หน้าแรก
คำอธิบายรายวิชา
ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง
สารบันบทเรียน
แบบทดสอบ
กระดานถามตอบ
ผู้จัดทำ
  เรื่อง :   การแยกสารโดยวิธีโครมาโทกราฟี
   
 

การแยกสารโดยวิธีโครมาโทกราฟี

         ความหมายของโครมาโทกราฟี แปลว่า การแยกออกมา         ให้เป็นสี ๆ ทั้งนี้เนื่องจาก Tswetf ชาวรัสเซีย เป็นผู้ริเริ่มใช้เทคนิคนี้เป็นคนแรกในปี ค.ศ. 1906 โดยการแยกสารที่สกัดออกจากใบไม้ออกได้เป็นสีต่าง ๆ โครมาโทกราฟีนอกจากใช้แยกสารที่มีสีได้แล้ว           โครมาโทกราฟียังสามารถใช้แยกสารที่ไม่มีสีได้อีกด้วย
โครมาโทกราฟีมีหลายประเภท เช่น
1. โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ
2. โครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์ (แบบลำกระบอก)
3. ทินเลเยอร์โครมาโทกราฟี (แบบผิวบาง)
แต่ที่สามารถทำได้ในระดับโรงเรียนโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือที่มีราคาแพง คือ โครมาโทกราฟีกระดาษ

 

1. การแยกสารโดยวิธีโครมาโทกราฟี (chromatography) นิยมใช้แยกสารเนื้อเดียว
ที่ผสมกันอยู่ในปริมาณน้อยออกจากกัน โดยอาศัยสมบัติในการละลายของสาร                         ในตัวทำละลาย และสมบัติ ของตัวดูดซับ โดยที่สารแต่ละชนิดมีความสามารถ ในการละลายต่างกัน และถูกดูดซับด้วย ตัวดูดซับได้ต่างกัน สารที่แยกโดยวิธีนี้ มักเป็นสารมีสี เช่น สีย้อม สีผสมอาหาร สีจากส่วนต่าง ๆ ของพืช น้ำหมึก อีกทั้งยังใช้แยกสารที่ไม่มีสีได้อีกด้วย เช่น สารละลายกรดอะมิโน สารละลายน้ำตาลหลายชนิดผสมกัน

หลักการแยกสารโดยใช้วิธีโครมาโทกราฟี มีดังนี้

1. ใช้แยกสารผสมที่มีสีปนอยู่ด้วยกันออกจากกัน และถ้าเป็นสารที่ไม่มีสีสามารถแยกได้เช่นกัน แต่ต้องอาศัยเทคนิคเพิ่มเติม
2. สารที่ผสมกันจะต้องมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายชนิดเดียวกันได้ต่างกัน และความสามารถในการถูกดูดซับโดยตัวดูดซับชนิดเดียวกันได้ต่างกัน  ถ้าสมบัติต่างกันมากจะแยกได้ชัดเจนมากขึ้น
3. สารที่ละลายได้ดีส่วนใหญ่จะถูกดูดซึมได้น้อยจึงเคลื่อนที่ไปได้ไกล สารที่ละลาย
ได้น้อยส่วนใหญ่จะถูกดูดซับได้ดี จึงเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางน้อยกว่า

การทำโครมาโทกราฟี ประกอบด้วยองค์ประกอบหรือตัวกลาง 2 ชนิด ดังนี้

1. ตัวกลางที่ไม่เคลื่อนที่ หรือตัวดูดซับ เป็นตัวดูดซับสารที่ต้องการแยก ซึ่งสารต่างชนิดกัน จะถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับชนิดเดียวกันได้ต่างกัน ตัวอย่างตัวดูดซับ ได้แก่ กระดาษกรอง กระดาษโครมาโทกราฟี แท่งชอล์ก เป็นต้น
2. ตัวกลางที่เคลื่อนที่ หรือตัวทำละลาย อาจเป็นของเหลวบริสุทธิ์หรือเป็นสารละลายก็ได้ ทำหน้าที่ละลายสารต่าง ๆ (ตัวละลาย) แล้วพาเคลื่อนที่ไปบนตัวดูดซับ   สารที่ละลายได้ดีจะแยกตัวออกมาก่อน ตัวอย่างตัวกลาง หรือตัวทำละลาย เช่น น้ำ                เอทานอล น้ำเกลือ เฮกเซน อีเทอร์

