Содержание
все, что мы видим сейчас – смесь последних 15 секунд нашей жизни — Russian Traveler
Этот механизм позволяет нам не затеряться в хаосе из отдельных изображений.
Наши глаза постоянно находятся под атакой огромного количества визуальной информации – в поле нашего зрения попадают миллионы форм, цветов, хаотичных движений вокруг. Отследить все это – непростая задача для мозга. К тому же меняется не только визуальная картинка, но и наша точка зрения – из-за наших движений и моргания.
Чтобы получить представление о «шумности» этого зрительного восприятия, поднимите телефон на уровень глаз и запишите видео, пока вы ходите и смотрите на разные вещи. Месиво из разных кадров – это именно то, с чем ваш мозг имеет дело в каждый момент вашего визуального опыта. Это также заметно на видео ниже. Белый кружок справа показывает возможные движения глаз, а размытое пятно слева показывает скачкообразный визуальный ряд в каждый момент времени.
Тем не менее, вместо того, чтобы воспринимать все колебания и визуальный шум, мы видим вокруг стабильную среду – и имеем возможность заметить именно то, что нужно. Так как же наш мозг создает эту иллюзию стабильности? Этот процесс завораживал ученых на протяжении веков и является одним из фундаментальных вопросов в науке о зрении.
Однажды группа ученых из Университета в Абердине и Университета Беркли обнаружила новый механизм, который, среди прочего, может объяснить эту иллюзорную стабильность.
Мозг автоматически сглаживает наши визуальные данные с течением времени. Вместо того, чтобы анализировать каждый отдельный визуальный «снимок», мы воспринимаем в конкретный момент нечто среднее из того, что мы видели за последние 15 секунд.
Таким образом, сближая объекты, чтобы они казались более похожими друг на друга, наш мозг обманывает нас, заставляя воспринимать стабильную среду. Жизнь «прошлым» может объяснить, почему мы не замечаем некоторых мельчайших изменений, происходящих с течением времени.
Другими словами, мозг подобен машине времени, которая отправляет нас в прошлое – пусть всего на 15 секунд. Это похоже на приложение, которое каждые 15 секунд объединяет наши визуальные данные в одно впечатление, чтобы мы могли справляться с повседневной жизнью.
Если бы наш мозг всегда обновлялся в режиме реального времени, мир казался бы хаотичным с постоянными колебаниями света, тени и движения. Нам все время казалось бы, что мы страдаем галлюцинациями.
Исследователи создали иллюзию, чтобы проиллюстрировать, как работает этот механизм стабилизации. На ролике ниже лицо с левой стороны медленно стареет в течение 30 секунд, но заметить полную степень изменения возраста очень сложно. Когда добровольцев просили назвать примерный возраст лица в самом конце видео, они почти всегда сообщали возраст, который был изображен за 15 секунд до того.
youtube.com/embed/cLqVwvdOzuk»> Когда мы смотрим видео, мы постоянно смещаемся в прошлое, поэтому мозг постоянно отправляет нас назад к предыдущим 10-15 секундам (где лицо было моложе). Вместо того, чтобы видеть последнее изображение в режиме реального времени, люди на самом деле видят более ранние версии, потому что время обновления нашего мозга составляет как раз около 15 секунд, утверждают ученые.
По сути, мозг прокрастинирует.
Иметь дело с каждым отдельным визуальным снимком – слишком сложная работа, поэтому мозг обращается к прошлому – ведь оно хорошо предсказывает настоящее. В основном мы перерабатываем информацию из прошлого, потому что это эффективнее, быстрее и требует меньше ресурса.
Получается, у нашего мозга есть механизмы, которые постоянно смещают наше визуальное восприятие в сторону нашего прошлого визуального опыта. Наша зрительная система иногда жертвует точностью ради плавного визуального восприятия окружающего мира. Это может объяснить, почему, например, при просмотре фильма мы не замечаем тонких изменений, происходящих со временем, таких как разница между актерами и их дублерами.
Для нашего мозга, работающего с этим небольшим отставанием при обработке визуального мира, тут есть хорошие и плохие новости. Задержка отлично подходит для того, чтобы не погрузиться в визуальный хаос, но она также может привести к отрицательным последствиям, когда нам требуется абсолютная точность в наблюдениях.
