Zapewne zdarzyło Ci się kiedyś zamoczyć kawałek papieru, na którym coś napisano kolorowym pisakiem lub atramentem. Co się stało? Prawdopodobnie tusz „rozlał się”, ale nie jako jednolita plama. Zamiast tego, wędrująca po kartce woda rozdzieliła go na różne barwy – na przykład czarny pisak mógł okazać się mieszaniną niebieskiego, żółtego i czerwonego barwnika. Powyższy przykład to jeden z najprostszych eksperymentów chromatograficznych.

Chromatografia to jedna z najważniejszych i najczęściej stosowanych technik rozdzielania mieszanin, jaką dysponuje współczesna nauka. Bez niej niemożliwa byłaby analiza składu leków, badania antydopingowe, kontrola czystości żywności czy wiele badań kryminalistycznych.

Nazwa tej metody pochodzi od greckich słów chrōma (kolor) i graphein (pisać). Dosłownie oznacza „pisanie kolorem”, ponieważ jej historyczne początki wiążą się z rozdzielaniem barwników roślinnych (np. chlorofilu) na wyraźne, kolorowe pasma.

Chromatografia jest zaliczana do jednej z metod analitycznych i preparatywnych. Technika ta pozwala na rozkładanie mieszaniny na oddzielne składniki lub ich grupy (frakcjefrakcjafrakcje), a także ich identyfikację. Procedura ta korzysta z różnic w zachowaniu poszczególnych związków chemicznych w układzie dwufazowym – czyli działa na zasadzie oddziaływań międzycząsteczkowych, powstających pomiędzy związkami chemicznymi, z których składa się mieszanina, a złożem. Wówczas pewne związki chemiczne przechodzą przez złoże szybciej, a inne wolniej.

Jedna z faz pozostaje w tym samym miejscu, nie ulega zmianie jej położenie (faza stacjonarna, faza nieruchomafaza stacjonarna (nieruchoma, adsorbent)faza nieruchoma, złoże, adsorbent). Druga natomiast przemieszcza się w stosunku do pierwszej w określonym kierunku (roztwór rozwijający, eluent, faza ruchomafaza ruchomafaza ruchoma, faza nośna).

Chromatografię można podzielić, w zależności od stanu skupienia fazy ruchomej, na:

• gazową – fazę ruchomą stanowi gaz (zazwyczaj hel, argon, wodór);

• cieczową – fazę ruchomą stanowi ciecz;

• nadkrytyczną – fazą ruchomą jest substancja (najczęściej tlenek węgla($\text{IV}$)) w stanie nadkrytycznym.

Możliwe zależności pomiędzy fazą ruchomą i fazą stacjonarną:

Chromatografia kolumnowa jest reprezentantem chromatografii cieczowej. Jest dobrą i wydajną techniką, służącą do rozdzielania mieszanin i oczyszczania produktów naturalnych i syntetycznych.

W mechanizmie rozdzielania wykorzystuje się istnienie różnic w sile oddziaływań międzycząsteczkowych dla różnych związków, pomiędzy składnikami mieszaniny a fazą ruchomą oraz składnikami mieszaniny a fazą stacjonarną. W roli fazy stacjonarnej można używać rozmaitych adsorbentów, którymi są ciała stałe, porowate, o silnie rozwiniętej powierzchni, nierozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych.

Najczęściej stosowanymi adsorbentami (faza stacjonarna) są:

• żel krzemionkowy – ${\text{SiO}}_2$ (silnie polarny);

• tlenek glinu($\text{III}$) – ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$;

• węgiel aktywny;

• poliamid;

• glinokrzemiany.

Z kolei fazę ruchomą stanowią woda lub organiczne rozpuszczalniki, takie jak: metanol, acetonitryl, propanol lub heksan.

Związki polarne adsorbują się silniej na polarnych cząsteczkach silikażelu, dlatego są wymywane z kolumny później niż składniki mniej polarne, które poruszają się szybciej przy zastosowaniu rozpuszczalnika mniej polarnego.

Więcej o chromatografii kolumnowej

Więcej o chromatografii kolumnowej

Etapy analizy metodą chromatografii kolumnowej:

