2.2B: Загальна теорія розділення

  • Внесок Лізи Ніколс
  • Професор (хімія) в коледжі Бат

Основні хроматографічні методи (тонкошарова хроматографія, колонкова хроматографія та газова хроматографія) дотримуються однакових загальних принципів з точки зору того, як вони здатні розділяти суміші.

загальна

У всіх хроматографічних методах зразок спочатку наносять на нерухомий матеріал, який або поглинає або адсорбує зразок: адсорбція - це коли молекули або іони у зразку прилипають до поверхні, тоді як абсорбція - це коли частинки зразка проникають у внутрішню частину іншого матеріалу. Паперовий рушник поглинає воду, оскільки молекули води утворюють міжмолекулярні сили (в даному випадку водневі зв’язки) з целюлозою в паперовому рушнику. При хроматографії зразок зазвичай адсорбується на поверхні і може утворювати різноманітні міжмолекулярні сили з цією поверхнею.

Після адсорбції зразок піддають дії рідини або газу, що рухаються в одному напрямку. Зразок може подолати свої міжмолекулярні сили за допомогою нерухомої поверхні і перейти в рухомий матеріал через деяке притягання або достатню теплову енергію. Пізніше зразок буде ресорбуватися до нерухомого матеріалу та переходити між цими двома матеріалами в постійній рівновазі (рівняння \ ref). Якщо має бути якесь розділення між компонентами суміші, надзвичайно важливо, щоб у процесі було багато рівноважних "етапів" (узагальнено на рисунку 2.3).

Матеріал, на якому адсорбується зразок, називається "стаціонарна фаза"тому що він зберігає положення зразка. Рухомий матеріал називається"мобільна фаза"тому що це може призвести до переміщення зразка з початкового положення.

Рисунок 2.3: Загальна послідовність хроматографії для сполуки X: а) Адсорбція, б) Вплив рухомої фази, в) Зразок Х порушує приєднання до нерухомої фази, г) Рух з рухомою фазою, е) Повторне приєднання до нерухомої фази. Етапи c-e є рівноважними кроками і постійно повторюються.

Основний принцип, який дозволяє хроматографії відокремлювати компоненти суміші, полягає в тому, що компоненти витрачають різну кількість часу, взаємодіючи зі стаціонарною та рухомою фазами. З'єднання, яке проводить велику кількість часу на мобільному пристрої, швидко відійде від свого початкового місця розташування та відокремиться від з'єднання, яке проводить більшу кількість часу нерухомо. Основним принципом, який визначає кількість часу, проведеного у фазах, є сила міжмолекулярних сил досвідчений на кожній фазі. Якщо сполука має сильні міжмолекулярні сили зі стаціонарною фазою, вона залишатиметься адсорбованою довший час, ніж сполука, що має слабкіші міжмолекулярні сили. Це змушує сполуки з різною силою міжмолекулярних сил рухатися з різною швидкістю.

Як ці загальні ідеї застосовуються до кожної хроматографічної техніки (тонкошарова хроматографія, колонкова хроматографія та газова хроматографія), буде детально пояснено у кожному розділі.

Вкладач

Ліза Ніколс (Громадський коледж Батта). Лабораторна техніка органічної хімії ліцензована за ліцензією Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Повний текст доступний в Інтернеті.