EBS 수능특강 독서 052 크로마토 그래피 [중]

크로마토 그래피

1. 검은색 수성 사인펜의 잉크에는 여러 색깔의 성분이 혼합되어 있다. 이 검은색 수성 사인펜으로 점을 찍은 종이를 물에 담그면 각 색깔 성분은 물에 끌어올려지는 정도가 서로 달라서 각 성분별로 분리된다. 이러한 원리로 혼합물을 분리하는 방법이 크로마토 그래피이다. 이 방법은 20세기 초에 식물성 염료를 분리하기 위해 발명되었다.
   
   
2. 위 검은색 수성 사인펜의 사례로 크로마토그래피의 원리를 설명하면 이렇다. 일단 점을 찍은 종이는 정지상이고 이 종이를 담그는 물은 이동상이다. 점을 찍은 종이를 물에 넣으면 검은 사인펜 잉크 혼합물은 이동상인 물과 함께 이동하게 된다. 이때 정지상에 오래 머무는 속성을 가진 색깔 성분은 점찍은 위치로부터 멀리 이동하지 못하고 정지상에 잘 머무르지 않는 속성을 가진 색깔 성분은 점찍은 위치로부터 멀리 이동하게 될 것이다.
   
   
3. 이동상을 액체로 쓰면 액체 크로마토그래피, 기체를 쓰면 기체 크로마토그래피(GC)라고 한다. 기체 크로마토그래피 장치는 이동상으로 쓰이는 기체, 시료 주입구, 분리관, 검출기, 데이터 처리 장치 등으로 구성된다. 기체 상태인 시료는 이동상으로 쓰이는 기체 헬륨이나 질소 같은 것들과 섞여 분리관을 통과하면서 분리되는 장치인데 중요한 것은 시료와 이동상이 상호 작용을 일으키면 안 된다는 것이다.
   
   
4. 이동상 기체와 섞여 분리관을 통과하던 시료는 그 분리관 내부에 놓인 정지상을 만나게 된다. 정지상은 고체 화합물들이 주로 사용된다. 시료의 성분들은 천천히 흘러 이 정지상에 흡착이나 용해되어 화학 평형을 이루게 된다. 이때 시료의 각 성분들은 평형 농도 값이 다르다. 이처럼 각 성분이 다른 농도로 용해 또는 흡착되는 현상을 분배라고 한다. 그리고 특정 성분의 정지상 농도를 이동상 농도로 나눈 값을 분배 계수라고 한다. 분배 계수가 클수록 시료 성분의 이동 속도가 줄어들어 머무름 시간이 증가하고 전혀 머무르지 않는 성분의 분배 계수는 0이다.
   
   
5. 분리관 다음에는 검출기. 대표적으로 두 검출기. 불꽃 이온화 검출기(FID)는 시료가 연소될 때 각 성분의 농도에 비례하여 발생하는 전하를 띤 이온의 전류량을 측정한다. 이 검출기는 탄화수소계 물질의 검출에 쓰이고 탄화수소계 물질이 아니면 검출이 불가능하다. TCD는 운반 기체의 열전도도와 성분 기체의 열전도도의 차이로 분석물의 존재와 양을 측정한다. 이 검출기는 앞의 검출기와 달리 시료를 파괴하지 않는다. 검출기의 신호를 그래프로 처리한 것을 크로마토그램이라 한다.
   
   
6. 크로마토그램의 봉우리 면적은 농도에 정비례한다. 머무름 시가은 농도와 무관하고 온도 등 다양한 변수의 영향을 받는다. 결국 온도 고정, 농도 아는 시료의 머무름 시간을 측정, 농도에 따른 봉우리 크기를 특정한다. 그 후 같은 조건에서 분석하면 성분의 종류와 농도를 알 수 있다.

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