R1PjbH1JFSlgY

Przygotowanie kolumny Należy wybrać odpowiednią kolumnę chromatograficzną (w zależności od ilości rozdzielanego związku) i umocować ją w łapie na statywie. Kolumnę (rurę) dobrać tak, aby była napełniona mniej więcej do połowy wysokości. Im większy jest stosunek wysokości kolumny do jej średnicy, tym lepszy osiąga się rozdział., Załadowanie kolumny Między kranem a kolumną należy umieścić watę (w przypadku, gdy kolumna posiada wbudowany spiek, wata jest zbędna). W zlewce przygotować zawiesinę adsorbentu w eluencie, następnie, zanim opadnie na dno, przelać ją do kolumny i „ubić" za pomocą gumowej rurki (uderzać lekko po bokach kolumny). Kran należy zamknąć, gdy wysokość eluentu nad adsorbentem wyniesie ok. pięciu milimetrów. Nie dopuścić do wyschnięcia fazy stacjonarnej., Aplikacja próbki na kolumnę Przed aplikacją próbki należy wsypać cienką warstwę piasku (dwa do-pięciu milimetrów) na warstwę adsorbentu, co zapobiega unoszeniu adsorbentu podczas wprowadzania roztworu na kolumnę. Próbka powinna być rozpuszczona w jak najmniejszej ilości eluentu. Ostrożnie wprowadzać ją na warstwę adsorbentu, nie powodując zmieszania się z adsorbentem. Następnie należy ostrożnie dodać eluent, tak aby nie dopuścić do zmieszania się z rozdzielaną próbką., Rozwijanie kolumny Otworzyć kran i rozpocząć rozdzielanie substancji na warstwie adsorbentu, starać się utrzymywać stałą wysokość rozpuszczalnika nad fazą stacjonarną., Zbieranie frakcji Frakcja to część mieszaniny wyodrębnionej w procesie rozdzielania. Od dołu kolumny należy odbierać kolejne frakcje (fiolki, probówki) o ustalonych ilościach. Objętość frakcji dobiera się empirycznie. Proces prowadzić do momentu, aż wszystkie analizowane związki opuszczą kolumnę., Analiza frakcji Analizę frakcji wykonuje się najczęściej przy zastosowaniu metody TLC (ang. Thin Layer Chromatography). Po wykonaniu analiz, należy połączyć frakcje zawierające ten sam związek, a następnie odparować rozpuszczalnik. W końcowym etapie otrzymuje się oczyszczone związki.

Przygotowanie kolumny Należy wybrać odpowiednią kolumnę chromatograficzną (w zależności od ilości rozdzielanego związku) i umocować ją w łapie na statywie. Kolumnę (rurę) dobrać tak, aby była napełniona mniej więcej do połowy wysokości. Im większy jest stosunek wysokości kolumny do jej średnicy, tym lepszy osiąga się rozdział., Załadowanie kolumny Między kranem a kolumną należy umieścić watę (w przypadku, gdy kolumna posiada wbudowany spiek, wata jest zbędna). W zlewce przygotować zawiesinę adsorbentu w eluencie, następnie, zanim opadnie na dno, przelać ją do kolumny i „ubić" za pomocą gumowej rurki (uderzać lekko po bokach kolumny). Kran należy zamknąć, gdy wysokość eluentu nad adsorbentem wyniesie ok. pięciu milimetrów. Nie dopuścić do wyschnięcia fazy stacjonarnej., Aplikacja próbki na kolumnę Przed aplikacją próbki należy wsypać cienką warstwę piasku (dwa do-pięciu milimetrów) na warstwę adsorbentu, co zapobiega unoszeniu adsorbentu podczas wprowadzania roztworu na kolumnę. Próbka powinna być rozpuszczona w jak najmniejszej ilości eluentu. Ostrożnie wprowadzać ją na warstwę adsorbentu, nie powodując zmieszania się z adsorbentem. Następnie należy ostrożnie dodać eluent, tak aby nie dopuścić do zmieszania się z rozdzielaną próbką., Rozwijanie kolumny Otworzyć kran i rozpocząć rozdzielanie substancji na warstwie adsorbentu, starać się utrzymywać stałą wysokość rozpuszczalnika nad fazą stacjonarną., Zbieranie frakcji Frakcja to część mieszaniny wyodrębnionej w procesie rozdzielania. Od dołu kolumny należy odbierać kolejne frakcje (fiolki, probówki) o ustalonych ilościach. Objętość frakcji dobiera się empirycznie. Proces prowadzić do momentu, aż wszystkie analizowane związki opuszczą kolumnę., Analiza frakcji Analizę frakcji wykonuje się najczęściej przy zastosowaniu metody TLC (ang. Thin Layer Chromatography). Po wykonaniu analiz, należy połączyć frakcje zawierające ten sam związek, a następnie odparować rozpuszczalnik. W końcowym etapie otrzymuje się oczyszczone związki.

RKucewyHb05E51

Ilustracja przedstawiająca etapy przeprowadzania chromatografii kolumnowej, znajduje się na niej pięć kolumn, to jest szklanych rurek zakończonych kranikiem. Wszystkie wypełnione są fazą stacjonarną. Na ilustracji zaznaczono przepływ fazy ruchomej za pomocą strzałki skierowanej w dół. W pierwszym etapie na fazę stacjonarną nanoszony jest roztwór oczyszczanej próbki. W drugim etapie po naniesieniu na fazę stacjonarną próbki nad fazę stacjonarną wprowadza się fazę ruchomą, eluent. Przepływ fazy ruchomej powoduje separację związków zawartych w próbce w zależności od ich powinowactwa do fazy ruchomej i stacjonarnej. W trzecim etapie kontynuacja przepływu eluentu prowadzi do wymywania związków o mniejszym powinowactwie do fazy stacjonarnej wraz z rozpuszczalnikiem. W czwartym etapie związki wymywane, które wchodzą w słabsze interakcje z fazą stacjonarną są zbierane jako frakcja u wylotu kranika, roztwór opuszczający kolumnę nosi nazwę eluatu. W dalszym etapie, w miarę przepływu fazy ruchomej również związki charakteryzujące się silniejszymi interakcjami z fazą stacjonarną również zostają wymyte z kolumny i zebrane w odbieralnikach jako kolejne frakcje.

