1. 其他種類的液體色層分析,會用紙片那樣的東西當作粒子的支撐(固定相),取代「管柱色層分析」與「高壓液體色層分析HPLC」的管柱。
2. 在紙色層分析paper chromatography,把分子混合物的成分分離的辦法,就是把混合物溶液,滴一小滴在靠近紙片邊緣的地方,讓它乾掉;然後,把紙片的邊緣浸潤到溶劑,溶劑就像管柱色層分析的洗析液,利用毛細作用把紙片的上方移動,製造出移動相。
3. 薄層層析法 thin-layer chromatography,是用一個平整的固定支撐,例如一片玻璃、塑膠、或鋁箔,外層再包裹薄薄的矽膠或礬土,來取代紙色層分析中的紙片。
4. 如同在紙色層分析,溶劑會因為毛細作用而沿著固定相(薄片)往上移動。這種往上移動的拉力,同樣可以分離混合物,如同「管柱色層分析」利用地心引力達成的效果。
5. Rf值:(在測試紙片或薄片上)物質移動的距離和溶劑最遠可抵達的距離,二者相比的結果。物質,指各混合物的成分;溶劑的移動,透過毛細現象。
6. 「紙色層分析」或「薄層層析法」中的「Rf值」的比例,通常和「管柱液體色層分析」的「洗析時間elution time」比例,剛好完全相反(成反比)。
(在紙片上移動最遠的物質,就是在管柱中最先洗析出來的物質;移動最遠的物質,Rf值最大,在管柱中最先洗析出來的物質,洗析時間最小,所以剛好成反比)
7. 因此,「薄層層析法」所能得到的分離成果,可類比在「管柱液體色層分析」所得到的分離結果,習慣上會先應用「薄層層析法」,來確定溶劑能夠分離混合物,然後再進行「管柱色層分析」。
8. 【反相色層分析 Reverse-phase chromatography】大型生物性分子,通常有很多極性官能基(分子中某部分的小分子群),這會讓分子黏「管柱或「薄片黏得太緊,以致於做不出分離效果,因為「管柱色層分析法」的填充物和「薄層層析法」的薄片,是由有極性的礬土或矽膠做成的。
9. 化學家考慮到化合物的性質,改良用來做固定相材料的矽膠(變成無極性),讓無極性的分子,也能與矽膠粒子表層化學性鍵結。沒有極性的固定相,跟無極性分子的鍵結比較緊。
10. 這樣一來,比較有極性的化合物,也能快速地被溶劑沖過管柱;溶劑的成分通常是碳氫化合物(例如 己烷)和酒精(例如2-丙醇)的混合物。
11. 因為洗析的順序是顛倒了(先使用比較有極性的洗析液),所以這個技術被稱為「反相色層分析reverse-phase chromatography」。而用沒有改良過的矽膠或礬土的,則稱為「正相色層分析 normal-phase chromatography」。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)
徐弘毅:
1. 每一種色層分析法都有優缺點。
2. 管柱液體色層分析法,優點是不但可以分析混合物的組成成分,還可純化收集各個組成化合物,缺點是費工夫,要用到管柱、溶劑、細頸瓶、檢偵器……。
3. 紙色層分析或薄片色層分析,優點是輕巧,只要用紙片和溶劑就可以,缺點是不能分離收集組成混合物的成分,所以,最好的用途是,作為那些費工夫的色層分析法的預測分析,作為執行其他實驗的參考依據。
4. 因為傳統的管柱色層分析也有缺點,管柱裡面的黏土或礬土都有極性,這樣好處是很容易過濾出沒有極性的分子,但是缺點是會黏住有極性的分子;
5. 有的時候,我們希望先濾出有極性的分子,所以,出現管柱固定相的改良版—「反相色層分析」:用沒有極性的填充物來過濾,這樣就不會黏住有極性的分子,而無極性的分子雖然晚一點才過濾出來,但是,也不會跟過濾用的固定相黏得太緊。如果要收集海洋深層水的離子,應該是要用這種改良過的「反相色層分析」。
6. 美術也常用到色層分析,尤其是水墨畫。例如畫荷花,毛筆要先整支吸水,然後2/3沾粉紅,筆尖1/4沾鮮艷桃紅,然後一筆畫出有漸層的花瓣,就像紙色層分析上的混合物,只是結構比較美。
7. 另一種方法是,先用濃墨畫出山水的紋理,然後用淡墨暈染出雲霧飄渺的感覺,隨著筆墨的濃度不同,暈染的Rf值也會不同,很會捏拿控制色層分析技巧的人,就是技術純熟的畫家。
8. 就色層分析來看,科學家的重點,在於分析清楚每一種成分是什麼,操控物質來改善人類現實生活;藝術家的重點,在於技巧純熟地操作色層變化,用有意義圖形,來改善人類的精神生活。
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