クロマトグラフィー(大学入試編)
化学基礎の教科書では最初の方に書いてあるのが、物質の分離法についてです。最初に習うときはまだ物質に馴染みがないのであまりちゃんと理解できなくて大丈夫です。ある程度他の単元をやってからまた学び直せば良いので、とりあえず最初の時点では「世の中の物質は混合物は多いけれども、化学では(理論面でも実験面でも)分離して純物質として考える・扱う方がラクなので今後は混合物を分離したものとする」というメッセージが伝われば良いと思います。
クロマトグラフィーとは?
クロマトグラフィーは物質の分離法の一つです。ただ、大学入試では他の分離法の方が出題されやすい印象です。
しかし、大学以降クロマトグラフィーはかなり登場します。
まず、そもそも種類が多いです。試料を移動相と呼ばれる物質に流し, 固定相と呼ばれる物質と移動相中の物質との二相間の相互作用の程度が試料の各成分によって異なることを利用して成分を分離するのがクロマトフィーですが、移動相の状態によってガスクロマトグラフィー、液体クロマ トグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーなどに分類できます。さらにその中でも薄層クロマトグラフィー(TLC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、順相・逆相クロマトグラフィー(固定相の違い)など種類が数多あります。
さらに、これは分析化学のみで使われる話ではなく、有機化学・生化学など幅広く使われています。
例えば有機化学では反応の進行を確認・追跡する簡便な方法としてTLCがよく使われています。要するに、ちゃんと反応したかどうか目で見てわからないときにTLCで確認して、まだ反応しきっていない場合はもうちょっと加熱したり、もう全部反応してそうなときは参考文献に書いてある加熱時間より短くても反応を切り上げたりするのに役に立つということです。
生化学(あるいは医療)ではHPLCを利用した分析・検査をすることがあります。
このようなわけで、クロマトグラフィーは大学受験においては重要視されていないけれども大学以降では大切な方法なのですが、難関校などでは発展問題として出題されることがあるので今回はそのような問題をいくつか紹介します。
共通テスト化学2021(第二日程)第1問問4
実は共通テストでも出題されています。もっとも、共通テストなので知識としてこれをおさえないといけないということはなくて読み取って考えられれば良いです。よく出てくるTLC(この後登場する問題もTLCの話です)においては、問題文で書かれているように「適切な溶媒を選択すると」「シリカゲル(固定相)への吸着のしやすさの違いにより、混合物を分離」します。+αで、「シリカゲルは-OHを持っている(順相)」「シリカゲルに吸着→溶媒があっても移動しにくい→スポットは下の方(逆にスポットの上の方はシリカゲルに吸着しにくい)」あたりが考えられると良いです。
TLCは有機化学の学生実験でよくやりました(私は「適切な溶媒の選択(比率など含めて)」を見つけるのが面倒と思っていました)が、なかなかこの問題自体は一般的には難しかったかもしれません。
2023年東京医科歯科大
(もう10月からはこの名前の大学ではなくなります)
先述の+αの事項を意識できればある程度できるかなと思います。東京医科歯科大の題材は(高校内容から逸脱するものもあり難しいかもしれませんが)高校ではやらない生命科学の研究・医療の現場の話題を高校化学の問題として落とし込んでいる点で知的好奇心のある人にとっては面白いと思います(他にも医療用ガス、ペニシリン、クリックケミストリー、ドーピングなどの話題があるので興味ある方は是非医科歯科の問題も見てください)。