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[자연과학][일반화학실험] Reversed Phase Chromatography[크로마토 그래피]에 의한 색소분리

Reversed Phase Chromatography에 의한 색소분리

1. Abstract
① Introduction
C18 cartridge와 색소 분광기를 이용해서 색소를 분리하는 실험을 해보고 분자의 극성 및 크로마토그래피의 원리를 이해한다.
② 원리
♨ 분자의 극성
전자에 의해 화학 결합이 이루어진다는 것이 화학의 대명제라면 결합을 이루고 있는 두 원자 사이의 전기음성도 차이가 결합의 극성을 결정하고 분자 내에서 원자들의 배열이 분자 전체의 극성을 결정한다는 것 또한 중요한 화학의 원리이다.분자의 극성은 끓는점, 용매로서의 성질, 표면장력 등의 물리적 성질을 결정한다. 수소, 메탄, 암모니아, 물의 성질을 비교해보면 극성의 중요성을 쉽게 깨달을 수 있다.
그런데 이 분자들의 3차원적 구조와 원소들의 전기음성도 (H 〓 2.21; C 〓 2.55; N 〓 3.04; O 〓 3.44)로부터 dipole moment의 값을 이해할 수 있다. (수소 〓 0; 메탄 〓 0; 암모니아 〓 1.47; 물 〓 1.85 Debye) 이러한 분자들의 극성은 van der Waals force와 수소 결합의 세기를 결정하고 이에 따라 끓는점의 차이가 나타난다. (수소 〓 -253℃; 메탄 〓 -161℃; 암모니아 〓 -33℃; 물 〓 100℃)
♨ 크로마토 그래피의 원리
물은 높은 극성 때문에 많은 화합물을 특히 생화학 반응의 용매로서 물을 떠나서는 생명을 생각할 수 없다. 물에 녹는 대부분 화합물의 극성은 무극성인 메탄과 물의 극성 사이에 속하고, 뿐만 아니라 많은 경우에 분자 내에 극성이 낮은 부위가 존재하므로 이러한 분자들의 극성을 이용하여 여러 가지 화합물들을 분리할 수 있다.
역사적으로는 알루미나 같이 극성이 있는 고체 표면 (정지상, 停止狀, stationary phase)과 극성 분자의 상호작용을 이용하여 분리하는 정상(正狀, normal phase)크로마토그래피가 먼저 발전했는데 이 경우에는 이동상(移動狀, mobile phase; 용리액, 熔離液, eluant)으로 극성이 낮은 용매를 사용해야 하고, 전체적으로는 극성의 차이가 거의 없으나 무극성인 부위에 차이가 있는 경우에는 분리가 안되는 약점이 있다. 따라서 반대로 무극성인 고정상과 극성인 이동상을 사용하는 역상(逆狀,reversed phase) 크로마토그래피가 더 널리 쓰이게 되었다.
역상 크로마토그래피에서 가장 많이 쓰이는 정지상은 inert solid support에 C18H37-기 (octadecyl group; 보통 C-eighteen 이라 부름)를 공유 결합으로 coating한 것이다. 탄소와 수소의 전기음성도 차이가 작아서 C-H결합은 실제로 무극성인데 C18 group에는 37개의 C-H결합이 있기 때문에 정지상은 대단히 극성이 낮은 분자 단위의 액체막으로 볼 수 있다. 따라서 극성이 높은 화합물과 낮은 화합물의 수용액을 C18 cartridge를 통과시키면 극성이 낮은 화합물은 C18 group과의 강한상호 작용에 의해 정지상에 붙잡히고, 극성이 높은 화합물은 물과의 상호작용이 더 강해서 물을 따라 흘러나온다. 물론 엄밀히 얘기하면 이들 화합물은 두 가지 상에 다른 비율로 분배(partition)되는데 이 분배 상수의 차이에 의하여 분리가 일어나는 것이다.
③ 실험 방법
1) C18 cartridge를 주사기에 끼우고 10％ AcOH 약 4ml를 통과시킨다. 주어진 색소의 혼합물 한 방울을 cartridge 위쪽에 가한 후 plunger에 약간의 압력을 가해서 색소가 cartridge에 들어가도록 한다.
2) 4ml의 10％ AcOH를 plunger에 넣은 후 압력을 가해서 시험관 안에 C18 cartridge를 통과한 용액 약 10방울을 떨어뜨린다.
3) 이렇게 약 4번을 반복한 후 다음에는 20방울씩 시험관에 떨어뜨린다.
4) 4ml의 10％ EtOH를 plunger에 넣은 후 압력을 가해서 시험관 안에 C18 cartridge를 통과한 용액 약 20방울을 떨어뜨린다. 이렇게 약

자료출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11079148&sid=leesk55&key=

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키워드 : 자연과학,일반화학실험,Reversed,Phase,Chromatography,크로마토,그래피,의한,색소분리,자료실
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