Например, радиологи просматривают сотни рентгеновских снимков один за другим. Им нужно определить любые отклонения, а затем классифицировать их. Исследователи обнаружили, что во время выполнения этой задачи медики основывались не только на текущем изображении, но и на изображениях, которые они видели ранее, что могло иметь серьезные последствия для пациентов.
Медлительность нашей зрительной системы в обновлении картины мира может сделать нас совершенно слепыми к моментальным переменам, потому что она цепляется за наше первое впечатление и тянет нас к прошлому. Но в конечном счете такие механизмы способствуют нашему переживанию стабильного мира.
В то же время важно помнить, что суждения, которые мы делаем каждый день, основаны не столько на настоящем, сколько на нашем прошлом – пусть лишь с небольшим отставанием.
описание породы собаки, характер, уход
Ищи…
Библиотека пород
Малинуа — это короткошерстная порода среднего размера квадратной формы. Хотя ее часто путают с немецкой овчаркой, ее силуэт в профиль вписывается в квадрат, и она имеет более легкий скелет и более утонченную голову. Окрасы малинуа: желтовато-коричневый (олень), красный или серый с черным затенением на кончиках волосков. Их хвосты обычно темнее или имеют черный кончик. На морде — черная маска, уши в большинстве случаев черные. Рост взрослого самца — 61-66 см, самки — 56-61 см. Их вес составляет 27,5-28,5 кг.
- Собаки, подходящие опытным владельцам
- Требуется дополнительная дрессировка
- Предпочитает интенсивные прогулки
- Предпочитает гулять больше двух часов в день
- Большая собака
- Среднее слюноотделение
- Требует ухода раз в два дня
- Негипоаллергенная порода
- Довольно шумная собака
- Сторожевая собака
- Для совместной жизни с другими питомцами может потребоваться дрессировка
- Для совместной жизни с детьми может потребоваться дрессировка
Происхождение
Существует четыре разновидности бельгийской овчарки: лакенуа, тервюрен, грюнендаль и малинуа.
Они получили свои названия по регионам Бельгии, в которых появились эти породы. Малинуа — это первый выведенный тип бельгийских овчарок, сформировавшийся в породу. Эта порода раньше всех снискала популярность.
Характер
Малинуа — порода, которая не очень подходит новичкам.Это любящий преданный компаньон, который защитит свой дом и семью. Ему нужен опытный хозяин. Как и для всех пород сторожевых собак, не рекомендуется стимулировать проявление сторожевого инстинкта с малого возраста, иначе собаки могут начать охранять вас в неподобающей ситуации. Их врождённый сторожевой инстинкт включается в моменты, когда они чувствуют в этом необходимость.
Поведение
Этих собак часто считают «Эйнштейнами» в собачьем мире. Они активны, быстро обучаемые и настолько выносливы, что могут утомить даже самого спортивного хозяина. Им нравятся все виды дрессировки с вознаграждением, игры и собачьи виды спорта. Поэтому этой породе нужен хозяин, который может удовлетворить огромные потребности собаки в физических упражнениях и умственном стимулировании.
Они тесно привязываются к своим хозяевам и становятся идеальными компаньонами для энергичной и увлеченной семьи, способной обеспечить питомцу необходимый образ жизни. В идеальном случае основная работа собаки должна быть, как минимум, похожа на процесс выпаса скота — именно такая деятельность, в основном, и сделала эту породу такой, какая она есть сейчас.
Здоровье (проблемы)
Как и многие другие породы, все разновидности бельгийской овчарки могут страдать от наследственных глазных заболеваний и дисплазии тазобедренного сустава (патология, которая может привести к проблемам с мобильностью). Поэтому важное значение имеет оценка состояния глаз и бедер собаки до разведения.
Физические нагрузки
Малинуа требуется не менее двух часов ежедневных занятий, дрессировка и умственное стимулирование. Собака отлично поддается дрессировке и может преуспеть в быстроте, послушании и других собачьих видах спорта. Это очень активные собаки. Эта порода не подходит тем, кто планирует оставлять собаку в одиночестве на весь день.
Питание
Крупным породам собак с большим аппетитом требуется иное сочетание питательных веществ, в том числе минералов и витаминов, по сравнению с собаками меньшего размера.
Уход за шерстью
Малинуа – это короткошерстная собака с пуховым подшерстком. Волоски толще на хвосте и вокруг шеи. В области крестца длиннее, а хвост очень пушистый. Шерсть малинуа довольно неприхотлива: за ней достаточно ухаживать один раз в неделю.
