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溶液は、少なくとも2つの物質の均一な混合物です。化学者が溶液またはその他の混合物に含まれる成分を特定する必要がある場合、化学者はしばしばクロマトグラフィーと呼ばれる技術を使用します。クロマトグラフィーは、混合物の成分を分離して識別できるようにするプロセスです。これは、研究や医学や法医学などの他の業界で使用される一般的な手法です。クロマトグラフィーにはいくつかのタイプがありますが、それらはすべて同じ化学原理のために機能します。
TL; DR（長すぎる;読まなかった）
クロマトグラフィーは、溶液または他の混合物の成分を分離して、識別できるようにする科学的プロセスです。多くの異なる材料がこれを達成するために使用されますが、あらゆる種類のクロマトグラフィーには、動かない「固定相」材料と、固定相を通過して溶液を運ぶ「移動相」材料が含まれます。分子特性に基づいて、溶液中の一部の化学物質は、固定相とともに他の化学物質よりも遠くに移動します。それらが広がると、化学物質は移動距離と個々の特性によって識別できます。
ペーパークロマトグラフィー
クロマトグラフィーがソリューションの各部分をどのように分離するかを理解する簡単な方法は、書面が書かれた紙が濡れたときに何が起こるかを考えることです。インクが紙全体に縞模様で広がります。誰もがこの非意図的なバージョンのペーパークロマトグラフィーの経験を持っています。解決策はインクで、紙が濡れるとインク中の化学物質が分離します。同じ方法を使用して、インク以外の溶液の化学物質を分離します。
この方法では、紙の一番下に鉛筆線が水平に描かれ、テスト対象のソリューションのドットが追加されます。乾燥したら、紙を皿の上に垂直に掛けます。十分な量の液体溶剤を皿に加えて、紙の底に到達しますが、鉛筆の線には到達しません。溶媒は紙を登り始め、溶液の点に達すると、溶液中の化学物質を運び始めます。ペーパークロマトグラフィーでは、紙は静止したままの実験の要素であるため、「固定相」と呼ばれます。溶媒は紙の上に移動し、テスト対象の溶液をもたらすため、溶媒は「移動相」として知られています。段階。"
吸着
溶媒と溶液の両方の分子は、紙の分子と相互作用します。吸着と呼ばれるプロセスで、紙の表面に一時的に付着します。吸収とは異なり、吸着は永続的ではありません。最終的に、分子は自由に壊れて紙を登り続けますが、各化学成分の分子は紙の分子とは異なる方法で結合します。他の化学物質の分子に比べて、すぐに解けてしまうものもあります。溶媒がほぼ紙の上部に達すると、蒸発する前にその場所を示すために鉛筆の線が引かれます。元の溶液から分離した化学ドットの位置もマークされます。
化学物質が無色の場合、紙に紫外線を当ててドットを表示したり、ドットと反応して色を付ける化学物質を吹き付けるなど、他の手法で化学物質を明らかにすることができます。時々、各ドットが移動した距離は、溶媒が移動した距離に対して測定されます。この比率は、保持係数またはRf 値。 Rは混合物の成分を識別するのに役立ちます。f 値は既知の化学物質の値と比較できます。
クロマトグラフィーの原理
ペーパークロマトグラフィーは、クロマトグラフィーの一種です。クロマトグラフィーの他の形態では、固定相は、液体でコーティングされたガラスまたはアルミニウムのプレート、液体で満たされた瓶、またはシリカ結晶のような固体粒子で満たされたカラムなど、多くの他の材料であり得る。移動相は液体溶媒ではなく、気体の「溶離液」でさえあるかもしれません。すべてのクロマトグラフィーは、多くの異なる材料および技術で同じことを行うことで機能します。移動相は固定相を通過します。溶液は、溶液の各部分が移動相に溶解して運ばれる量と、吸着固定相にどの程度付着して速度が低下するかに基づいて、成分に分離されます。