크로마토그래피 이용한 분리

중학교 2학년 과학 요약정리입니다.
물질의 특성중에서 크로마토그래피 이용한 분리에 관련된 내용입니다.

혼합물의 분리 마지막 부분..
크로마토그래피입니다.

     

이론적인 부분은 원래는 훨씬 어려운 부분이나
중학교 수준에서는 굉장히 간단하고 쉽게 나오니.
일단 저도 그 수준에서만 설명을 하면서 한두가지만 첨가해 볼까 합니다.

1. 분리 원리?

크로마토그래피는 어떨때 사용할까요?
예를 들면요
파란색 잉크와 빨간색 잉크를 분리하고 싶은데 어떻게 할까요?
밀도? 끓는점? 용해도? 과연 차이가 있을까요?
전혀 없답니다.

     

하지만 딱하나의 차이가 나는데요
그것이 교과서에서는  분석물질의 이동속도차이라고 나옵니다.
틀린말은 아닌데요~~
다만 이동속도차이가 물질의 특성이라고 부르기는 힘듭니다
먼저 크로마토그래피가 뭔지부터 볼까요?

     

사인펜으로 글씨를 쓰고는 그 위에 물을 떨어뜨리면 글씨가 번지게 되는데요
이것이 가장 대표적인 크로마토그래피라고 보시면 되요

우리가 알고 있는 검은색 잉크는 실제로는 한가지 색이 아닌 여러가지 색으로 구성되어 있는데
만약 그 속에 빨간색과 파란색이 있다면
두개를 분리할 수 있을까요?
과연 어떤 물질의 특성이 다를까요?
실제로는 두개의 물질은 거의 특성이 같답니다.

그럼 오로지 차이가 나는건 무엇이냐면 정지상과 이동상사이의 상호인력의 차이인데요
어려운 말이 나옵니다.~~~

     

근데 어렵게 생각하지 말구요...
우리가 일반적으로 보는 크로마토그래피 그림은 다음과 같습니다.

이때 잉크속에는 몇가지 물질이 있는데요
이 색소는 종이속에서 물을 타고 이동합니다.

이중에서 바로 물은 이동하는 물질 즉 이동상이구요
종이는 정지상이 됩니다.
물론 잉크는 분석물질이 되구요

만약 잉크속에 A라는 물질이 물과의 인력이 더 크다면 어떻게 될까요?
당연히 물이 이동하는대로 이동할겁니다.
즉 위에까지 이동하겠지요

하지만 B라는 성분은 종이와의 인력이 더욱 크다면
물이 이동하더라도 따라 이동하지 않고 이동하는 거리는 거의 없을겁니다.
즉 점을 찍은 장소 가까이에 그대로 있겠지요

이것이 바로 크로마토그래피의 원리입니다.
아무리 비슷해 보이는 물질이라도 이처럼 인력의 차이가 있는데요

이것을 결과적으로 보면...
물이 끝까지 이동하는 동안 A는 이동거리가 길기 때문에 이동속도는 빠르게 되구요
B의 경우는 물이 이동하는 시간동안 이동거리가 짧으므로 이동속도가 느리게 되는 겁니다.

아무튼!!!!
중학교 수준에서는 크로마토그래피의 원리는 분석물질의 이동속도차이라고 기억하면 됩니다.

2. 크로마토그래피의 실험방법

크로마토그래피는 정말 다양한 방법이 있으나
중학교에서는 종이 크로마토그래피만 이야기하게 됩니다.
종이 크로마토그래피에서는 그냥 일정한 부분에 점을 찍고 물에 닿게 해서 전개 즉 이동시키면 되는데요
여기서 주의점만 몇가지 살펴보도록 할께요

     

(1) 점을 작게 그리고 찍고 말리기를 반복해서 여러번 찍는다

(2) 점이 물에 잠기지 않도록 한다. (당연하죠!!)

(3) 크로마토그래피 종이는 시험관등에 넣어서 용매가 날아가지 않도록 한다. (뚜껑닫기)

(4) 시험관 등 안쪽벽면에 물기가 없도록 하며 종이도 닿지 않도록 주의한다

(솔직히 저는 조금 대충 한거니까... 이해해주세요. 실제 실험은 이렇게 하면 안됩니다.)

(5) 물이 종이 끝까지 올라가면 정확한 실험은 안되므로 어느정도 끝까지 가는거 같으면 중지한다.

3. 크로마토그래피의 해석

크로마토그래피의 해석은 무엇과 거의 동일하냐면 선스펙트럼과 동일하답니다.
예를 들면 선 스펙트럼에서 어떤 물질인지 찾을때 보면 모든 선이 일치하면 그 물질이 있는 건데요.
이 역시 마찬가지입니다.
자~~~ 아래쪽 그림을 볼께요

이때 용매가 올라간 높이가 같다는 것은 전제조건인데요
조금 뒤에 다시 한번 설명을 하구요

만약 이렇게 올라간 높이가 같다면...
같은 지점상에 있는 것들은 같은 물질임을 이야기합니다.
예를 들면 A의 가장 아래쪽에 있는 것은 B에도 있고 D에도 있는 것이라는 거에요
그리고 A에는 최소 3개의 물질이 있다는 이야기구요
이때 최소라는 말은 분리가 덜 되어있을수 있기 때문입니다.
해석 방식은 아시겠죠?
예를 들면 E에 있는 물질은 A에도 있는 겁니다

조금만 더 가볼까요?
물질이 같은 물질인지 아닌지 아는 방법은요.. 이처럼 같은 선상에 있으면 되지만
만약 물이 이동한 거리가 다르다면. 비교가 어려울 겁니다.
이때 하는 방법이 전개율이라는 건데요

이 공식이 전개율입니다.
어떤 크로마토그래피에서 물은 20cm를 총 이동을 했는데
어떤 A라는 성분은 10cm까지 이동했다면 전개율은 0.5가 됩니다.
근데 같은 조건에서 실험을 했는데 물은 10cm를 이동시 5cm만 이동한 성분이 있다면
이것의 전개율 역시 0.5가 되겠지요
그렇다면 두개의 물질은 같은 물질이 되는 겁니다

4. 크로마토그래피의 장점

크로마토그래피의 장점은.. 그냥 좋은말 다 고르면 됩니다.

(1) 적은양으로 실험이 가능하다
(2) 비교적 간단한 실험이다.
(3) 한번에 여러가지 물질이 분리가 가능하다
(4) 비슷한 물질도 분리가 가능하다

너무 어렵게 생각마세요.
정말 좋은 물질분석 방법이니까요

5. 크로마토그래피의 적용범위

모든것을 다 분리할 수 있으나
중학교수준에서는 비슷한 성분물질의 분리에 사용된다고 알면 됩니다.

구체적인 이용사례로는

색소의 분리
임신테스트의 원리
위조지폐감별
운동선수들의 도핑테스트

등이 있답니다.

6. 예상문제

(1) 크로마토그래피의 원리가 무엇인지는 파악하구요

(2) 크로마토그래피의 장점 및 예도 중요하답니다.

(3) 종이 크로마토그래피를 하고 난 뒤의 결과물의 해석에 대한 것도 중요하겠지요

5-2-4. 크로마토그래피를 이용한 혼합물의 분리.pdf