컬럼 크로마토그래피는 패킹된 컬럼을 사용하여 일반적으로 미세한 비드 형태의 고정상과의 상호 작용을 기반으로 화합물을 분리하는 기술입니다. 구슬 사이의 공간은 용제로 채워져 있습니다. 컬럼을 열면 용매가 고정상을 통해 흐를 수 있습니다. 충진된 컬럼의 상단에 혼합물을 적용한 다음 더 많은 용매를 주입하면 혼합물이 이동상으로 이동하여 고정상을 통해 흐릅니다.
혼합물의 각 성분은 다른 방식으로 고정상과 상호 작용합니다. 일부 구성 요소는 고정상과의 상호 작용이 약하여 컬럼을 통해 빠르게 이동하는 반면, 다른 구성 요소는 고정상과 강한 상호 작용을 가지므로 더 느리게 이동합니다. 이것은 서로 다른 화합물을 띠로 분리하여 작은 조각으로 수집합니다. 이를 통해 각 화합물을 정제할 수 있습니다.
그렇다면 혼합물을 분리하는 데 어떤 종류의 속성을 사용할 수 있습니까? 가장 일반적으로 사용되는 속성 중 하나는 극성입니다. 이를 위해 이산화규소의 한 형태인 실리카겔이 고정상으로 자주 사용됩니다. 실리카겔은 쌍극자-쌍극자 상호 작용 및 표면에 형성되는 -OH 그룹을 통한 수소 결합에 의해 화합물과 상호 작용합니다. 따라서 극성 화합물은 고정상과 강하게 상호 작용하는 반면 비극성 화합물은 약하게 상호 작용합니다.
분리를 위해 악용될 수 있는 다른 특성으로는 크기, 전하 및 소수성이 있습니다. 고정상을 컬럼에 로드하는 일반적인 방법은 고정상과 용매의 슬러리로 사용하는 것입니다. 그런 다음, 고정상은 슬러리를 압축하기 위해 컬럼을 통해 더 많은 용매를 유동시켜 패킹됩니다. 고정상은 기포, 빈 채널 또는 건조한 패치 없이 균일하게 충전되는 것이 중요합니다. 이는 흐름을 방해하고 밴드의 혼합을 유발할 수 있습니다.
컬럼을 선택할 때 직경은 분리할 샘플의 부피를 기준으로 합니다. 샘플은 컬럼 상단을 얇고 균일한 층으로 덮어야 합니다. 샘플 레이어가 두꺼울수록 밴드가 넓어집니다. 컬럼 길이는 화합물이 고정상에서 얼마나 잘 분리되는지에 따라 달라집니다. 고정상에 대해 유사한 친화도를 가진 화합물은 적절한 분리를 위해 긴 컬럼이 필요합니다. 그러나 고정상에 대한 친화도가 매우 다른 화합물의 혼합물은 더 짧은 컬럼에서 분리될 수 있습니다.
이 실험실에서는 먼저 실리카겔 컬럼을 패킹하고 준비하여 컬럼 크로마토그래피를 살펴봅니다. 그런 다음 컬럼을 사용하여 녹색 식품 염료의 착색 성분을 분리합니다.
At the end of this lab, students should know...
컬럼 크로마토그래피의 두 단계는 무엇입니까?
컬럼 크로마토그래피에는 이동상과 고정상이 포함됩니다.
컬럼 크로마토그래피에서 혼합물은 어떻게 분리됩니까?
화합물은 고정상과의 상호 작용에 따라 분리됩니다.
어떤 화합물이 먼저 용리됩니까?
고정상과 약하게 상호 작용하는 화합물은 이동상과 더 강하게 상호 작용하기 때문에 먼저 용리되므로 강한 고정상 상호 작용이 있는 화합물보다 고정상을 더 빨리 통과합니다.