Chromatografia cienkowarstwowa (TLC, ang. Thin Layer Chromatography) stanowi powszechną technikę sprawnego kontrolowania postępu reakcji chemicznych i czystości produktów. Za pomocą tej metody można zidentyfikować związki zarówno organiczne, jak i nieorganiczne.

W technice TLC, fazę stacjonarną nakłada się w formie cienkiej, równomiernej warstewki na płytkę szklaną, arkusz folii aluminiowej lub na tworzywo sztuczne. Mieszaninę substancji do rozdzielenia lub po rozdziale nanosi się punktowo przy dolnej krawędzi płytki. Następnie płytkę chromatograficzną umieszcza się w komorze chromatograficznej. Jeden koniec płytki zanurzony jest w zlewce z fazą ruchomą, która – dzięki siłom kapilarnym – porusza się przez złoże prostopadle do powierzchni fazy ruchomej. Taki ruch kapilarny jest porównywany do dyfuzji substancji rozpuszczonej w fazie ruchomej pod kątem prostym w stosunku do drogi migracji, więc substancja rozpuszczona ograniczona jest do wąskiej dróżki.

Składniki rozdzielanej mieszaniny chemicznej wiążą się z różną siłą z polarnym adsorbentem. Następnie są wymywane za pomocą rozpuszczalnika, który pełni funkcje fazy ruchomej.

Pokaż więcej

Rozpuszczalniki dobiera się na zasadzie „podobne rozpuszcza się w podobnym „. Wówczas wykonuje się kilka prób (modyfikując polarność fazy ruchomej) i stara się otrzymać jak najmniejszą wartość tzw. współczynnika opóźnienia $R_f$ (ang. retardation factor). Współczynnik ten przedstawia ułamek czasu spędzonego przez substancję w fazie ruchomej i powinien być wyższy od $0$ i niższy od $1$.

$$R_f=\frac{a}{b}$$

Gdzie $a$ to długość drogi, którą przebył nałożony analit, a $b$ to długość drogi, którą przebył eluent.

Jeżeli wartość współczynnika $R_f$ jest równa lub bliska zeru, oznacza to, że substancja adsorbujeadsorpcjaadsorbuje się bardzo silnie, przez co w tym samym czasie, co w przypadku substancji o wysokich wartościach współczynnika $R_f$ ($\mathrm{0,6}$-$\mathrm{0,9}$) przebywa krótszą drogę. W uproszczeniu, współczynnik $R_f$ pokazuje stosunek prędkości próbki do prędkości eluentu.

Technika TLC jest wykorzystywana w celu znalezienia optymalnych warunków dla chromatografii kolumnowej oraz analizy frakcji uzyskanych techniką chromatografii kolumnowej.

RlFdLTlx68rMp

Ilustracja przedstawiająca płytkę TLC po przeprowadzonej chromatografii. Płytka ma kształt prostokąta, poziome krawędzie są węższe od pionowych. W niewielkiej odległości od dolnej krawędzi poprowadzona prosta równoległa do tejże krawędzi będąca linią startu. Z kolei w niewielkiej odległości od górnej krawędzi poprowadzona jest równoległa prosta do tejże krawędzi będąca czołem, to znaczy miejscem, w którym następuje koniec wywoływania płytki. Na plamce zaznaczone są w dwóch kolumnach po trzy różnobarwne plamki pod sobą, każda na innej wysokości. Nastąpił podział mieszaniny. Odległość pomiędzy linią startu a środkiem plamki oznaczono jako a, zaś odległość między linią startu a czołem jako b.

Metoda liniowa to najpopularniejsza technika rozwijania płytek chromatograficznych. Wymagany jest kontakt jednego końca płytki (warstwy chromatograficznej) z rozpuszczalnikiem (faza ruchoma). Potem płytkę chromatograficzną ustawia się w pozycji pionowej lub pod kątem, zanurzając ją w kilku mililitrach rozpuszczalnika, który znajduje się w odpowiednim pojemniku zwanym komorą chromatograficzną. Rozwijanie liniowe może być jednokierunkowe lub dwukierunkowe.

