▶   크로마토그래피

거름종이에 수성펜과 유성펜으로 글자를 씁니다. 그리고 거름종이 중앙애 물을 몇 방울 떨어뜨리고 기다립니다.

그러면 물이 거름종이를 타고 번집니다. 수성펜으로 쓴 글씨와 유성펜으로 쓴 글씨는 다음과 같이 됩니다.

유성펜으로 쓴 글씨는 번지지 않거, 수성펜으로 쓴 글씨는 번집니다. 그리고 검정색이던 글씨로부터 다른 색이 나타나 보입니다. 왜 그럴까요? 알아봅시다.

한 물질을 두 가지 용매에 녹이는 경우를 생각해 봅시다. 예를 들어, 설탕을 물에 녹이는 경우와 설탕을 식용유에 녹이는 경우이지요. 설탕은 물에는 잘 녹지만 식용유에는 녹지 않습니다. 이것은 설탕 분자와 물 분자 사이에는 상당한 끌어당기는 힘(인력)이 있지만 설탕 분자와 식용유 분자 사이에는 끌어당기는 힘이 작아서 그런 것입니다.

설탕을 물과 식용유 혼합물에 넣고 저어봅시다. 물과 식용유는 서로 섞이지 않으므로 층이 분리됩니다.

어느 층에 가면 설탕을 찾을 수 있을까요?  …………………………… 바로 물 층에 들어 있습니다. 왜냐하면 설탕 분자들은 식용유 분자들보다 물 분자들을 훨씬 좋아하니까요.

이러한 현상은 식용 색소를 사용하면 쉽게 볼 수 있답니다. 식용 색소는 물에는 잘 녹지만 식용유에는 녹지 않습니다. 이 색소를 물과 식용유의 혼합물에 더하면 색소가 물 쪽으로만 가지요.

이렇듯 물질마다 다른 물질을 좋아하는 성질이 다 다릅니다. 물질마다 서로 좋아하는 정도가 다른 점을 이용하여 분리하는 한 방법이 크로마토그래피입니다.

크로마토그래피에는 두 가지 상이 있습니다. 고정되어 있는 상(고체상)과 이동하는 상(대개 액체)입니다.

예를 들어, 종이 크로마토그래피에서는 종이가 정지상이 됩니다. 그리고 종이를 액체에 담그면 종이를 따라 액체가 위로 올라옵니다. 이 액체가 이동상이 됩니다.

정지상인 종이에 물질을 묻힌 후 액체에 담구어 놓았다면 어떤 일이 일어날까요? 시간이 흐르면 액체가 종이를 따라 올라가다 종이에 묻어 있는 물질을 만나게됩니다. 이때 정지상에 묻어 있는 물질의 성질에 따라 다음의 일들이 일어납니다.

(1) 물질이 종이를 이루고 있는 셀룰로즈보다 액체상(예를 들어 물)을 훨씬 좋아할 때: 물질이 이동상으로 갑니다.(  )

  (2) 물질이 종이를 이루고 있는 셀룰로즈를 액체상(예를 들어 물)보다 훨씬 좋아할 때: 물질이 정지상에 머물러 있습니다.(  )

따라서 물을 훨씬 좋아하는 물질은 물이 도달한 곳 근처에 있습니다. 물보다 셀룰로즈를 훤씬 좋아하는 물질은 처음 있던 곳에 머물러 있습니다. 셀룰로즈를 좋아하는 정도나 물을 좋아하는 정도가 비슷한 물질은 출발점과 물이 도달한 점 중간 정도에 있습니다.

이렇게 서로 좋아하는 물질과 그 정도가 다른 세 물질의 혼합물을 종이에 묻혀 놓고 종이를 액체에 담구어 종이를 따라 액체가 올라오게 하면 어떻게 될까요? 세 물질이 분리됩니다.

정지상으로 종이가 아닌 다른 물질을 쓸 수 있습니다. 예를 들면, 분필도 정지상으로 사용될 수 있습니다. 이동상으로는 다양한 액체가 사용됩니다. 아래 동영상은 분필과 물을 사용하여 잉크에 들어 있는 여러 색소를 분리하는 것을 보여줍니다.

  숯으로 하는 크로마토그래피