Sprawozdanie z laboratorium z fizyki i biofizyki

Ćwiczenie nr 7

Temat ćwiczenia: „Oznaczanie barwników roślinnych metodą chromatograficzną.”

Data wykonanego ćwiczenia: 28.03.14

Numer sekcji: I

Skład sekcji:

CZEMERAJDA Agata

POTRZRBOWSKA Natalia

SERAFIMOWICZ Weronika

Data oddania sprawozdania:

Ocena:

1. Wstęp teoretyczny

Chromatografia - to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych, polegających na zróżnicowaniu szybkości migracji cząsteczek poszczególnych jej składników.

Każdy układ chromatograficzny składa się z następujących części:

• Fazy ruchomej,

• Fazy nieruchomej,

• Chromatografowanych substancji.

Podczas procesu chromatograficznego badana substancja dzieli się pomiędzy: fazę ruchoma i nieruchomą.

Techniki chromatografii dzielimy:

Ze względu na rodzaj eluentu, czyli substancji, w której rozpuszcza się badaną mieszaninę rozróżnia się następujące techniki chromatograficzne:

• Chromatografia cieczowa - ciekły rozpuszczalnik,

• Chromatografia gazowa - gaz: hel, argon, wodór, czasem azot,

• Chromatografia nadkrytyczna – gaz w stanie nadkrytycznym.

Ze względu na mechanizm procesu podziału substancji pomiędzy fazę ruchomą, a nieruchomą można wyodrębnić następujące rodzaje chromatografii:

• Chromatografia adsorpcyjna - wykorzystuje się niejednakową zdolność składników mieszaniny do adsorbowania się na powierzchni ciała stałego.

• Chromatografia rozdzielcza - oparta jest na różnicy we współczynnikach podziału składników mieszaniny rozdzielających się pomiędzy dwie fazy ciekłe (niemieszające się ze sobą).

• Chromatografia jonowymienna - jest metodą polegającą na wymianie jonów na jonitach. Jonity są to nierozpuszczalne ciała stałe, zawierające zdolne do wymiany jony – kationy lub aniony.

• Chromatografia osadowa - oparta jest na różnicy w szybkości reagowania poszczególnych składników z fazą stałą kolumny oraz na różnicach rozpuszczalności powstających w danym rozpuszczalniku.

Biorąc pod uwagę sposób przeprowadzenia procesu chromatograficznego można wyróżnić cztery następujące metody:

• Wymywania - metoda wymywania polega na wprowadzeniu niewielkiej ilości mieszaniny związków na wierzchołek kolumny chromatograficznej. Kolumnę przemywa się czystym rozpuszczalnikiem tak długo, aż dolne pasmo adsorpcyjne przejdzie do przesączu, a następnie ulegną kolejno wymyciu pasma wyżej położone.

• Czołowa - metoda analizy czołowej polega na przesączaniu badanego roztworu w sposób ciągły przez kolumnę.

• Rugowania - metoda rugowania polega na wprowadzeniu niewielkiej objętości roztworu na wierzchołek kolumny chromatograficznej. Kolumnę przemywa się roztworem zawierającym substancję rugującą o większym powinowactwie adsorpcyjnym niż składniki rozdzielane. Wskutek większego powinowactwa ciecz przemywająca wypiera z powierzchni adsorbentu pierwszy składnik mieszaniny o nieco mniejszym powinowactwie

Rozsuwania pasm - Metoda rozsuwania pasm polega na wprowadzeniu niewielkiej ilości mieszaniny związków na wierzchołek kolumny chromatograficznej. Kolumnę przemywa się roztworem zawierającym kilka składników wykazujących zdolności adsorpcyjne odmienne niż substancje rozdzielane. Podczas przemywania kolumny z zaadsorbowanymi na niej uprzednio substancjami, składniki te w zależności od swych zdolności adsorpcyjnych rozmieszczają się między warstwami poszczególnych związków.

1. Przebieg Ćwiczenia

Opis wykonanych czynności:

1. Ekstrakt barwników z liści pelargonii.

- zważyłyśmy na wadze analitycznej 5g świeżych liści rośliny i utarłyśmy je dokładnie w moździerzu, uzyskałyśmy zielona papkę, do której dodaliśmy 5 ml mieszaniny eteru naftowego i etanolu w stosunku (10:1). Następnie odsączyliśmy to do czystego naczynia przez bibułkę filtracyjną.