R1CGAyC27nKmS1

Ilustracja przedstawiająca trzy etapy chromatografii cienkowarstwowej. W trzech komorach chromatograficznych przypominających kształtem zlewki na dnie znajduje się niewielki poziom eluentu. W nim umieszczone są płytki T L C, są prostokątne i mają naniesione linie startu. Pierwszy etap umieszczenie płytki z naniesionymi próbkami na linii startu tak, że poziom rozpuszczalnika wypełniającego przeźroczystą komorę chromatograficzną, z reguły zlewkę przykrytą szalką Petriego, znajduje się poniżej linii startu. Komora zostaje zamknięta. Po upływie pięciu minut obserwowany jest częściowy podział naniesionych próbek w tej samej pionowej, linii, na której zostały naniesione próbki znajdują się po cztery plamki na różnych wysokościach. Po upływie dziesięciu minut nastąpił pełny rozdział, plamki są wyraźnie odseparowane. Dwie znajdują się w górnej części. Kolejne dwie nieco poniżej. Następne u dołu, jednak nad linią startu i dwie kolejne na linii startu, w miejscu naniesienia próbek. W ostatniej zlewce zaznaczono linię końca. Znajduje się ona z reguły w odległości około jednego centymetra od górnego końca płytki. Linii końcowej odpowiada czoło rozpuszczalnika w momencie zakończenia chromatografii, co odpowiada wyciągnięciu płytki z komory chromatograficznej.

Płytkę chromatograficzną można rozwijać:

• pojedynczo;

W rozwijaniu jednokierunkowym, faza ruchoma przemieszcza się od dołu płytki chromatograficznej ku górze. Spotykane jest również rozwijanie dwukierunkowe. W tym przypadku, po pierwszym rozwinięciu należy płytkę wysuszyć w celu usunięcia rozpuszczalnika, a następnie ponownie ją zanurzyć w tym samym lub innym rozpuszczalniku. Konieczne jest jednak obrócenie płytki o $90$ stopni.

• wielokrotnie.

W rozwijaniu wielokrotnym, po każdej analizie, płytkę chromatograficzną należy wysuszyć i ponownie rozwinąć. W tym celu można zastosować taką samą lub inną fazę ruchomą. Technika wielokrotnego rozwijania ma na celu zwężenie pasma stężeniowego substancji, czego efektem jest zwiększenie sprawności układu i czułości metody.

RmVte4XnXVvWe1

Ilustracja przedstawiająca etapy przeprowadzania chromatografii cienkowarstwowej dwukierunkowej. Próbka naniesiona na linię startu po upływie pewnego czasu, nastąpił niepełny rozdział plamek. Obrócenie płytki TLC o 90 stopni i ponowne wywołanie, umożliwiło pełną separację plamek.

1

11

Polecenie 1

Przeprowadź doświadczenie w laboratorium chemicznym. Twoim zadaniem jest rozdział barwników w tuszu markera. Jaki eluent wybierzesz w celu przeprowadzenia tego doświadczenia? W formularzu zapisz swoje obserwacje i wyniki, a następnie sformułuj wnioski.

Rozdział barwników w tuszu markera.

11

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - aceton

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - aceton

RCvmq4eSntmQZ1

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - alkohol etylowy

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - alkohol etylowy

RfUbvNMDQQhgT1

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - woda

Rozdzielenie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - woda

RlwxiqWqw6n4O1

Porównianie wyników chromatografii

Porównianie wyników chromatografii

RIcRxDPJui0j4

Rozdzielanie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej - porównanie wyników chromatografii. Od lewej strony eluent stanowiła woda, dalej - alkohol etylowy, natomiast po prawej stronie zastosowany eluent to aceton.

R9SDoRMfKuMS3

Analiza doświadczenia: Rozdzielanie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej. Problem badawczy: Czy można rozdzielić mieszaninę barwników za pomocą chromatografii?. Hipoteza: Barwniki można rozdzielić za pomocą chromatografii. Obserwacje (Uzupełnij). Wyniki (Uzupełnij). Wnioski (Uzupełnij).

R1YBNTznsYQCD1

Doświadczenie przedstawia rozdzielanie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej. Na wyciętym z bibuły pasku osoba wykonująca doświadczenie zaznacza markerem czarną i czerwoną kropkę na jednym z końców paska. Obok stoi cylinder miarowy i zlewka z włożoną do niej pipetą. Osoba w laboratorium przeprowadza doświadczenie kolejno z acetonem, alkoholem etylowym i wodą. Do cylindra miarowego wprowadza kilka kropli danej substancji. Następnie umieszcza chromatogram w cylindrze, w którym znajduje się badana substancja. Cylinder przykrywa szalką Petriego. Wyjmuje chromatogram. Porównuje chromatogramy. Wynik doświadczenia: w przypadku acetonu na chromatogramie widoczna jest długa, rozmyta linia koloru czarnego. Z czerwonej kropki wykonanej markerem powstała żółta linia przechodząca w różową. W przypadku alkoholu etylowego na chromatogramie pojawiła się długa, rozmyta czarna linia oraz długa, rozmyta żółta linia. Są bardzo słabo widoczne. W przypadku wody czarna kropka wykonana markerem pozostała bez zmian, od kropki czerwonej biegnie bardzo krótka, rozmyta linia różowa.

