Come realizzare una cromatografia su carta

Le tecniche di indagine in chimica sono parecchie. Di solito si tratta di verificare che cosa succede al nostro campione in presenza di un dato reagente. Nella cromatografia su carta, si usa un foglietto di carta particolare, ma senza reagenti, quindi non una cartina di tornasole, e sfruttando le proprietà assorbenti e di capillarità del substrato se ne valuta la reazione. Si tratta di una risposta cromatica che si impiega per determinare al composizione del campione in base ai colori assunti dalla cartina. La cromatografia si può anche realizzare su substrati differenti, e ne esistono anche varianti che si fanno bruciando il campione e valutandone i colori assunti alle varie temperature, sfruttando un meccanismo tutto sommato analogo a quello che si applica usando i solventi. Con questa breve guida vi spiegherò come si fa a realizzare una cromatografia su carta.

• Carta
• Penna nera
• Pennarelli colorati
• Alcool
• Barattolo di vetro con tappo

Nello svolgimento di questo esperimento dovrete andare a separare i vari componenti di una miscela (nel nostro caso useremo l'inchiostro), i quali tendono a ripartirsi in modo diverso. Come ben suggerisce la stessa parola cromatografia, si tratta di riuscire a distinguere tali componenti grazie ai colori con i quali appaiono su una striscia di carta filtro assorbente. La separazioni degli elementi è determinata dal fatto che essi, una volta che sono stati trasportati da un solvente (l'alcool), si spostano con velocità differenti sulla carta. Il momento del trasporto vine definito "fase mobile" a seconda del solvente e della sua velocità di propagazione capillare questa fase può essere molto lunga. Si indica, invece, con il termine "fase stazionaria" lo stato di separazione delle componenti. In una comune soluzione, infatti le componenti si trovano in media distribuite in maniera piuttosto omogenea. Se non si aggiungesse l'alcool o un altro solvente in grado di trasportare le diverse molecole a velocità differente, la cromatografia, che si fa su carta tutto sommato ordinaria, non darebbe esiti leggibili, producendo al massimo una macchia.

I materiali necessari allo svolgimento dell'esperimento sono: della carta, un paio di forbici, un barattolo con tappo, dell'alcool etilico (nel nostro caso, ma in generale un solvente adatto allo scopo, cioè che non distrugga le molecole del composto) e, infine, penne e pennarelli per poter ripetere l'esperimento utilizzando degli inchiostri di colori diversi. Iniziate l'esperimento andando a tagliare almeno quattro strisce di carta di circa 8 cm di lunghezza e 3 cm di larghezza. Prendete quindi le strisce di carta che avete preparato e, a circa 1,5 cm dal margine in basso, tracciate una riga ben marcata con l'ausilio di una penna, per esempio usando quella nera. La striscia nel nostro caso è al tempo stesso il campione ed il limite di sicurezza, necessario per poter effettuare un esperimento valido.

Versate ora dell'alcool all'interno del barattolo fino a 1 cm di altezza, quindi immergetevi dentro la striscia di carta, facendo in modo che rimanga ben posizionata in verticale (ricordate che l'alcool non deve assolutamente toccare la striscia di inchiostro, altrimenti si invaliderebbe l'esperimento!), quindi chiudete il tappo del barattolo. Adesso dovete aspettare circa 20-30 minuti prima di andare a estrarre la striscia di carta. Sarà la capillarità delle fibre della carta a far risalire il solvente lungo la striscia e a far produrre l'effetto di separazione, sfruttando anche la cinetica di propagazione dell'alcool lungo il percorso della cellulosa. In teoria si possono usare anche altri substrati fibrosi, ma per questioni pratiche ed economiche si impiega di solito della carta bianca un po' grezza, ma non carta assorbente che si sfa a contatto coi liquidi.

Quello che dovrete fare ora è ripetere esattamente questa procedura anche con tutte le altre tipologie di inchiostro. Nell'esempio che stiamo analizzando, l'esperimento è stato svolto, oltre che con la penna nera, utilizzando anche un pennarello blu, uno giallo e uno verde. Questo vi permetterà di avere più esempi da valutare e confrontare. Estraete dunque le strisce di carta dai barattoli e vedrete come il colore si sarà "spostato" verso l'alto, oppure sarà rimasto in basso, vicino alla linea che avete tracciato. Lo sfruttamento della forza di gravità, infatti, ci aiuta a separare le componenti "leggere" che salgono, da quelle "pesanti" che scendono. A seconda del campione, infatti, troveremo una colorazione ed una corona ben differente nelle due direzioni. Gli inchiostri colorati, infatti, spesso hanno formule e composizioni chimiche completamente differenti, con presenza di molecole organiche, idrocarburi e metalli.

Nel caso della penna nera e del pennarello blu, noteremo come i pigmenti scuri si saranno spostati verso la parte alta della striscia di carta. Con il pennarello giallo si vede, invece, come il pigmento dell'inchiostro sarà rimasto vicino dalla linea da noi tracciata. Un caso particolare è sicuramente quello del pennarello verde: in questa situazione, infatti, possiamo appurare come i due pigmenti, quello blu e quello giallo, si saranno separati. Il giallo sarà rimasto in basso, mentre il blu si sarà postato verso l'alto. Il risultato si riferisce ad un esperimento campione e potrebbe non essere lo stesso. La differenza di direzione e propagazione è per esempio legata alla presenza di componenti metalliche nell'inchiostro, e alla differente solubilità delle varie miscele.

Quindi, per poter andare a scrivere quelle che sono le conclusioni del nostro esperimento, potremo affermare che quando il pigmento si "allontana" dalla linea da noi tracciata, questo risulterà essere maggiormente affine all'eluente (alcool). In caso contrario, invece, si dirà che il pigmento sarà più affine al foglio di carta. Come abbiamo visto con il caso del pennarello verde, possono anche presentarsi, utilizzando lo stesso inchiostro, entrambi i casi. Questa è la situazione che si verifica quando si vengono utilizzati i colori secondari. Di solito il solvente che si sceglie è piuttosto volatile, proprio per non lasciare a sua volta tracce nelle macchie della cromatografia. Si dovrebbe in ogni caso tener d'occhio anche le parti lontane dalla diffusione del campione per valutare se ci sia o meno un'alterazione cromatica del fondo di carta, in modo tale da poterne tener conto nelle relazioni. Eseguire una cromatografia su carta è un lavoro piuttosto complesso che richiede impegno e studio per essere eseguita. Se siete alle prime o se l'argomento vi risulta ancora piuttosto ostico, non vi preoccupate, i suggerimenti di questa guida faranno esattamente al caso caso vostro e potrete iniziare ad apprendere meglio o fare esperimenti per riuscire ad assimilare meglio tutto quanto. Vi auguro quindi buon lavoro e buono studio. A presto.

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