1. Przygotowanie kolumny, schemat

Na spodzie kolumny umieściłyśmy kółko wycięte z bibułki i wypełniłyśmy ją skrobią do połowy, co chwila otrzepując ścianki i ubijając tak by nie pozostawić napowietrzonego miejsca. Na górnej powierzchni umieściłyśmy drugi krążek z bibuły i zalałyśmy 10 ml eteru naftowego, tak aby na powierzchni było ok. 0, 5 cm cieczy do czasu, aż nie zaczęła ona kapać do zlewki. Miało to na celu przemycie kolumny.

1. Rozwijanie chromatografu

Przygotowałyśmy rozwijacz chromatograficzny. W tym celu użyłyśmy 10 ml następującej mieszaniny eter naftowy: etanol: eter etylowy w stosunku (100:2:5).

2ml ekstraktu barwników roślinnych naniosłyśmy na czoło kolumny i uruchomiłyśmy stoper. Po zaadsorbowaniu wyciągu na złożu ostrożnie dodałyśmy 5 ml rozwijacza chromatograficznego. Obserwowałyśmy uważnie proces chromatografii i mierzyłyśmy czas pojawienia się na złożu barwnych pasm poszczególnych barwników oraz czas przepływu fazy ruchomej przez kolumnę.

1. Wyniki, obliczenia i niepewności pomiaru.

1. Przebieg procesu chromatografii przedstawiony w postaci wykresu.

2. Obliczanie mieszanin:

• Ekstrakt barwników z liści:

Stosunek wagowy eteru naftowego i etanolu 10:1

10ml : 1ml

Etanol:

11ml – 1ml

5ml – x

x = 0,45 ml

Eter naftowy:

11ml – 10ml

5ml – x

x = 4,55ml

• Rozwijacz chromatograficzny:

W stosunku 100:2:5 mieszanina: eter naftowy: etanol: eter etylowy.

107ml – 100 ml

10 ml - x

9,35 ~ 9,3 ml eteru naftowego

0,19 ~ 0,2 ml etanolu

0,47 ~ 0,5 ml eteru etylowego

1. Analiza barwników :

Gdzie:

t_S – czas pojawienia się na złożu barwy poszczególnych barwników

t_R – czas przejścia przez kolumnę chromatograficzną fazy ruchomej

W naszym doświadczeniu ukazały się dwa prążki : jeden zielony (seledynowy), a drugi żółty.

Chlorofil:

Po 5 min i 40s. zobaczyłyśmy zielony prążek na kolumnie. Wskaźnik retencji wynosił, więc:

$$R_{f1} = \frac{340}{842} = 0,4$$

Karotenoid:

Już po 7 min i 01 s. pojawił się wyraźny żółty prążek, który jest frakcją karotenidów. Wskaźnik retencji wynosi dla niej:

$$R_{f2} = \frac{421}{842} = 0,5$$

Wartość współczynnika retencji k poszczególnych barwników:

$$k = \ \frac{1 - R_{f}}{R_{f}}$$

Dla chlorofilu:

$$k_{1} = \frac{1 - 0,4}{0,4} = 1,5$$

Dla karotenoidu:

$$k_{1} = \ \frac{1 - 0,5}{0,5} = 1$$

Współczynnik rozdzielenia α wyrażający stosunek wartości współczynnika retencji (k) substancji dających sąsiadujące ze sobą barwy na złożu:

$$\alpha_{m} = \frac{k_{n + 1}}{k_{n}}$$

Gdzie:

kn+1 – współczynnik retencji barwnika później eluowanego

kn – współczynnik retencji barwnika wcześniej eluowanego

$$\alpha_{m} = \frac{1,5}{1} = 1,5$$

1. Analiza błędów:

Dla chlorofilu:

Gdzie:

to czas pojawienia się pasma chlorofilu

T to czas przejścia przez kolumnę chromatograficzną fazy ruchomej

dt_r=0,001 [s]

dt₁=0,001 [s]

Dla karotenoidu:

Gdzie:

t₂ jest czasem pojawienia się karotenoidu.

Niepewność pomiarów:

$\alpha = \ \overset{\overline{}}{\alpha}\ \pm d\alpha$