Doświadczenie przedstawia rozdzielanie barwników z zastosowaniem chromatografii bibułowej. Na wyciętym z bibuły pasku osoba wykonująca doświadczenie zaznacza markerem czarną i czerwoną kropkę na jednym z końców paska. Obok stoi cylinder miarowy i zlewka z włożoną do niej pipetą. Osoba w laboratorium przeprowadza doświadczenie kolejno z acetonem, alkoholem etylowym i wodą. Do cylindra miarowego wprowadza kilka kropli danej substancji. Następnie umieszcza chromatogram w cylindrze, w którym znajduje się badana substancja. Cylinder przykrywa szalką Petriego. Wyjmuje chromatogram. Porównuje chromatogramy. Wynik doświadczenia: w przypadku acetonu na chromatogramie widoczna jest długa, rozmyta linia koloru czarnego. Z czerwonej kropki wykonanej markerem powstała żółta linia przechodząca w różową. W przypadku alkoholu etylowego na chromatogramie pojawiła się długa, rozmyta czarna linia oraz długa, rozmyta żółta linia. Są bardzo słabo widoczne. W przypadku wody czarna kropka wykonana markerem pozostała bez zmian, od kropki czerwonej biegnie bardzo krótka, rozmyta linia różowa.

BHPazure#fff

BHP

1. Należy zaopatrzyć się w fartuch ochrony, okulary ochronne oraz rękawiczki ochronne (jeżeli jest to wymagane)

2. Należy miejsce pracy utrzymywać w czystości i porządku.

3. W laboratorium nie należy spożywać posiłków i pić napojów.

4. Należy wszystkie substancje chemiczne, z którymi procowało się podczas ćwiczenia zebrać oraz zutylizować, w zależności od ich potencjalnego charakteru chemicznego.

5. Przed rozpoczęciem pracy laboratoryjnej, należy zapoznać się z potrzebnym sprzętem laboratoryjnym, sprawdźić jego stan techniczny, w razie konieczności (np. pęknięcie) należy wymienić sprzęt na inny. Po zakończonej pracy należy wszystko dokładnie wyczyścić stosując odpowiednie do tego celu techniki.

6. Przed rozpoczęciem pracy należy zapoznać się z wykonywanym ćwiczeniem i zagrożeniami, które mogą wystąpić podczas jego wykonywania. Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy zapoznać się informacjami dotyczącymi dróg ewakuacji, lokalizacji gaśnic, koców przeciwpożarowych, pryszniców, apteczki oraz numerów alarmowych.

Przydatne definicjeolive#fff

Przydatne definicje

chromatografia – (gr. chrṓma „barwa”, gráphō „piszę”) metoda rozdzielania jednorodnych mieszanin na składniki, w której wykorzystuje się różnicę sił oddziaływania tych składników z fazą ruchomą i nieruchomą (stacjonarną) adsorbent – substancja stała (krystaliczna lub żel), na powierzchni której zachodzi adsorpcja

adsorpcja – (ang. adsorption) proces wiązania się indywiduów chemicznych na powierzchni substancji chemicznej, np.: osadzanie się cząsteczek zanieczyszczeń na powierzchni węgla aktywnego

eluent – rozpuszczalnik, który wymywa substancje zaadsorbowane na fazie stałej

elucja – proces wymywania składników

polarność – własność indywiduów chemicznych do występowania w nich nierównomiernego rozmieszczenia ładunku dodatniego i ujemnego

Współczynnik opóźnienia – $R_{\mathrm{f}}$, iloraz odległości przebytej przez substancję rozdzielaną przez odległość przebytą przez czoło eluentu w tym samym czasie

Szafa laboratoryjna

R1MIzFQewHibd

Na ilustracji interaktywnej przedstawiono następujące szkło laboratoryjne: probówka - podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych; zlewka - naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych; kolba okrągłodenna - szklane naczynie laboratoryjne z zaokrąglonym dnem; kolba stożkowa - szklane naczynie laboratoryjne o kształcie stożka z płaskim dnem i wąską szeroką szyjką, szkiełko zegarkowe - szklane naczynie laboratoryjne o zaokrąglonym kształcie podstawy, służy do odważania niewielkich ilości substancji chemicznych; cylindry miarowe - podłużne szklane naczynie laboratoryjne w kształcie walca z umieszczoną na ściance podziałką objętości, służy do odmierzania cieczy; lejek szklany - podstawowy sprzęt laboratoryjny, zazwyczaj w kształcie stożka zakończonego rurką lub szlifem, który służy do przelewania płynów, przesypywania proszków oraz do sączenia; bagietka - pręcik szklany, służący do mieszania cieczy; łyżka laboratoryjna -długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu zakończony z jednej strony łyżeczką, służy do nabierania sypkich substancji chemicznych, łyżka do spalań - sprzęt laboratoryjny stosowany głównie w analizie jakościowej, ściślej płomieniowej wykonywany ze spieków ceramicznych lub wysokoodpornych termicznie stopów metali; szczypce laboratoryjne - sprzęt przeznaczony do podtrzymywania drobnego sprzętu laboratoryjnego; pipety Pasteura - wąskie rurka do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki; drewniana łapa - rodzaj trzymaka służący do uchwycenia probówki lub małej kolby stożkowej, trójnóg laboratoryjny - urządzenie w kształcie pierścienia, zaopatrzone w trzy wkręcane nogi, mocowane prostopadle do jego powierzchni, służące do ustawiania nad palnikiem naczyń laboratoryjnych, przeznaczonych do podgrzania; palnik - rodzaj sprzętu z regulacją płomienia, umożliwiający podgrzewanie substancji chemicznych. 1. probówka, 2. zlewka, 3. kolba kulista płaskodenna, 4. kolba stożkowa, 5. szalki Petriego, 6. cylinder miarowy, 7. lejek szklany, 8. bagietka szklana, 9. łyżka metalowa, 10. łyżka do spalań, 11. szczypce laboratoryjne, 12. pipety Pasteura, 13. łapa drewniana, 14. trójnóg z siatką, 15. palnik laboratoryjny