Лучшие породы для детей
Считается, что собаки обычно хорошо ладят с детьми. Тем не менее, собаки и дети должны учиться ладить друг с другом, уважать друг друга и чувствовать себя в безопасности будучи вместе. В любом случае, маленьких детей нельзя оставлять наедине с собакой — взрослые обязательно должны контролировать все взаимодействия между ними.
Что еще следует иметь в виду?
Хотите взять щенка?
Собаки из приюта часто становятся самыми верными друзьями, ведь они получают второй шанс.
Бесчисленное количество собак ждет свою любящую семью и уютный дом. В хороших приютах всегда стараются сделать так, чтобы человек и животное подошли друг другу. Сотрудники приютов обычно хорошо знают своих «постояльцев», но это не единственное, что им предстоит учесть при подборе. Вас попросят рассказать о себе, вашей семье и обстановке дома. Кроме того, в любой момент до и после того, как вы возьмете животное из приюта, вы можете обратиться к сотрудникам за советом и получить ответы на интересующие вопросы.
Поиск заводчика
Если вам нравятся породистые собаки, постарайтесь найти надежного заводчика. Также советуем посещать выставки собак, где можно познакомиться с профессиональными заводчиками и узнать больше о желаемой породе.
Первые дни в новом доме
В предвкушении появления у вас дома нового обитателя отвлекитесь на то, чтобы учесть ряд важных деталей. Таким образом, вы сможете сделать ваше жилье максимально комфортным для животного.
Полный текст статьи можно прочитать здесь.
Еще по теме
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
NPPE Base Article Header Region
1.2: Классификация вещества — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 21692
Цели обучения
- Классифицировать материю.
Химики изучают структуру, физические свойства и химические свойства материальных веществ. Они состоят из материи , то есть всего, что занимает пространство и имеет массу. Золото и иридий — это материя, как и арахис, люди и почтовые марки. Дым, смог и веселящий газ — это материя. Однако энергия, свет и звук не являются материей; идеи и эмоции тоже не имеют значения.
Масса объекта — это количество содержащейся в нем материи. Не путайте массу объекта с его вес , который представляет собой силу, вызванную гравитационным притяжением, которое действует на объект. Масса — это фундаментальное свойство объекта, не зависящее от его местоположения. С физической точки зрения масса объекта прямо пропорциональна силе, необходимой для изменения его скорости или направления. Более подробное обсуждение различий между весом и массой и единицами, используемыми для их измерения, включено в Основные навыки 1 (раздел 1.9). Вес, с другой стороны, зависит от местоположения объекта.
При нормальных условиях существует три различных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Твердые тела относительно жесткие и имеют фиксированные формы и объемы. Камень, например, является твердым телом. Напротив, жидкости имеют фиксированный объем, но текут, принимая форму своих емкостей, таких как напиток в банке. Газы , такие как воздух в автомобильной шине, не имеют ни фиксированной формы, ни фиксированного объема и расширяются, чтобы полностью заполнить свои сосуды.
В то время как объем газов сильно зависит от их температуры и давления (величины силы, действующей на данную площадь), объемы жидкостей и твердых тел практически не зависят от температуры и давления. Материя часто может переходить из одного физического состояния в другое в процессе, называемом физическое изменение . Например, жидкую воду можно нагреть с образованием газа, называемого паром, или пар можно охладить с образованием жидкой воды. Однако такие изменения состояния не влияют на химический состав вещества.
Чистые вещества и смеси
Чистое химическое вещество – это любое вещество, имеющее фиксированный химический состав и характерные свойства. Кислород, например, представляет собой чистое химическое вещество, представляющее собой бесцветный газ без запаха при температуре 25°C.
Очень немногие образцы материи состоят из чистых веществ; вместо этого большинство из них представляют собой смеси, представляющие собой комбинации двух или более чистых веществ в различных пропорциях, в которых отдельные вещества сохраняют свою идентичность. Воздух, водопроводная вода, молоко, сыр с плесенью, хлеб и грязь — все это смеси. Если все части материала находятся в одном и том же состоянии, не имеют видимых границ и однородны на всем протяжении, то материал 9.0030 однородный . Примерами однородных смесей являются воздух, которым мы дышим, и водопроводная вода, которую мы пьем. Однородные смеси также называют растворами. Так, воздух есть раствор азота, кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и некоторых других газов; водопроводная вода представляет собой раствор небольшого количества нескольких веществ в воде. Однако конкретные составы обоих этих растворов не фиксированы, а зависят как от источника, так и от местоположения; например, состав водопроводной воды в Бойсе, штат Айдахо, отличается от состава водопроводной воды в Буффало, штат Нью-Йорк.
