일반화학실험 | 크로마토그래피를 이용한 물질의 분리

 

 

 

크로마토그래피는 혼합물을 이루고 있는 각 성분 물질들이 이동상과 고정상에 대한 인력의 크기가 각각 다르기 때문에 차이가 생겨 분리된다. 크로마토그래피는 화학적 성질이 비슷하여 분리하기 어려운 잉크, 엽록소, 당분, 아미노산, 혈액, 비타민, 효소 등의 각 화합물을 분리하는데 유용하다. 또한 매우 적은 양의 물질들이 섞여있는 혼합물도 간단히 분리 가능하다.

 

크로마토그래피는 시료의 특징에 따라 통과하는 속도가 다르다는 점을 이용해 시료를 분리해내는 방법이다. 이동상은 시료를 함유한 고정상으로부터 시료를 녹여내는데, 용질이 여기를 천천히 지나가 새로운 고정상에 닿으면, 두 상에 대한 물리적·화학적 상호작용의 정도에 따라 흡착 또는 분리가 일어난다.

 

고정상이 고체인 경우에는 흡착에 의해, 액체인 경우에는 분배에 의하는 것이 주된 상호작용인 것으로 생각된다. 따라서 고정상과 이동상의 계면에서는 물질의 흡착과 용출이 되풀이되어 시료 속에 함유된 성분 중 흡착제와 친화성이 강한 성분일수록 용출되어 이동하는 비율이 적어지고, 고정상 속에 머무는 비율이 커진다. 즉, 친화성에 근소한 차가 있으면 고정상 중의 이동속도에 차이가 생겨 혼합물의 분리가 가능해진다. 혼합물의 분리에는 침전, 여과, 증류, 승화, 추출 및 그 밖에 물질의 화학적, 물리적 성질의 차를 이용하는 방법이 있는데, 크로마토그래피는 간단한 조작의 계속에 의해 분리가 가능한 뛰어난 방법이다.

 

크로마토그래피는 러시아의 과학자 믹겔 스위트가 탄산포타슘을 채운 원통형의 관에 석유 에테르를 통과시켜 식물의 잎에 들어있는 색소를 분리하는 데서 시작되었는데 이것이 오늘날의 액체-고체 크로마토그래피의 방법으로 발전 되었다. 그 후에 영국의 A. J. P. 마틴과 R. L. M. 싱이 스위트의 방법과 비슷하지만 분리의 원인이 다른 분배 크로마토그래피를, 이동상과 고정상이 액체인 액체-액체 크로마토그래피의 형태로 도입했다.

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실험 방법

1. TLC판에 시료 준비하기.

1) TLC판을 깨끗한 종이 위에 올려놓고 한쪽 면으로부터 약 1.0㎝ 떨어진 지점에 그림 3과 같이 나란한 선과 점을 연필로 긋는다.

 

2) 출발점에 표시된 연필선 위의 점에 그림 4과 같이 디페닐(A), o-디클로로벤젠(B) 혼합물 [디페닐/o-디클로로벤젠(A/B)]을 각각의 모세관을 이용하여 반점을 찍는다. 이 때 반점의 직경이 2㎜ 이상으로 너무 크지 않도록 주의하고 사용한 모세관은 바로 폐기한다.

 

3) TLC판의 용매가 모두 증발하도록 약 1~2분간 방치하여 놓는다.

 

2. 전개 용액 만들기

1) 준비된 두 개의 비커에 여과지를 병풍모양으로 접어서 바닥에 위치시킨다. 이는 TLC판이 넘어지지 않도록 하기 위함이다.

 

2) 한 비커에는 헥산 용액을 스포이트와 눈금 실린더를 이용하여 10㎖를 붓고 다른 비커에는 헥산/에틸아세테이트 혼합용액 10㎖를 부은 다음 알루미늄 포일로 뚜껑을 만들어 덮어 놓는다.

 

 

3. TLC판의 시료 분리 후 관찰하기

1) 위에서 준비한 TLC판을 전개용액이 들어 있는 비커 안에 조심스럽게 위치시킨다. 이 때 반점이 용매에 잠기지 않도록 주의한다.

 

2) 알루미늄 포일로 비커의 윗부분을 빈틈없이 잘 감싼다.

 

3) 관찰하다가 전개되는 용액이 TLC판 위쪽으로부터 1㎝ 정도까지 올라왔을 때, TLC판을 비커로부터 꺼내어 용매선을 연필로 표시하고 말린다. 용매가 TLC판 상단을 지나서는 안 된다.

 

4) 분리되는 유기물질은 육안으로 확인하기 어려우므로 자외선램프하에서(254㎚) 관찰하여 반점의 테두리를 연필로 그린다.

 

5) 각 반점이 이동한 거리와 전개용매가 이동한 거리를 자로 재어서 R_f값을 결정한다. 반점이 넓을 경우의 반점의 중앙을 표시하고 가 지점을 잰다.

 

6) A/B 혼합물에서 전개된 반점이 각각 무엇인지 알아본다.

 

 

 

[일반화학실험] 크로마토그래피를 이용한 물질의 분리 레포트