Na ilustracji interaktywnej przedstawiono następujące szkło laboratoryjne: probówka - podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych; zlewka - naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych; kolba okrągłodenna - szklane naczynie laboratoryjne z zaokrąglonym dnem; kolba stożkowa - szklane naczynie laboratoryjne o kształcie stożka z płaskim dnem i wąską szeroką szyjką, szkiełko zegarkowe - szklane naczynie laboratoryjne o zaokrąglonym kształcie podstawy, służy do odważania niewielkich ilości substancji chemicznych; cylindry miarowe - podłużne szklane naczynie laboratoryjne w kształcie walca z umieszczoną na ściance podziałką objętości, służy do odmierzania cieczy; lejek szklany - podstawowy sprzęt laboratoryjny, zazwyczaj w kształcie stożka zakończonego rurką lub szlifem, który służy do przelewania płynów, przesypywania proszków oraz do sączenia; bagietka - pręcik szklany, służący do mieszania cieczy; łyżka laboratoryjna -długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu zakończony z jednej strony łyżeczką, służy do nabierania sypkich substancji chemicznych, łyżka do spalań - sprzęt laboratoryjny stosowany głównie w analizie jakościowej, ściślej płomieniowej wykonywany ze spieków ceramicznych lub wysokoodpornych termicznie stopów metali; szczypce laboratoryjne - sprzęt przeznaczony do podtrzymywania drobnego sprzętu laboratoryjnego; pipety Pasteura - wąskie rurka do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki; drewniana łapa - rodzaj trzymaka służący do uchwycenia probówki lub małej kolby stożkowej, trójnóg laboratoryjny - urządzenie w kształcie pierścienia, zaopatrzone w trzy wkręcane nogi, mocowane prostopadle do jego powierzchni, służące do ustawiania nad palnikiem naczyń laboratoryjnych, przeznaczonych do podgrzania; palnik - rodzaj sprzętu z regulacją płomienia, umożliwiający podgrzewanie substancji chemicznych. 1. probówka, 2. zlewka, 3. kolba kulista płaskodenna, 4. kolba stożkowa, 5. szalki Petriego, 6. cylinder miarowy, 7. lejek szklany, 8. bagietka szklana, 9. łyżka metalowa, 10. łyżka do spalań, 11. szczypce laboratoryjne, 12. pipety Pasteura, 13. łapa drewniana, 14. trójnóg z siatką, 15. palnik laboratoryjny

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obserwacje: Co zostało zaobserwowane podczas doświadczenia?

Wyniki: Napisz, jaki jest ostateczny wynik doświadczenia.

Wnioski: Czy hipoteza została potwierdzona?

Pokaż odpowiedź

Sprawdź, czy Twoje obserwacje, wyniki i wnioski są podobne do poniższych.

Obserwacje: Mieszaniny barwników umieszczone na bibule w obecności eluentu – wody – pozostały na starcie. Na chromatogramie wywoływanym alkoholem etylowym zaobserwowano dwa słabo widoczne, rozwinięte barwniki. Na chromatogramie rozwiniętym acetonem zaobserwowano dobrze rozwinięte barwniki zawarte w mieszaninie umieszczonej na starcie.

Wyniki:
Rozwijanie chromatogramu w obecności odpowiednio dobranego eluentu – acetonu – umożliwiło rozwinięcie mieszaniny barwników na poszczególne kolory.

Wnioski:
Chromatografia bibułowa jest metodą umożliwiającą rozdzielenie barwników na składniki.
Hipoteza została potwierdzona.

Zadanie: Przeprowadzono doświadczenie w laboratorium chemicznym, w którym rozdzielono barwniki w tuszu markera. Zapoznaj się z opisem doświadczenia, a następnie wykonaj ćwiczenie.