Хотя большинство растворов, с которыми мы сталкиваемся, являются жидкими, растворы также могут быть твердыми. Серое вещество, до сих пор используемое некоторыми стоматологами для пломбирования полостей зубов, представляет собой сложный твердый раствор, содержащий 50 % ртути и 50 % порошка, состоящего в основном из серебра, олова и меди с небольшими количествами цинка и ртути. Твердые растворы двух и более металлов принято называть сплавами.
Если состав материала не совсем однороден, то он гетерогенен (например, тесто для печенья с шоколадной крошкой, сыр с плесенью и грязь). Смеси, которые кажутся гомогенными, после микроскопического исследования часто оказываются гетерогенными. Молоко, например, кажется однородным, но при рассмотрении под микроскопом оно явно состоит из крошечных шариков жира и белка, диспергированных в воде. Компоненты гетерогенных смесей обычно можно разделить простыми средствами. Смеси твердой и жидкой фаз, такие как песок в воде или чайные листья в чае, легко отделяются путем фильтрации, которая заключается в пропускании смеси через барьер, такой как сито, с отверстиями или порами, которые меньше, чем твердые частицы.
В принципе, смеси двух или более твердых веществ, таких как сахар и соль, можно разделить путем микроскопического исследования и сортировки. Однако обычно необходимы более сложные операции, например, при отделении золотых самородков от речного гравия путем промывки. Сначала из речной воды отфильтровывают твердый материал; затем твердые вещества отделяют путем осмотра. Если золото внедрено в горную породу, возможно, его придется выделять химическими методами.
. Гомогенные смеси (растворы) могут быть разделены на составляющие их вещества физическими процессами, основанными на различиях в некоторых физических свойствах, таких как различия в их температурах кипения. Двумя из этих методов разделения являются дистилляция и кристаллизация. Дистилляция использует разницу в летучести, меру того, насколько легко вещество превращается в газ при данной температуре.
Простой перегонный аппарат для разделения смеси веществ, хотя бы одно из которых является жидкостью. Наиболее летучий компонент закипает первым и снова конденсируется в жидкость в водоохлаждаемом холодильнике, из которого стекает в приемную колбу. Если перегоняют, например, раствор соли и воды, то более летучий компонент, чистая вода, собирается в приемной колбе, а соль остается в перегонной колбе.
Смеси двух или более жидкостей с разными точками кипения можно разделить с помощью более сложного перегонного аппарата. Одним из примеров является переработка сырой нефти в ряд полезных продуктов: авиационное топливо, бензин, керосин, дизельное топливо и смазочное масло (в приблизительном порядке убывания летучести).
Другим примером является дистилляция спиртных напитков, таких как бренди или виски. (Эта относительно простая процедура доставила немало головной боли федеральным властям в XIX веке.20-е годы в эпоху Сухого закона, когда нелегальные перегонные аппараты распространялись в отдаленных регионах Соединенных Штатов!)
Кристаллизация разделяет смеси на основе различий в растворимости, мера того, сколько твердого вещества остается растворенным в заданном количестве указанной жидкости . Большинство веществ лучше растворяются при более высоких температурах, поэтому смесь двух или более веществ можно растворить при повышенной температуре, а затем дать медленно остыть. В качестве альтернативы жидкости, называемой растворителем, можно позволить испариться. И в том, и в другом случае наименее растворимое из растворенных веществ, то, которое с наименьшей вероятностью остается в растворе, обычно сначала образует кристаллы, и эти кристаллы можно удалить из оставшегося раствора фильтрованием.
Большинство смесей можно разделить на чистые вещества, которые могут быть элементами или соединениями. элемент , такой как серый металлический натрий, представляет собой вещество, которое нельзя разложить на более простые путем химических превращений; соединение , такое как белый кристаллический хлорид натрия, содержит два или более элементов и имеет химические и физические свойства, которые обычно отличаются от свойств элементов, из которых оно состоит. Лишь за некоторыми исключениями, конкретное соединение имеет один и тот же элементный состав (одинаковые элементы в одних и тех же пропорциях) независимо от его источника или истории.
