일반화학 실험 예비보고서 reversed phase chromatography 에 의한 색소 분리 실험원리 분자의 극성
전자에 의해 화학 결합이 이루어 진다는 것이 화학의 대명제라면, 결합을 이루고 있는 두 원자 사이의 전기음성도 차이가 결합의 극성을 결정하고 분자 내에서 원자들의 배열이 분자 전체의 극성을 결정한다는 것 또한 중요한 화학의 원리이다. 분자의 극성은 끓는점, 용매로서의 성질, 표면장력 등의 물리적 성질을 결정한다
수소, 메탄, 암모니아, 물의 성질을 비교해보면 극성의 중요성을 쉽게 깨달을 수 있다. 이러한 분자들의 극성은 van der waals 힘과 수소 결합의 세기를 결정하고 이에 따라 끓는점의 차이가 나타난다
크로마토그래피의 원리
크로마토그래피에는 극성이 있는 고체 표면과 극성 분자의 상호작용을 이용하여 분리하는 정상 크로마토그래피가 먼저 발전햇는데, 이 경우 이동산으로 극성이 낮은 용매를 사용해야 하고, 전체적으로는 극성의 차이가 거의 없으나 무극성이 부위에 차이가 있는 경우에는 분리가 안되는 약점이 있어 반대로 무극성인 고정상과 극성인 이동상을 사용하는 역상 크로마토그래피가 더 널리 쓰이게 되었다.
역상 크로마토그래피에서 가장 많이 쓰이는 정지상은 inert solid support에 c18h37-기를 공유결합으로 coating한 것이다.극성이 높은 화합물과 낮은 화합물의 수용액을 c18 cartridge를 통과시키면 극성이 낮은 화합물은 c18 group과의 강한 상호작용에 의해 정지상에 붙잡히고, 극성이 높은 화합물은 물과의 상호작용이 더 강해서 물을 따라 흘러나온다.
크로마토그래피의 개념 ① retention
크로마토그래피에서 어떤 화합물이 나오는 부피, retention volume은
v sub r `` v sub m `` k ` v sub s 로 주어진다.v sub m
은 cartidge의 비어있는 공간, 즉 이동상이 채우고 있는 부피를 말한다.v sub s
는 정지상의 부피이고, k는 (정지상의 농도)/(이동상의 농도) 이다.v sub m
은 정지상과 상호작용을 하지 않는 화합물이 흘러나오는 부피로부터 결정할 수 있다.
② selectivity
두가지 화합물의 band 중심이 많이 떨어질수록 분리의 선택서이 높다고 볼 수 있다.
③ efficiency
분리의 효율은 선택성과는 별도로 cartridge를 통과하는 동안 불배가 몇 번 일어난다고 볼 수 있는가 하는 문제로 귀착된다.
n `` 16 ` ( ` v sub r `/` w `) sup 2
제일 나중에 나오는 색소에 대해 n을 계산하라.n이 높을수록 분리의 효과가 높은 column이다.
실험방법
① c18 cartridge를 주사기에 끼우고 증류수 1ml를 통과시켜서 빈 공간을 물로 채우고 남은 물을 따라 버린다. 주어진 색소의 혼합물 한 방울을 cartridge 위 쪽에 가한 후 plunger에 약간의 압력을 가해서 색소가 c18 cartridge에 들어가게 한다
3ml의 물을 주사기에 채우고 물이 거의 다 빠져나갈때까지 plunger에 압력을 서서히 가하면서 c18 cartridge 밑으로 나오는 용액을 5방울씩 시험관에 받는다. 세가지 색소가 분리되는 것을 관찰하고 그 분리과정을 설명하라
이 관찰을 토대로 이 세 색소를 극성이 높은것부터 낮은 것으로 나열하라.
② c18 cartridge 위쪽에 결합하고 있는 색소를 흘러나오게 하려면 이동상의 극성을 (높여, 낮게) 주어야한다. 에탄올은 물보다 극성이 (높다, 낮다) (이하 생략)
