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Une solution est un mélange homogène d’au moins deux substances. Lorsque les chimistes doivent déterminer quels composants sont présents dans une solution ou un autre mélange, ils utilisent souvent une technique appelée chromatographie. La chromatographie est un processus qui sépare les composants d'un mélange afin de pouvoir les identifier. C'est une technique courante utilisée dans la recherche, ainsi que dans d'autres industries telles que la médecine et la criminalistique. Il existe plusieurs types de chromatographie, mais ils fonctionnent tous pour les mêmes principes de chimie.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La chromatographie est un processus scientifique qui sépare les composants d'une solution ou d'un autre mélange afin de pouvoir les identifier. De nombreux matériaux différents sont utilisés à cette fin, mais chaque type de chromatographie comprend un matériau de "phase stationnaire" qui ne bouge pas et un matériau de "phase mobile" qui traverse la phase stationnaire en emportant la solution. En fonction de leurs propriétés moléculaires, certains produits chimiques contenus dans la solution se déplaceront plus loin que d’autres avec la phase stationnaire. Une fois qu'ils sont dispersés, les produits chimiques peuvent être identifiés en fonction de la distance parcourue et de leurs propriétés individuelles.
Chromatographie sur papier
Un moyen simple de comprendre comment la chromatographie sépare les différentes parties d’une solution consiste à réfléchir à ce qui se passe lorsqu’une feuille de papier portant une inscription est mouillée. L'encre se répand sur le papier par traînées. Tout le monde a de l'expérience avec cette version non intentionnelle de la chromatographie sur papier. La solution est l’encre et les produits chimiques dans l’encre se séparent lorsque le papier est mouillé. La même méthode est utilisée pour séparer les produits chimiques dans des solutions autres que l'encre.
Dans cette méthode, une ligne au crayon est tracée horizontalement sur le papier tout en bas, et un point de la solution à tester est ajouté. Quand il sèche, le papier est suspendu verticalement sur un plat. Une quantité suffisante de solvant liquide est ajoutée au plat pour atteindre le bas du papier, mais pas le trait de crayon. Le solvant commence à grimper sur le papier et, quand il atteint le point de solution, il commence à transporter les produits chimiques dans la solution. En chromatographie sur papier, le papier est l’élément de l’expérience qui reste immobile; on l’appelle «phase stationnaire». Le solvant remonte sur le papier, amenant la solution à l’essayer, de sorte que le solvant est appelé phase."
Adsorption
Les molécules du solvant et de la solution interagissent avec les molécules du papier. Ils se collent temporairement à la surface du papier, dans un processus appelé adsorption. Contrairement à l'absorption, l'adsorption n'est pas permanente. Finalement, les molécules se détachent et continuent à grimper sur le papier, mais les molécules de chaque composant chimique se lient différemment aux molécules du papier. Certains se décollent plus rapidement et remontent le papier plus rapidement que les molécules des autres produits chimiques. Lorsque le solvant a presque atteint le haut du papier, une ligne au crayon est dessinée pour marquer son emplacement avant son évaporation. Les positions des points chimiques qui se sont séparés de la solution d'origine sont également marquées.
Si les produits chimiques sont incolores, d'autres techniques peuvent les révéler, telles que la projection de points par la lumière ultraviolette sur le papier ou la pulvérisation d'un produit chimique qui réagira avec les points et leur donnera une couleur. Parfois, la distance parcourue par chaque point est mesurée par rapport à la distance parcourue par le solvant. Ce rapport est appelé facteur de rétention, ou RF valeur. Il est utile pour identifier les composants d’un mélange car le RF la valeur peut être comparée à celle de produits chimiques connus.
Principes de chromatographie
La chromatographie sur papier n'est qu'un type de chromatographie. Dans d'autres formes de chromatographie, la phase stationnaire pourrait être constituée d'un certain nombre d'autres matériaux, tels qu'une plaque de verre ou d'aluminium recouverte d'un liquide, un bocal rempli de liquide ou une colonne remplie de particules solides telles que des cristaux de silice. La phase mobile n'est peut-être même pas un solvant liquide, mais un «éluant» gazeux. Toute la chromatographie fonctionne de la même manière avec différents matériaux et techniques: une phase mobile est déplacée dans une phase stationnaire. La solution est séparée en ses composants en fonction de la quantité de chaque partie de la solution qui se dissout dans la phase mobile et est entraînée, ainsi que de la quantité de colle et de ralentissement de la phase stationnaire de l'adsorbant.