Transcript 목요일반 1주차

Chromatography의 원리와 종류
TLC의 원리(고정상과 이동상)
시금치의 구성성분
2조
20131965 정홍래, 20151897 이미현, 20151893 유정화
혼합물의 분리방법
① 밀도차이를 이용한 분리방법
② 끓는점차이를 이용한 분리방법
③ 용해도차이를 이용한 분리방법
④ Chromatography
1) 밀도차이를 이용한 분리방법
밀도가 큰 물질이 아래로 가라앉는 현상을 이용
-고체혼합물의 분리
-액체혼합물
분별깔대기를 이용
2) 끓는점차이를 이용한 분리방법
증류 distillation-어떤 용질이 녹아 있는 용액을 가열하여
얻고자 하는 액체의 끓는점에 도달하여 나오는 기체를
다시 냉각시켜 액체상태로 만들고 이를 모아
순수한 액체를 얻어낸다.
3) 용해도차이를 이용한 분리방법
1. 용매에 따라 다른 용해도
-거름
-추출 extraction
주로 액체 상태의 용매를 사용하여 혼합물 속에서
어떤 특정한 성분만을 용해하여 분리
3) 용해도차이를 이용한 분리방법
2. 온도에 따라 다른 용해도
재결정 recrystallization 온도에 따른 용해도
이용해 원하는 용질을 다시 결정화시키는 방법
ex) 염전을 통해 얻은 소금과 불순물 분리
*분별결정 fractional recrystallization
화학에서 용해도의 차이를 이용하여 결정을 석출시켜서
두 성분 이상의 용질을 분리, 정제하는 방법이다.
4) 크로마토그래피 Chromatography
적절한 정지상과 이동상을 사용하여
시료들이 섞여 있는 혼합물을
이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법이다.
ex) 도핑테스트
증류의 원리와 종류
증류distillation
원리-
어떤 용질이 녹아 있는 용액을 가열하여
얻고자 하는 액체의 끓는점에 도달하면 기체상태의 물질이 생긴다.
이를 다시 냉각시켜 액체상태로 만들고
이를 모으면 순수한 액체를 얻어낼 수 있는데,
이러한 과정을 증류라 한다.
종류-
단순증류 분별증류 감압증류 수증기증류 등
분별증류 fractional distillation
서로 잘 섞여 있는 액체혼합물을 끓는점 차이를 이용해 분리하는 방법.
기구및 시약
기구- 둥근플라스크, 삼각플라스크, 자석교반기,
분별증류장치, 교반용 막대자석, 온도계
시약- 소주 ethanol C2H5OH
끓는점이 78℃이고 마취성이 있다.
기구및 시약
기구- 막자사발, 막자,둥근플라스크, TLC, TLC병, 분액깔대기
시약
- 메탄올 methanol
액체로 시금치에 존재하는 색소를 추출하는데 이용
- 아세트산에틸 ethyl acetate
상대적으로 극성을 띄는 색소를 추출, 분리하기 위해 사용되며
극성을 높여 전개용매가 실리카겔에 흡착되지 않고
전개용매가 진행 될 수 있게 도와준다.
- 노말 헥산 hexane
상대적으로 비극성을 띄는 색소를 추출, 분리하기 위해 사용된다.
기체A가
A는
어떤 무슨
상태변화를
하고있나요?
Q. 액체
있어요.
현상이 발생하고
있나요?
기체 A
진공
액체 A
증발과 동시에 응축현상도 발생
물질 A의 기체 상태
• V증발 =V액화
• 이런 상태를 액체와 증기의
평형상태라고 말한다.
물질 A의
액체 상태
• 액체와 기체가 평형상태를 이
룰때의 기체의 압력을 증기압
이라고 한다.
증기압
• 어떤 온도에서 고체 또는 액체와 평형상태에 있는 그 물질의 기
체 압력을 말한다.
출처 : 화학용어사전
증발이 일어날 때
• 액체의 표면적이 넓을 수록 증발이 잘 일어난다.
• 비휘발성 용질을 녹인 용액의 경우
표면적의 일부를 비휘발성 용질이 차지하고 있으므로,
표면적이 줄어드는 효과가 발생한다.
-> 증발 속도 감소
-> 증기압 감소
즉 용액의 증기압은 순수한 용매의 증기압보다 낮다.