Химический состав вещества изменяется в процессе, называемом химическая замена . Превращение двух или более элементов, таких как натрий и хлор, в химическое соединение, хлорид натрия, является примером химического изменения, часто называемого химической реакцией. В настоящее время известно около 118 элементов, но из этих 118 элементов получены миллионы химических соединений. Известные элементы перечислены в периодической таблице.
Рисунок \(\PageIndex{5}\): Разложение воды на водород и кислород с помощью электролиза. Вода — это химическое соединение; водород и кислород являются элементами. батарея подключена к аноду и катоду, помещенному в химический стакан, наполненный водой. Две перевернутые пробирки погружают в воду и помещают над каждым из электродов для сбора газообразных продуктов. Увеличительные указатели показывают молекулярную структуру воды в стакане, а также газообразный водород, собранный на стороне анода, и газообразный кислород на стороне катода.
Различные определения материи: Различные определения материи, YouTube (открывается в новом окне) [youtu.be]
В общем, обратный химический процесс расщепляет соединения на их элементы. Например, вода (соединение) может быть разложена на водород и кислород (оба элемента) в процессе, называемом электролизом. При электролизе электричество обеспечивает энергию, необходимую для разделения соединения на составные элементы (рис. \(\PageIndex{5}\)). Подобный метод широко используется для получения чистого алюминия, элемента, из его руд, представляющих собой смеси соединений. Поскольку для электролиза требуется много энергии, стоимость электроэнергии является самой большой статьей расходов, связанных с производством чистого алюминия. Таким образом, переработка алюминия является экономически выгодной и экологически чистой.
Общая организация материи и методы разделения смесей представлены на рисунке \(\PageIndex{6}\).
Пример \(\PageIndex{1}\)
Идентифицировать каждое вещество как соединение, элемент, гетерогенную смесь или гомогенная смесь (раствор).
- фильтрованный чай
- свежевыжатый апельсиновый сок
- компакт-диск
- оксид алюминия, белый порошок, содержащий атомы алюминия и кислорода в соотношении 2:3
- селен
Дано : химическое вещество
Вопрос : его классификация
Стратегия:
- Решите, является ли вещество химически чистым. Если оно чистое, то вещество является либо элементом, либо соединением. Если вещество можно разделить на элементы, оно является соединением.
- Если вещество не является химически чистым, оно представляет собой либо гетерогенную смесь, либо гомогенную смесь. Если его состав везде однороден, то это однородная смесь.
Раствор
- A Чай представляет собой раствор соединений в воде, поэтому он не является химически чистым. Обычно его отделяют от чайных листьев фильтрованием. B Поскольку состав раствора везде однороден, это однородная смесь.
- А Апельсиновый сок содержит как твердые, так и жидкие частицы (мякоть); он не является химически чистым. B Поскольку его состав неоднороден, апельсиновый сок представляет собой неоднородную смесь.
- A Компакт-диск представляет собой твердый материал, содержащий более одного элемента, по краям которого видны области разного состава. Следовательно, компакт-диск не является химически чистым.
- A Оксид алюминия представляет собой отдельное химически чистое соединение.
- A Селен — один из известных элементов.
Упражнение \(\PageIndex{1}\)
Определите каждое вещество как соединение, элемент, гетерогенную смесь или гомогенную смесь (раствор).
- белое вино
- ртуть
- Заправка для салата «ранчо»
- сахар столовый (сахароза)
- Ответ А
раствор
- Ответ Б
элемент
- Ответ C
-
гетерогенная смесь
- Ответ D
компаунд
Различные определения изменений: Различные определения изменений, YouTube(opens in new window) [youtu.be] (opens in new window)
Резюме
Вещество можно классифицировать по физическим и химическим свойствам.
Материя – это все, что занимает пространство и имеет массу. Три состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Физическое изменение предполагает переход вещества из одного состояния вещества в другое без изменения его химического состава. Большая часть материи состоит из смесей чистых веществ, которые могут быть гомогенными (однородными по составу) или гетерогенными (разные области обладают разным составом и свойствами). Чистые вещества могут быть как химическими соединениями, так и элементами. Соединения можно разложить на элементы химическими реакциями, но нельзя разделить химическими средствами элементы на более простые вещества. Свойства веществ можно разделить на физические и химические. Ученые могут наблюдать физические свойства без изменения состава вещества, тогда как химические свойства описывают склонность вещества к химическим изменениям (химическим реакциям), которые изменяют его химический состав. Физические свойства могут быть интенсивными или экстенсивными. Интенсивные свойства одинаковы для всех образцов; не зависят от размера выборки; и включают, например, цвет, физическое состояние и температуры плавления и кипения.
