NộI Dung
Sắc ký xác định các hóa chất khác nhau dựa trên tính chất và tính di động của các phân tử trong hợp chất được phân tích. Sắc ký cho phép các nhà khoa học tách chất lỏng và khí khác nhau, từ dầu mỏ và DNA đến chất diệp lục và mực bút. Học sinh cũng có thể sử dụng sắc ký cho các thí nghiệm và các dự án thú vị.
Sắc ký được xác định
"Chromat-" xuất phát từ tiếng Hy Lạp "sắc độ", có nghĩa là màu sắc. "-Graphy" xuất phát từ tiếng Latin "-graphia" hoặc "graphein" trong tiếng Hy Lạp và có nghĩa là (viết theo Merriam-Webster) "bằng cách viết (đại diện) hoặc theo một (được chỉ định) có nghĩa hoặc theo một đối tượng (được chỉ định). " Do đó, sắc ký có nghĩa đen là viết hoặc thể hiện bằng màu sắc. Một định nghĩa chính thức hơn từ Merriam-Webster nói rằng sắc ký là "một quá trình trong đó một hỗn hợp hóa học được mang theo bởi một chất lỏng hoặc khí được tách thành các thành phần do sự phân bố khác biệt của các chất hòa tan khi chúng chảy xung quanh hoặc trên một chất lỏng hoặc chất rắn đứng yên giai đoạn."
Giới hạn sắc ký
Sắc ký hoạt động vì sự khác biệt về tính chất của các phân tử trong vật liệu. Một số phân tử, như nước, có cực tính, vì vậy chúng hoạt động như những nam châm nhỏ. Một số phân tử là ion, có nghĩa là các nguyên tử được giữ với nhau bởi sự khác biệt điện tích của chúng, giống như các nam châm nhỏ. Một số phân tử khác nhau về hình dạng và kích thước. Những khác biệt về tính chất phân tử cho phép các nhà khoa học tách các hợp chất thành các phân tử riêng lẻ bằng phương pháp sắc ký.
Sắc ký cũng phụ thuộc vào tính di động của các phân tử. Nói cách khác, khả năng của các phân tử được di chuyển sẽ quyết định liệu sắc ký có hoạt động hay không. Đưa các phân tử vào pha động đòi hỏi phải hòa tan chất trong dung môi hoặc có chất ở giai đoạn lỏng hoặc khí. Nếu sử dụng dung môi, dung môi phụ thuộc vào vật liệu cần tách. Hỗn hợp chất lỏng và khí có thể được đẩy hoặc kéo qua một vật liệu hấp thụ các phân tử khi chúng đi qua. Bất kể vật liệu nào đang được phân tích, để sắc ký hoạt động, vật liệu phải có pha động.
Tại sao sắc ký hoạt động
Mặc dù các kỹ thuật sắc ký khác nhau, tất cả đều phụ thuộc vào sự kết hợp của sự khác biệt phân tử và tính di động của vật liệu. Sắc ký hoạt động bằng cách chuyển vật liệu hòa tan, chất lỏng hoặc khí qua vật liệu lọc. Các phân tử tách thành các lớp khi các phân tử đi qua bộ lọc. Cơ chế phân tách phụ thuộc vào phương pháp lọc, được xác định bởi các loại phân tử được tách. Nhưng cho dù sử dụng phương pháp nào, các phân tử di chuyển với tốc độ khác nhau thông qua bộ lọc, tách các phân tử thành các lớp thường xuất hiện dưới dạng các vạch màu trong vật liệu lọc.
Nói chung, các phân tử lớn hơn hoặc nặng hơn đi qua vật liệu lọc chậm hơn các phân tử nhỏ hơn hoặc nhẹ hơn. Các phân tử tách ra khi chúng di chuyển vì chúng di chuyển với tốc độ khác nhau, rơi ra như trầm tích rơi ra khỏi nước khi khối lượng hoặc năng lượng của nước rơi xuống.
Dự án sắc ký mẫu
Trong khi nhiều bài kiểm tra sắc ký đòi hỏi thiết bị và kỹ thuật đặc biệt, sắc ký có thể được sử dụng trong một số thí nghiệm tại nhà và trường học bằng các vật liệu đơn giản.
Phân tích mực bút
Một minh họa đơn giản về sắc ký sử dụng các bộ lọc cà phê và nhiều loại bút đánh dấu. Nếu bút sử dụng mực tan trong nước, dung môi được sử dụng là nước. Nếu các chất đánh dấu sử dụng mực vĩnh viễn, rượu isopropyl thường hoạt động như một dung môi. Bắt đầu bằng cách làm phẳng một bộ lọc cà phê. Đặt bộ lọc cà phê trên một tấm dùng một lần hoặc vật liệu khác để ngăn chặn các bề mặt bên dưới. Sử dụng nhiều loại bút để tạo các chấm xung quanh phần trung tâm của bộ lọc. Thêm nước hoặc rượu vào trung tâm của bộ lọc cà phê. Một muỗng cà phê hoạt động tốt cho việc này. Không thêm đủ chất lỏng để tạo vũng nước; nước hoặc rượu nên mở rộng ra từ trung tâm. Khi chất lỏng di chuyển ra khỏi trung tâm, mực sẽ tan ra và di chuyển ra khỏi trung tâm. Các sắc tố khác nhau trong mực sẽ tách ra, được thực hiện từ điểm mực ban đầu và lắng đọng thành hàng dựa trên các phân tử sắc tố.
Sắc ký diệp lục
Một dự án sắc ký phức tạp hơn nhưng không kém phần thú vị phân tách chất diệp lục được tìm thấy trong lá. Chất diệp lục xảy ra trong lá của cây. Mặc dù chất diệp lục có màu xanh lá cây, hầu hết các lá cũng chứa các sắc tố bổ sung như carotenoids, tạo ra màu đỏ và màu cam mà bạn nhìn thấy vào mùa thu. Những carotenoids và các sắc tố khác được tiết lộ khi chất diệp lục xanh bị phân hủy, đó là lý do tại sao lá cây rụng lá cho thấy màu sắc khác nhau vào mùa thu. Bắt đầu bằng cách chọn một vài lá màu xanh lá cây. Nghiền nát lá và ngâm các miếng trong rượu isopropyl hoặc acetone (còn gọi là propanone). Chất diệp lục sẽ lọc ra khỏi lá và biến chất lỏng màu xanh lá cây.
Cảnh báo
Để tách các sắc tố, cắt một dải rộng khoảng một inch từ trung tâm của bộ lọc cà phê dẹt hoặc sử dụng giấy sắc ký. Dán một đầu giấy vào bút chì. Đổ khoảng 1 inch chất lỏng vào một thùng chứa ngắn hơn một chút so với dải giấy. Đặt bút chì lên trên cùng của hộp chứa để đáy giấy nằm trong chất lỏng. Chất lỏng sẽ nổi lên trong giấy do tác động mao dẫn, mang diệp lục và các phân tử sắc tố khác đi cùng. Khi chất lỏng bay hơi, các phân tử bị bỏ lại trên giấy, tạo ra các dòng sắc tố. Loại bỏ giấy khi các dòng trở nên khác biệt bởi vì nếu giấy để quá lâu, chất lỏng cuối cùng sẽ mang tất cả các phân tử sắc tố lên trên cùng của giấy.