순수한 용매
진공
액체 A
용액
진공
액체 A + 용질
P
순수한 용매
>
P
용액
증기압 내림
• 어떤 액체(용매) 속에 다른 물질(용질)을 녹이면 증기압력이 낮아지
는 현상이다.
비휘발성, 비활성 용질을 녹이면 용질 입자가 용액 표면에서 용매
의 증발을 방해하기 때문에 일어나는 현상으로, 물질의 몰랄농도와
비례한다. 비휘발성인 용질일 때의 용액의 증기압은 종류와 상관없
이 용질의 양에 의해서 결정된다.
라울의 법칙
• 비휘발성, 비전해질인 용질이 녹아 있는
용액의 증기압내림은 용질의 몰분율에
비례한다는 법칙.
x
• ΔP=P용매×
용질
x
P용매-P용매=P용매×
용질
이상용액의 증기압력을 구하는 식
P는 증기압력,
x는 몰분율을 의미함.
재증류
이상용액
• 정온·정압하에서 성분을 혼합할 때 열의 출입과 부피 변화가 없는
용액이며 라울의 법칙에 따르는 극히 묽은 용액이다.
• 이상용액과 실제용액이 다른 이유
용액 내에서 용매분자들간, 용질분자간 용질분자와 용매분자사이
의 상호작용(인력,반발력)이 존재한다.
• 이상용액 : 용매분자간 상호작용력 = 용질간 상호작용력
• 실제용액 : 용매분자간 상호작용력 ≠ 용질간 상호작용력
TLC의 원리(고정상과 이동상)
시금치의 구성성분
2조
20131965 정홍래
TLC의 원리
TLC(Thin Layer Chromatography)
• 유리 또는 플라스틱 판상에 분말상의 고정상을 얇은 층으로 펼치고 그 박막상에
서 시료를 전개하여 분리하는 크로마토그래피.
종료점
분리된 시료
고정상
유리판
원점
이동상(용매)
TLC의 원리
전개율 (Rf 값)
• R f＝
(전개점에서 성분물질이 이동한 거리)
(전개점에서 용매가 이동한거리)
용매
성분물질A
성분물질B
원점
TLC의 원리
시료가 분리되는 원리
• 극성
무극성
극성
무극성
• 고정상-실리카겔 (극성이 강함)
이동상-아세트산 에틸, 핵산 등을 섞어서 사용
(실리카겔보다 상대적으로 극성이 약함)
Chromatography의 원리와 종류
Chromatography
• 혼합물의 시료가 용매(이동상)와 함께 이동할 때 매질(고정상) 내에서의 이동률
차이 즉, 이동상과 정지상의 인력 차 또는 시료물질들의 성질 차를 이용해서 그
성분을 분리, 분석하는 방법
Chromatography의 원리와 종류
이동상에 따른 분류
• 기체 크로마토그래피:
열안정성이 좋고 휘발성인 유기·무기화합물을
분리하는 기술
•
기체-액체 크로마토그래피: 무기화합물의 기체 및 끓는점이 낮은
탄화수소의 분석에 적합하다
•
기체-고체 크로마토그래피: 보통 끓는점 400℃ 정도까지의 유기화합물
전반에 걸쳐 분석을 할 수 있다
• 액체 크로마토그래피:
기체 크로마토그래피와 달리 시료의 범용성이 높다
•
액체-액체 크로마토그래피: 예민한 분리상을 얻을 수 있다.
•
액체-고체 크로마토그래피: 이동층에 유기무극성용매또는 각종 혼합용매가 사용되며,
유기화학, 생화학면에서 널리 사용된다.
Chromatography의 원리와 종류
이동상과 고정상과의 상호작용 형태에 따른 분류
• 분배 크로마토그래피:
2종류의 혼합되지 않는 액체를 이용하여
각각의 성분을 분리하는 크로마토그래피법의 일종.
분배계수: 두개의 서로 섞이지 않은 액체 A, B에, 어떤 물질이 일정한 온도와 압력하에서 용해하여
평형으로 달하였을 때 각 용액 중의 농도 CA, CB의 비, K＝CA/CB를 분배계수라고 한다.
