úvod
V kapitole o látkach sme papierovou chromatografiou rozdelili farbivá z fixky v lekcii Oddeľovanie zmesí. Pre analytika je chromatografia oveľa viac ako pokus: je to najpoužívanejšia metóda na zistenie, z čoho sa zmes skladá.
teória
Princíp
Každá chromatografia má dve fázy:
- stacionárna fáza sa nehýbe, napríklad papier, vrstva silikagélu alebo náplň kolóny,
- mobilná fáza sa pohybuje a unáša látky, napríklad rozpúšťadlo alebo plyn.
Látky, ktoré sa na stacionárnu fázu viažu silno, putujú pomaly. Látky, ktoré sa viažu slabo, unáša mobilná fáza rýchlejšie. Zmes sa tak rozdelí na zóny.
teória
Tenkovrstvová chromatografia
Stacionárnou fázou je tenká vrstva silikagélu na sklenenej alebo hliníkovej doštičke. Postup:
- Asi 1 cm nad spodným okrajom nakreslíme ceruzkou štartovú čiaru.
- Na čiaru nanesieme kvapilárou malú kvapku vzorky a vedľa nej štandardy, čisté látky, ktoré vo vzorke očakávame.
- Doštičku vložíme do uzavretej komory s rozpúšťadlom. Hladina musí byť pod štartom.
- Rozpúšťadlo vzlína nahor a unáša látky. Keď je asi 1 cm pod horným okrajom, doštičku vyberieme a ceruzkou označíme čelo.
teória
Retenčný faktor
Ako ďaleko látka postúpi, vyjadruje retenčný faktor:
Rf = vzdialenosť škvrny od štartu : vzdialenosť čela od štartu
Rf je vždy medzi 0 a 1. Rovnaká látka má v rovnakých podmienkach rovnaké Rf. Preto vzorku porovnávame so štandardmi na tej istej doštičke: škvrna vo vzorke, ktorá leží v rovnakej výške ako štandard, je pravdepodobne tá istá látka.
vyskúšaj si
Tenkovrstvová chromatografia
Na štart doštičky so silikagélom je nanesený extrakt zo zeleného listu. Vyber rozpúšťadlo a nechaj chromatogram vyvíjať. Nájdi rozpúšťadlo, v ktorom sa oddelí všetkých päť farbív.
0 / 0- β-karotén
- feofytín
- chlorofyl a
- chlorofyl b
- xantofyly
Na akom princípe delí chromatografia zmesi?
0 / 0Bezfarebné látky na doštičke nevidno. Zviditeľníme ich ultrafialovou lampou, parami jódu alebo postrekom činidla, s ktorým vytvoria farebné škvrny.
Zapamätaj si: chromatografia delí zmes, lebo látky sa rôzne silno viažu na stacionárnu fázu a rôzne rýchlo ich unáša mobilná fáza. Štart kreslíme ceruzkou a hladina rozpúšťadla musí byť pod štartom. Rf = vzdialenosť škvrny : vzdialenosť čela. Látku spoznáme tak, že ju porovnáme so štandardom na tej istej doštičke.
Ako vybrať rozpúšťadlo
Silikagél je polárny. Polárne látky, napríklad xantofyly s hydroxylovými skupinami, sa naň viažu silno a putujú pomaly. Nepolárny β-karotén sa viaže slabo a beží takmer s čelom.
Rozpúšťadlo musí byť tak akurát. Čistý hexán je nepolárny a polárne farbivá nepohne, ostanú na štarte. Čistý acetón je polárny, vytlačí zo silikagélu všetky látky a tie vybehnú spolu k čelu. Zmes hexánu a acetónu 7 : 3 rozdelí všetkých päť farbív. Chemik takú zmes hľadá skúšaním, rovnako ako v simulácii.
Chromatografia v prístrojoch
- Stĺpcová chromatografia. Stacionárna fáza je v sklenenom stĺpci, kolóne. Takto rozdelil v roku 1906 ruský botanik Michail Cvet farbivá listov na stĺpci kriedy a metódu pomenoval.
- Plynová chromatografia (GC). Mobilnou fázou je plyn, napríklad hélium, ktorý ženie odparenú vzorku tenkou kolónou dlhou aj 30 m. Každá látka vyjde z kolóny v inom retenčnom čase a detektor nakreslí chromatogram, rad píkov. Plocha píku je úmerná množstvu látky. Takto sa stanovuje alkohol v krvi vodičov či zloženie benzínu.
- Kvapalinová chromatografia (HPLC). Rozpúšťadlo sa tlačí vysokým tlakom cez kolónu s jemnými zrnkami. Hodí sa na lieky, vitamíny, kofeín či pesticídy, ktoré sa nedajú odpariť.
Hmotnostná spektrometria
Chromatograf látky oddelí, ale nepovie s istotou, čo sú zač. Preto sa často spája s hmotnostným spektrometrom (MS). Ten molekuly ionizuje a rozbije na úlomky, ktoré roztriedi podľa hmotnosti. Vzor úlomkov je pre každú látku taký jedinečný ako odtlačok prsta. Spojenie GC-MS je základom dopingových kontrol aj forenznej analýzy.
teória
Prehľad analytických metód
Klasické metódy, váženie a titrácie, dopĺňajú dnes prístrojové metódy:
| Skupina | Princíp | Príklady |
|---|---|---|
| optické | pohlcovanie alebo vyžarovanie svetla | spektrofotometria, atómová absorpčná spektrometria, plameňová fotometria |
| separačné | delenie zmesí | tenkovrstvová, plynová a kvapalinová chromatografia |
| elektrochemické | napätie alebo prúd na elektródach | pH-meter, meranie vodivosti, glukomer |
vyskúšaj si
Ktorou metódou?
Ku každej úlohe priraď skupinu metód, ktorou sa v laboratóriu rieši.
0 / 0rozšírenie Ako sa odhaľuje doping
Antidopingové laboratóriá hľadajú v moči stovky zakázaných látok a ich rozkladných produktov. Mnohé z nich sú v koncentráciách menej ako nanogram v mililitri. Vzorka sa delí kvapalinovou alebo plynovou chromatografiou a každý pík sa overí hmotnostnou spektrometriou. Vzorky sa uchovávajú zmrazené aj desať rokov, aby sa dali preskúmať znova, keď vzniknú citlivejšie metódy.
teória
Časté chyby
- „Látka, ktorá je najvyššie, je najťažšia.“ O polohe rozhoduje, ako silno sa látka viaže na stacionárnu fázu, nie hmotnosť.
- „Rf môže byť väčší ako 1.“ Látka nemôže predbehnúť rozpúšťadlo, Rf je medzi 0 a 1.
- „Rf je rovnaký v každom rozpúšťadle.“ Rf závisí od rozpúšťadla aj od stacionárnej fázy. Porovnávame len na tej istej doštičke.
- „Štartovú čiaru môžeme ponoriť do rozpúšťadla.“ Vzorka by sa rozpustila v komore namiesto toho, aby putovala nahor.
Celú kapitolu si over v teste v lekcii Precvičovanie.