ภาพที่ 19 อีเทอร์
ที่มา : http://www.oknation.net/blog/home/blog_data/58/21058/images/111.jpg

ภาพที่ 20 เฮกเซน
ที่มา : http://www.ibge.chula.ac.th/english/article/fd052009oil.files/image007.jpg

สารแต่ละชนิดแยกจากกันเนื่องจากเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วต่างกันบนตัวดูดซับและในตัวทำละลายเดียวกัน เพราะมีสมบัติในการถูกดูดซับและการละลายต่างกัน คือ

สารใดที่ถูกดูดซับน้อยกว่า ละลายในตัวทำละลายได้ดีกว่า จะเคลื่อนไปบน   ตัวดูดซับได้เร็วกว่า จึงไปได้ไกลจากจุดเริ่มต้นมากกว่า
สารที่ถูกดูดซับได้ดีกว่า ละลายได้น้อยกว่า จะเคลื่อนไปบนตัวดูดซับได้ช้ากว่าจึงไปได้ไกลจากจุดเริ่มต้นน้อยกว่า

การทดสอบการเคลื่อนที่ของของเหลวผ่านตัวกลางสามารถทดลองทำได้ ดังนี้

ตัวอย่างวัสดุที่เป็นตัวดูดซับ

ผลการจุดหมึกสีลงบนวัสดุดูดซับ

กระดาษกรอง
กระดาษซับ
กระดาษสา
ผ้าฝ้าย
แท่งชอล์ก

 

สีจะซึม และแผ่ออกเป็นวงกว้าง


กระดาษพิมพ์ หยดสี จะซึมและแผ่ออกได้น้อย
ใบไม้ หยดสี จะไม่ซึมแผ่ออกเลย

วิธีการของโครมาโทกราฟี

หยดสารละลาย (ซึ่งมักจะมีสี) ลงบนวัสดุบนตัวดูดซับเพื่อสังเกตง่าย แล้วนำ         ตัวดูดซับแช่ในตัวทำละลาย โดยให้จุดสีของสารอยู่สูงกว่าระดับของตัวทำละลายเล็กน้อย                                                                                                                    หลังจากนั้นตัวทำละลายจะซึมขึ้นมาถึงจุดสีของสารแล้วละลายสาร พาสารเคลื่อนที่ไป          บนตัวดูดซับ ปรากฏเป็นแถบสีบนตัวดูดซับ ซึ่งแต่ละสีเคลื่อนที่ได้ระยะทางต่างกัน
ผลการแยกสารโดยวิธีโครมาโทกราฟีนี้ สามารถบอกได้ว่าสารเนื้อเดียวที่เป็นสารผสมนั้นมีสารอยู่กี่ชนิด โดยนับดูจากจุดสีต่าง ๆ ในตัวทำละลายหลาย ๆ ชนิด

ประโยชน์ของโครมาโทกราฟี

1. ใช้แยกสารที่มีปริมาณน้อย ๆ ได้ ซึ่งวิธีอื่นแยกไม่ได้
2. ใช้แยกได้ทั้งสารที่มีสี และไม่มีสี สารไม่มีสีทำให้ภายหลังเห็นด้วยการแยกโดย
- อบด้วยไอของไอโอดีน
- ฉายด้วยรังสี UV
- ใช้ทดลองความบริสุทธิ์ของสาร

โครมาโทกราฟีกระดาษ (Paper chromatography)

 

อุปกรณ์ที่สำคัญ คือ
- กระดาษโครมาโทกราฟีหรือกระดาษกรอง เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับ
- ตัวทำละลาย ซึ่งเป็นสารละลายชนิดต่าง ๆ และอุปกรณ์เสริมต่าง ๆ

เมื่อต้องการตรวจสอบสีที่นำมาจากพืช
1. ใช้ปลายเข็มหรือปลายหลอดแคปิลารี จุ่มสีที่สกัดจากพืช เช่น สีขมิ้น สีสกัดจากใบเตย สีสกัดจากตะไคร้หอม มาแตะที่เส้นดินสอที่ขีดไว้ ทิ้งไว้ให้แห้งแล้วหยดซ้ำ  ที่เดิม เพื่อให้เข้มขึ้น
2. นำแผ่นกระดาษกรองหรือกระดาษโครมาโทกราฟี ที่เตรียมไว้มาแขวน               ให้ปลายกระดาษกรองอยู่ในของเหลวในบีกเกอร์ แต่ไม่แตะกันกับบีกเกอร์