Przydatne definicjeolive#fff

Przydatne definicje

chromatografia – (gr. chrṓma „barwa”, gráphō „piszę”) metoda rozdzielania jednorodnych mieszanin na składniki, w której wykorzystuje się różnicę sił oddziaływania tych składników z fazą ruchomą i nieruchomą (stacjonarną) adsorbent – substancja stała (krystaliczna lub żel), na powierzchni której zachodzi adsorpcja

adsorpcja – (ang. adsorption) proces wiązania się indywiduów chemicznych na powierzchni substancji chemicznej, np.: osadzanie się cząsteczek zanieczyszczeń na powierzchni węgla aktywnego

eluent – rozpuszczalnik, który wymywa substancje zaadsorbowane na fazie stałej

elucja – proces wymywania składników

polarność – własność indywiduów chemicznych do występowania w nich nierównomiernego rozmieszczenia ładunku dodatniego i ujemnego

Współczynnik opóźnienia – $R_{\mathrm{f}}$, iloraz odległości przebytej przez substancję rozdzielaną przez odległość przebytą przez czoło eluentu w tym samym czasie

Problem badawczy: Czy mieszaninę barwników można rozdzielić za pomocą chromatografii?

Hipoteza: Barwniki można rozdzielić za pomocą chromatografii.

Sprzęt laboratoryjny: bibuła filtracyjna – bibuła do sączenia, specjalny rodzaj bibuły stosowany do oddzielania osadów od cieczy; bibuła filtracyjna składa się z czystej celulozy, wytwarzana jest w postaci arkuszy bądź gotowych okrągłych sączków, nożyczki – narzędzie służące do ręcznego przecinania i rozcinania różnych materiałów przy użyciu małej siły, trzy cylindry miarowe – podłużne szklane naczynia laboratoryjne w kształcie walca z umieszczoną na ściance podziałką objętości; służą do odmierzania cieczy.

Odczynniki: aceton, alkohol etylowy, woda destylowana, czarny i czerwony marker.

Przebieg doświadczenia:

1. Wycięto pasek bibuły filtracyjnej o wymiarach $11 \text{cm}$ na $4 \text{cm}$.

2. W odległości około $1$ lub $2$ centymetrów od dolnej krawędzi bibuły narysowano markerami dwie grube kropki.

3. Na dno komory chromatograficznej (cylindra) nalano niewielką ilość eluentu – acetonu, (tak, aby pokryć jej dno do wysokości około $\mathrm{0,5}$ centymetra.)

4. Umieszczono pasek bibuły z naniesioną linią.

5. Zamknięto komorę przykrywką (szalka Petriego) i czekaj do momentu, aż pasek nasiąknie eluentem.

6. Wyjęto pasek i opisano jego wygląd.

7. Powtórzono doświadczenie przy użyciu pozostałych dwóch eluentów (alkohol etylowy, woda).

Obserwacje: Mieszaniny barwników umieszczone na bibule w obecności eluentu – wody – pozostały na starcie. Na chromatogramie wywoływanym alkoholem etylowym zaobserwowano dwa słabo widoczne, rozwinięte barwniki. Na chromatogramie rozwiniętym acetonem zaobserwowano dobrze rozwinięte barwniki zawarte w mieszaninie umieszczonej na starcie.

Wyniki: Rozwijanie chromatogramu w obecności odpowiednio dobranego eluentu – acetonu – umożliwiło rozwinięcie mieszaniny barwników na poszczególne kolory.

Wnioski: Chromatografia bibułowa jest metodą umożliwiającą rozdzielenie barwników na składniki. Hipoteza została potwierdzona.

R12Z9fDr843ND

Ćwiczenie 2

Uporządkuj rozpuszczalniki od tego o największej elucji (u góry) do tego o najmniejszej elucji (u dołu). Elementy do uszeregowania: 1. etanol, 2. woda, 3. aceton (propan—dwa—on)

Uporządkuj rozpuszczalniki od tego o największej elucji (u góry) do tego o najmniejszej elucji (u dołu). Elementy do uszeregowania: 1. etanol, 2. woda, 3. aceton (propan—dwa—on)

Wyżej została omówiona chromatografia cienkowarstwowa (TLC), gdzie fazą stacjonarną jest żel krzemionkowy lub tlenek glinu naniesiony na płytkę.  Chromatografia bibułowa jest historycznie starszą i technicznie prostszą wersją chromatografii odbywającej się na płaszczyźnie. 

Główna i w zasadzie jedyna fundamentalna różnica polega na fazie stacjonarnej. W TLC była to cienka warstwa adsorbentu umieszczonego na płytce, a w chromatografii bibułowej fazą stacjonarną jest po prostu pasek specjalnej, wysokiej jakości bibuły filtracyjnej, która zbudowana jest głównie z celulozy.

Przebieg procesu jest analogiczny do TLC:

• Mieszaninę nanosi się w postaci kropki na linię startową paska bibuły.

• Pasek umieszcza się pionowo w zamkniętej komorze chromatograficznej, tak aby jego dolny brzeg był zanurzony w eluencie (fazie ruchomej), ale plamka startowa znajdowała się nad powierzchnią cieczy.

• Eluent, dzięki siłom kapilarnym, wspina się po bibule, porywając składniki mieszaniny.