Экстенсивные свойства зависят от количества материала и включают массу и объем. Соотношение двух экстенсивных свойств, массы и объема, является важным интенсивным свойством, называемым плотностью.
Авторы и авторство
1.2: Classification of Matter распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 3.0 и был создан, изменен и/или курирован LibreTexts.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или страница
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 3,0
- Показать страницу TOC
- № на стр.
- Теги
- химическая замена
- компаунд
- Кристаллизация
- дистилляция
- элемент
- газ
- гетерогенная смесь
- гомогенная смесь
- жидкость
- масса
- материя
- Физическое изменение
- давление
- твердый
- вес
БУМАЖНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Эта страница представляет собой введение в бумажную хроматографию, включая двустороннюю хроматографию. Проведение бумажной хроматографии Фон Хроматография используется для разделения смесей веществ на их компоненты. Все формы хроматографии работают по одному и тому же принципу. Все они имеют стационарную фазу (твердое тело или жидкость, нанесенную на твердое тело) и подвижную фазу (жидкость или газ). Подвижная фаза протекает через неподвижную фазу и уносит с собой компоненты смеси. Различные компоненты перемещаются с разной скоростью. Мы рассмотрим причины этого далее на странице. В бумажной хроматографии неподвижной фазой является очень однородная впитывающая бумага. Подвижная фаза представляет собой подходящий жидкий растворитель или смесь растворителей. Изготовление бумажной хроматограммы Вероятно, вы использовали бумажную хроматографию как одно из первых занятий в области химии для разделения смесей цветных красителей, например, красителей, из которых состоят определенные чернила. Предположим, у вас есть три синие ручки, и вы хотите узнать, какой из них вы написали сообщение. Образцы каждой краски наносятся на карандашную линию, проведенную на листе хроматографической бумаги. Часть чернил из сообщения растворяется в минимально возможном количестве подходящего растворителя и также наносится на ту же линию. На схеме ручки обозначены цифрами 1, 2 и 3, а чернила для сообщений — буквой М. | |
Примечание: Бумага для хроматографии на самом деле будет чисто белой, а не бледно-серой. Я вынужден показать его не совсем белым из-за того, как я строю диаграммы. Все, что я рисую чисто белым, позволяет просвечивать цвет фона страницы. | |
Бумага подвешена в контейнере с неглубоким слоем подходящего растворителя или смеси растворителей. Важно, чтобы уровень растворителя был ниже линии с пятнами на ней. Контейнер накрывают крышкой, чтобы убедиться, что атмосфера в стакане насыщена парами растворителя. Насыщение атмосферы в стакане паром предотвращает испарение растворителя, когда он поднимается вверх по бумаге. По мере того, как растворитель медленно перемещается вверх по бумаге, различные компоненты красочных смесей перемещаются с разной скоростью, и смеси разделяются на пятна разного цвета. На диаграмме показано, как может выглядеть пластина после того, как растворитель переместился почти доверху. На окончательной хроматограмме довольно легко увидеть, что ручка, которая написала сообщение, содержала те же красители, что и ручка 2. R f значения Некоторые соединения в смеси перемещаются почти так же далеко, как и растворитель; некоторые остаются намного ближе к базовой линии. Расстояние, пройденное относительно растворителя, является постоянным для конкретного соединения, пока вы сохраняете постоянным все остальное — например, тип бумаги и точный состав растворителя. Расстояние, пройденное относительно растворителя, называется значением R f . Для каждого соединения это можно рассчитать по формуле: Например, если один компонент смеси прошел 9,6 см от базовой линии, а растворитель прошел 12,0 см, то значение R f для этого компонента равно: В примере, который мы рассмотрели с различными ручками, не было необходимости измерять R f , потому что вы проводите прямое сравнение, просто глядя на хроматограмму. Вы делаете предположение, что если на итоговой хроматограмме есть два пятна одного цвета, которые прошли одинаковое расстояние вверх по бумаге, то, скорее всего, это одно и то же соединение. Конечно, это не обязательно так — у вас могут быть два соединения одинакового цвета с очень похожими значениями R f . Ниже мы рассмотрим, как можно обойти эту проблему. Что делать, если