สรุปผลที่ได้

สารที่สกัดจากพืชที่เห็นเป็นสารเนื้อเดียว อาจมีองค์ประกอบชนิดเดียว                            หรือมากกว่า 1 ชนิดก็ได้ ซึ่งแยกโดยวิธีโครมาโทกราฟี
ถ้าแยกได้หลายสี แสดงว่า มีองค์ประกอบมากกว่า 1 ชนิด
ถ้าแยกได้สีเดียว อาจมีองค์ประกอบเดียว หรือมีหลายองค์ประกอบที่เคลื่อนที่             ได้เร็ว ใกล้เคียงกันมากจะต้องตรวจสอบซ้ำ โดยใช้ตัวทำละลายชนิดอื่น

- สีสกัดจากพืชที่นำมาทดสอบอาจประกอบด้วยสารเพียงชนิดเดียว เช่น    สีแดงจากดอกกระเจี๊ยบ สีจากขมิ้น หรือสีสกัดจากพืชบางชนิดอาจประกอบด้วยสารมากกว่า 1 ชนิด เช่น สีจากใบเตย จากกลีบดอกอัญชัน เป็นต้น
- สีที่แยกได้บนกระดาษกรองหรือกระดาษโครมาโทกราฟี สามารถแยกได้
โดยตัดกระดาษกรองที่มีสารสีติดอยู่ นำไปแช่น้ำหรือตัวทำละลาย เพื่อให้สารสีละลายออกมา แล้วจึงทำให้ตัวทำละลายระเหยออกไป จะได้สารที่เป็นของแข็งเหลืออยู่

ผลของการทำโครมาโทกราฟี

            1. สารที่เคลื่อนที่ออกมาก่อน แสดงว่า ละลายในตัวทำละลายได้ดี และถูก             กระดาษกรองดูดซับได้น้อย จึงเคลื่อนที่ได้เร็ว
2. สารที่เคลื่อนที่ออกทีหลัง แสดงว่า ละลายในตัวทำละลายได้ไม่ดี และถูก             กระดาษกรองดูดซับได้ดี จึงเคลื่อนที่ช้า

การวิเคราะห์สารว่าเป็นชนิดเดียวกันหรือไม่ มีหลักการดังนี้


            1. มีสีเดียวกัน
            2. มีค่า Rf เดียวกัน
            3. มีระบบการทดลองเดียวกัน

ข้อจำกัดหรือข้อเสียของวิธีโครมาโทกราฟี

 

            ถ้าสารที่ต้องการจะแยกออกจากกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายได้เท่ากัน และถูกดูดซับเท่ากัน ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ เพราะจะเคลื่อนที่                 ไปพร้อมกันด้วยระยะเท่ากัน

 


วิธีแก้ไข

 

1. เปลี่ยนชนิดของสารละลาย
2. เพิ่มระยะทางของตัวดูดซับให้ยาวขึ้น แบบคอลัมน์โครมาโทกราฟี   หรือแบบลำกระบอก ใช้แยกสารที่มีปริมาณมาก ๆ ได้

อัตราการเคลื่อนที่ของสาร (Rf = Rate of flow)

 

           
คือ อัตราส่วนเปรียบเทียบระหว่างระยะทางที่สารเคลื่อนที่ได้กับระยะทาง    ที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่

Rf  =  ระยะทางที่สารเคลื่อนที่
ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่

สารที่มีค่า Rf มาก แสดงว่ามีสมบัติ สารที่มีค่า Rf น้อย แสดงว่ามีสมบัติ
1. เคลื่อนที่ได้เร็วหรือมาก
2. ถูกดูดซับได้น้อย
3. ละลายได้ดี
1. เคลื่อนที่ได้ช้าหรือน้อย
2. ถูกดูดซับได้มาก
3. ละลายได้น้อย

สมบัติของ Rf

1. ค่า Rf ไม่มีหน่วย
2. ค่า Rf หาได้จากการทดลองเท่านั้น
3. ค่า Rf มีค่าไม่เกิน 1
4. ค่า Rf ขึ้นอยู่กับชนิดของสารและชนิดตัวทำละลาย
5. ค่า Rf เป็นค่าเฉพาะค่าคงที่ของแต่ละสาร

 

 

Copyright © 2012-2014, All Rights Reserved. สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2537