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

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

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

            ถ้าสารที่ต้องการจะแยกออกจากกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายได้เท่ากัน และถูกดูดซับเท่ากัน ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ เพราะจะเคลื่อนที่                 ไปพร้อมกันด้วยระยะเท่ากัน

วิธีแก้ไข

1. เปลี่ยนชนิดของสารละลาย
2. เพิ่มระยะทางของตัวดูดซับให้ยาวขึ้น แบบคอลัมน์โครมาโทกราฟี   หรือแบบลำกระบอก ใช้แยกสารที่มีปริมาณมาก ๆ ได้

สมบัติของ Rf

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