интересующие вас вещества бесцветны? В некоторых случаях можно сделать пятна видимыми, реагируя с чем-то, что дает окрашенный продукт. Хорошим примером этого являются хроматограммы, полученные из смесей аминокислот. Предположим, у вас есть смесь аминокислот, и вы хотите выяснить, какие именно аминокислоты она содержит. Для простоты предположим, что вы знаете, что смесь может содержать только пять обычных аминокислот. Маленькую каплю раствора смеси помещают на линию основания бумаги, а рядом с ней такие же маленькие точки известных аминокислот. Положение фронта растворителя отмечено карандашом, хроматограмме дают высохнуть, а затем распыляют раствор нингидрина . Нингидрин реагирует с аминокислотами с образованием окрашенных соединений, в основном коричневого или фиолетового цвета. На левой диаграмме показана бумага после того, как фронт растворителя почти достиг вершины. Пятна до сих пор не видны. На второй диаграмме показано, как это может выглядеть после опрыскивания нингидрином. Нет необходимости измерять значения R f , потому что вы можете легко сравнить пятна в смеси с пятнами известных аминокислот — как по их положению, так и по их цвету. В этом примере смесь содержит аминокислоты, обозначенные цифрами 1, 4 и 5. А что, если смесь содержит аминокислоты, отличные от тех, которые мы использовали для сравнения? В смеси будут пятна, не соответствующие известным аминокислотам. Двухсторонняя бумажная хроматография Двухсторонняя бумажная хроматография решает проблему разделения веществ с очень похожими значениями R f значений. Я собираюсь вернуться к разговору об окрашенных соединениях, потому что гораздо легче увидеть, что происходит. Вы вполне можете сделать это с бесцветными соединениями, но для объяснения происходящего вам придется использовать довольно много воображения! На этот раз хроматограмму делают, начиная с одной точки смеси, расположенной ближе к одному концу базовой линии. Его, как и раньше, выдерживают в растворителе и оставляют до тех пор, пока фронт растворителя не приблизится к верхней части бумаги. На схеме положение фронта растворителя отмечено карандашом до высыхания бумаги. Он обозначен как SF1 — фронт растворителя для первого растворителя. Мы будем использовать два разных растворителя. Если вы присмотритесь, вы сможете увидеть, что большое центральное пятно на хроматограмме частично синее, а частично зеленое. Два красителя в смеси имеют практически одинаковые значения R f . Конечно, они с одинаковым успехом могли быть и одного и того же цвета — и в этом случае вы не могли бы сказать, присутствовал ли в этом месте один или несколько красителей. Теперь вы должны дождаться полного высыхания бумаги, затем повернуть ее на 90° и снова проявить хроматограмму в другом растворителе. Очень маловероятно, что два сбивающих с толку пятна будут иметь такие же значения R f во втором растворителе, как и в первом, и поэтому пятна будут перемещаться на разную величину. На следующей диаграмме показано, что может произойти с различными точками на исходной хроматограмме. Положение второго фронта растворителя также отмечено. Вы, конечно, не увидите эти пятна ни в исходном, ни в конечном положении — они сдвинулись! Окончательная хроматограмма будет выглядеть так: . Двухфакторная хроматография полностью разделила смесь на четыре отдельных пятна. Если вы хотите идентифицировать пятна в смеси, вы, очевидно, не можете сделать это с веществами сравнения на той же хроматограмме, которую мы рассматривали ранее на примерах с ручками или аминокислотами. В итоге вы получите бессмысленный беспорядок из пятен. Однако вы можете рассчитать значения R f для каждой точки в обоих растворителях, а затем сравнить их со значениями, измеренными вами для известных соединений в точно таких же условиях. Как работает бумажная хроматография? Хотя бумажная хроматография проста в применении, ее довольно сложно объяснить по сравнению с тонкослойной хроматографией. Объяснение в некоторой степени зависит от того, какой растворитель вы используете, и многие источники полностью замалчивают проблему. Если вы еще этого не сделали, было бы полезно, если бы вы могли прочитать объяснение того, как работает тонкослойная хроматография (ссылка ниже). | |
Примечание: Вы найдете объяснение того, как работает тонкослойная хроматография, перейдя по этой ссылке. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу, когда вы ее прочтете. | |