• 친화 크로마토그래피:
주로 단백질 정제에 쓰임 온갖 다양한 성질을 가지는
단백질 중에서 자신이 목적하는 단백질에만
특이적으로 결합하는 레진을 이용하여
자신이 원하는
단백질만을
레진:
유기화합물 및골라냄
그 유도체로 이루어진 비결정성 고체 또는 반고체로,
천연수지와 합성수지(플라스틱)로 구분
Chromatography의 원리와 종류
이동상과 고정상과의 상호작용 형태에 따른 분류
• 분자배제 크로마토그래피:
고정상 내의 다양한 크기의 구멍을 통과하는
능력에 따라 분자의 크기에 기초하여
분자를 크기별로 분리
• 흡착 크로마토그래피:
흡착제를 고정상으로 쓰는 크로마토그래피.
즉 흡착제에 대한 시료성분의 흡착과 탈착의
정도의 차이에 의해 여러 성분끼리의 분리
Chromatography의 원리와 종류
이동상과 고정상과의 상호작용 형태에 따른 분류
• 이온교환 크로마토그래피:
서로 다른 단백질은 특정 pH에서 서로 다른 전하를 가지게 되는 특성을 이용하여
정지상을 이온화시켜서 물질의 이온화 정도에 따라 상호 작용 차이가 나게 만들어 분류
+
+ - - +
+
+
+
+
+
+
+
시금치의 성분
• 구성성분
수분
당질
단백질
지질
기타
• 색소성분
엽록소a
엽록소b
α - 카로틴
β - 카로틴
크산토필
실험방법 - 분별증류
1. 50mL 둥근 바닥 플라스크에 소주 20mL을 넣는다.
2. 분별증류장치를 설치한다.
실험방법 - 분별증류
3. 냉각기에 물을 흘린다.(기화되어 나오는 물질의 온도를 측정하기 위해서 온도계의 위치를 잘
조절한다.)
4. 자석 교반기를 작동시키면서
온도를 서서히 올린다.
5. 온도가 에탄올의 끓는점에 이를 때
증류되어 나오는 물질을 받고 그
부피를 측정한다.
물
실험방법 - 추출(Extraction)
1. 시금치를 막자사발에 넣고 잠길 정도의 메탄올 20mL을 넣고 간 다음
2. 아세트산에틸 20mL을 넣고 유리막대로 잘 저어준다.
실험방법 - 추출(Extraction)
3. 검푸른 용액을 분액깔대기에 부은 후
물과 헥산(약 10mL씩)을 넣고 잘 흔들고
층 분리가 일어날 때까지 가만히 두어
기다린다.(층분리가 일어나지 않으면
포화소금물을 조금 넣는다.)
실험방법 - 추출(Extraction)
4. 아래의 물 층을 버리고 분액깔대기에 MgSO4 을 넣고 흔든 후 가만히 둔다.
그리고 아래의 물층을 버리고 유기층을 둥근플라스크에 붓는다.
5. 이 추출용액을 rotary evaporator(회전증발기)로 농축한다.
회전 증발기
• 감압 + 가열
->용기의 압력이 낮아짐.
->용액의 끓는점이 낮아짐.
->빨리 끓음
->빠른 농축
실험방법 - 색소의 TLC 분리
1. 시금치 농축액을 소량의 1:1 헥산/아세트산에틸에 녹인다.
2. 이 색소를 모세관을 사용해 TLC에 찍는다.
3. 2의 TLC를 7:3 헥산/아세트산에틸, 3:7 헥산/아세트산에틸, 1:1 헥산/아세트산에틸의 소량의 전개용매에
담가준다.
실험방법 - 색소의 TLC 분리
4. 각 TLC를 육안으로 살펴보고 UV lamp로도 본 후 나타난 물질들의 모양과 색깔을 기록하고 각 물질의 Rf값
을
계산한다.
주의할 점
※ TLC 판을 손으로 집으면 UV로 볼 때 손자국이 보이기 때문에 꼭
TLC 판을 핀셋으로 집는다.
※ 회전 증발기를 사용하기 전에 콕을 닫고 사용 후에도 콕을 열고
물을 잠근다 (역류방지)
※ 전개용매는 처음 시작선 보다 약간 아래에 닿을 정도로 넣는다.
※ 전개용매가 끝나는 선까지 올라오면 빨리 뺀다.
->세심한 관찰 필요
감사합니다.