihrer individuellen Eigenschaften identifiziert werden.
Papierchromatographie
Ein einfacher Weg, um zu verstehen, wie die Chromatographie die Teile einer Lösung trennt, besteht darin, sich darüber Gedanken zu machen, was passiert, wenn ein Stück Papier, auf dem geschrieben ist, nass wird. Die Tinte verteilt sich streifenförmig auf dem Papier. Jeder hat Erfahrung mit dieser ungewollten Version der Papierchromatographie. Die Lösung ist die Tinte, und die Chemikalien in der Tinte trennen sich, wenn das Papier nass wird. Dieselbe Methode wird verwendet, um Chemikalien in anderen Lösungen als Tinte abzutrennen.
Bei dieser Methode wird ganz unten eine Bleistiftlinie horizontal über das Papier gezogen und ein Punkt der zu testenden Lösung hinzugefügt. Wenn es trocknet, wird das Papier senkrecht über eine Schüssel gehängt. Es wird genügend flüssiges Lösungsmittel in die Schüssel gegeben, um den Boden des Papiers zu erreichen, nicht jedoch die Bleistiftlinie. Das Lösungsmittel beginnt, auf das Papier zu klettern, und wenn es den Punkt der Lösung erreicht, beginnt es, die Chemikalien in der Lösung mit sich zu führen. In der Papierchromatographie ist das Papier das Element des Experiments, das stillsteht. Daher wird es als „stationäre Phase“ bezeichnet. Das Lösungsmittel bewegt sich auf dem Papier und bringt die zu testende Lösung mit, sodass das Lösungsmittel als „mobil“ bezeichnet wird Phase."
Adsorption
Moleküle sowohl im Lösungsmittel als auch in der Lösung interagieren mit den Molekülen im Papier. Sie bleiben vorübergehend auf der Oberfläche des Papiers hängen, was als Adsorption bezeichnet wird. Im Gegensatz zur Absorption ist die Adsorption nicht permanent. Schließlich lösen sich die Moleküle und klettern weiter auf das Papier, aber die Moleküle in jeder chemischen Komponente verbinden sich unterschiedlich mit den Molekülen im Papier. Einige lösen sich schneller und bewegen sich schneller auf dem Papier als die Moleküle der anderen Chemikalien. Wenn das Lösungsmittel fast das obere Ende des Papiers erreicht hat, wird eine Bleistiftlinie gezeichnet, um seine Position zu markieren, bevor es verdampft. Die Positionen der chemischen Punkte, die von der ursprünglichen Lösung getrennt wurden, sind ebenfalls markiert.
Wenn die Chemikalien farblos sind, können sie durch andere Techniken sichtbar gemacht werden, z. B. durch Bestrahlen des Papiers mit ultraviolettem Licht, um die Punkte anzuzeigen, oder durch Versprühen einer Chemikalie, die mit den Punkten reagiert und ihnen Farbe verleiht. Manchmal wird die Entfernung, die jeder Punkt zurückgelegt hat, relativ zu der Entfernung gemessen, die das Lösungsmittel zurückgelegt hat. Dieses Verhältnis wird als Retentionsfaktor oder R bezeichnetf Wert. Es ist nützlich, um die Komponenten eines Gemisches zu identifizieren, da das Rf Wert kann mit denen bekannter Chemikalien verglichen werden.
Prinzipien der Chromatographie
Die Papierchromatographie ist nur eine Art der Chromatographie. In anderen Formen der Chromatographie kann die stationäre Phase eine Reihe anderer Materialien sein, wie eine Glas- oder Aluminiumplatte, die mit einer Flüssigkeit beschichtet ist, ein mit Flüssigkeit gefülltes Gefäß oder eine Säule, die mit festen Partikeln wie Siliciumdioxidkristallen gefüllt ist. Die mobile Phase ist möglicherweise nicht einmal ein flüssiges Lösungsmittel, sondern ein gasförmiges „Elutionsmittel“. Bei der gesamten Chromatographie wird dasselbe mit vielen verschiedenen Materialien und Techniken erreicht - eine mobile Phase wird über oder durch eine stationäre Phase bewegt. Die Lösung wird in ihre Bestandteile unterteilt, je nachdem, wie viel sich jeder Teil der Lösung in der mobilen Phase auflöst und mitgeführt wird und wie viel an der stationären Phase des Adsorptionsmittels haftet und sich verlangsamt.