Основная структура бумаги Бумага состоит из волокон целлюлозы, а целлюлоза представляет собой полимер простого сахара, глюкозы. Ключевым моментом в отношении целлюлозы является то, что вокруг полимерных цепей торчат -ОН-группы. В этом отношении он представляет собой такую же поверхность, как силикагель или оксид алюминия в тонкослойной хроматографии. Было бы заманчиво попытаться объяснить хроматографию на бумаге с точки зрения того, как различные соединения в разной степени адсорбируются на поверхности бумаги. Сложность возникает из-за того, что волокна целлюлозы притягивают водяной пар из атмосферы, а также любую воду, которая присутствовала при изготовлении бумаги. Таким образом, вы можете думать о бумаге как о волокнах целлюлозы с очень тонким слоем молекул воды, связанных с поверхностью. Именно взаимодействие с этой водой является наиболее важным эффектом при бумажной хроматографии. Бумажная хроматография с использованием неполярного растворителя Предположим, вы используете неполярный растворитель, например гексан, для проявления хроматограммы. Неполярные молекулы в смеси, которую вы пытаетесь разделить, будут мало притягиваться к молекулам воды, присоединенным к целлюлозе, и поэтому большую часть времени будут растворяться в движущемся растворителе. С другой стороны, полярные молекулы будет иметь сильное притяжение к молекулам воды и гораздо меньше к неполярному растворителю. Поэтому они будут склонны к растворению в тонком слое воды вокруг волокон целлюлозы гораздо больше, чем в движущемся растворителе. Поскольку они проводят больше времени в стационарной фазе и меньше времени в подвижной фазе, они не собираются очень быстро перемещаться по бумаге. Тенденция соединения делить свое время между двумя несмешивающимися растворителями (такими как гексан и вода, которые не смешиваются) известна как раздел . Таким образом, бумажная хроматография с использованием неполярного растворителя относится к типу распределительной хроматографии . Бумажная хроматография с использованием воды и других полярных растворителей Немного подумав, вы поймете, что разделение не может быть объяснением, если вы используете воду в качестве растворителя для вашей смеси. И все же первые хроматограммы, которые вы сделали, вероятно, были чернилами, использующими воду в качестве растворителя. Если вода работает и как подвижная фаза, и как стационарная, то должен действовать какой-то совершенно другой механизм, и это должно быть в равной степени верно и для других полярных растворителей, таких как, например, спирты. Разделение происходит только между растворителями, которые не смешиваются друг с другом. Полярные растворители, такие как небольшие спирты, смешиваются с водой. Изучая эту тему, я не нашел простого объяснения тому, что происходит в этих случаях. Большинство источников полностью игнорируют проблему и просто цитируют объяснение раздела, не делая никаких поправок на тип используемого растворителя. | |
Это простой пример, так что давайте начнем оттуда.
Следующая диаграмма не показывает деталей того, как подвешивается бумага, потому что существует слишком много возможных способов сделать это, и это загромождает диаграмму. Иногда бумага просто сворачивается в свободный цилиндр и скрепляется скрепками сверху и снизу. Затем цилиндр просто стоит на дне контейнера.
Вы также можете видеть, что ручка 1 содержит смесь двух разных синих красителей, одна из которых может быть . такой же, как одиночный краситель в ручке 3.
Затем бумагу выдерживают в подходящем растворителе и оставляют для проявления, как и раньше. На схеме смесь обозначена М, а известные аминокислоты обозначены цифрами от 1 до 5.
Вам придется повторить эксперимент, используя другие аминокислоты для сравнения.
Это сэкономит мне много повторений, и я смогу сосредоточиться на задачах.
Другими словами, было бы неплохо иметь возможность использовать одно и то же объяснение как для тонкослойной, так и для бумажной хроматографии. К сожалению, все гораздо сложнее!
Таким образом, молекулы, подобные этой, будут перемещаться по бумаге, удерживаемой растворителем. Они будут иметь относительно высокие значения R f .
Если у вас есть вода в качестве подвижной фазы и вода, связанная с целлюлозой в качестве неподвижной фазы, не может быть никакой значимой разницы между количеством времени, которое вещество проводит в растворе в любой из них. Все вещества должны быть одинаково растворимы (или одинаково нерастворимы) в обоих.