Rozdział następuje identycznie jak w TLC – składniki, które silniej oddziałują z polarną celulozą (fazą stacjonarną), „przylepiają się” do niej mocniej i wędrują wolniej. Składniki, które lepiej rozpuszczają się w fazie ruchomej (eluencie), są przez nią transportowane szybciej i wędrują dalej od linii startu.

Chromatografia bibułowa jest tańsza i łatwiejsza w przygotowaniu niż TLC, ale zazwyczaj rozdział trwa dłużej, a uzyskane plamy są bardziej rozmyte (co oznacza mniejszą precyzję i rozdzielczość).

11

Laboratorium 2

Przeprowadź doświadczenie w laboratorium biologicznym. Rozwiąż problem badawczy i zweryfikuj hipotezę. W formularzu zapisz swoje wyniki, a następnie sformułuj wnioski.

Temat:

Rozdział barwników fotosyntetycznych metodą chromatografii cieczowej z użyciem bibuły filtracyjnej (chromatografii bibułowej)

Problem badawczy:

Jakie barwniki fotosyntetyczne występują w liściach szpinaku?

Hipoteza:

W liściach szpinaku występują: chlorofil oraz dodatkowe barwniki fotosyntetyczne z grupy karotenoidów.

Materiał biologiczny:

• liście szpinaku

Odczynniki:

• 5 ml 96% etanolu

• 10 ml benzyny ekstrakcyjnej

• 2,5 ml eteru

• 2 ml acetonu

Sprzęt laboratoryjny:

R10RL63PedVKr

Zdjęcie przedstawia sprzęt laboratoryjny, który jest niezbędny do przeprowadzenia doświadczenia. Cyfrą jeden oznaczono paski bibuły chromatograficznej o wąskim, prostokątnym kształcie. Można na niej rozdzielić składniki rozpuszczone w próbce. Cyfrą dwa oznaczono kapilarę. Kapilary to długie, szklane podłużne rurki. Tak cienkie, że prawie cała przepływająca przez nią ciecz znajduje się w polu oddziaływania sił związanych jej ściankami i cieczy bezpośrednio przylegającej do ścianek, w wyniku czego prędkość poruszania się cząsteczek silnie zależy od odległości od ścianek. Cyfrą trzy oznaczono bagietkę. Bagietki to szklane, wąskie podłużne naczynia, które mają szerokie zastosowanie w laboratoriach. Stosuje się je do mieszania płynów w kolbach i innych naczyniach laboratoryjnych, do czyszczenia tych naczyń, do skrobania osadów ze ścianek tych naczyń, do stukania w boczną ściankę krystalizatorów w celu wywołania krystalizacji i do wlewania płynów po bagietce. Cyfrą cztery oznaczono szary ołówek. To narzędzie do pisania lub rysowania na papierze lub drewnie. Cechuje się czarnym lub ciemnoszarym kolorem pisma oraz możliwością starcia naniesionego za jego pomocą napisu. Ma ostro zakończoną grafitem końcówkę i podłużny wąski kształt. Jest drewniany. Cyfrą pięć oznaczono pipetę automatyczną. Pipeta automatyczna jest to specjalny rodzaj pipety miarowej. Posiada ona mechanizm składający się z tłoczka ze sprężynką, rączki, regulatora oraz wymiennej końcówki. Końcówki są zazwyczaj produkowane z teflonu lub polietylenu. Odmierzana ciecz jest pobierana tylko do końcówki, przy pomocy tłoczka, który po zwolnieniu jest wypychany przez sprężynkę i zasysa ściśle określoną ilość cieczy. Regulator jest precyzyjnym ogranicznikiem skoku tłoczka. Służy do przenoszenia i odmierzania cieczy, zwykle nie większych niż jeden mililitr. Cyfrą sześć oznaczono cylinder z korkiem. Szklany cylinder jest wysoki, miarowy, z wylewem, sześciokątną niebieską podstawą, białą skalą i drewnianym korkiem. Ma kształt walca. Cyfrą siedem oznaczono węże laboratoryjne. Nazwa nawiązuje do wygiętego kształtu tego przezroczystego szklanego naczynia. Jest wąskie i ma otwory z obu stron. Na zdjęciu znajdują się dwa węże. Cyfrą osiem oznaczono moździerz z tłuczkiem, składający się z porcelanowej miski i porcelanowego tłuczka w kształcie walca zakończonego kuliście. To jego głowica. Będzie niezbędny do stworzenia szpinakowej miazgi. Cyfrą dziewięć oznaczono zlewkę. Zlewka to przezroczyste, płaskodenne, szklane naczynie laboratoryjne ogólnego użytku zwykle o kształcie cylindrycznym, co oznacza, że ścianki boczne są równoległe. Cyfrą dziesięć też oznaczono zlewkę z tym, że z sączkiem. Sączek to trójkątny, pofalowany element zakończony lejkiem. Umieszczony jest we wnętrzu zlewki.

Zdjęcie przedstawia sprzęt laboratoryjny, który jest niezbędny do przeprowadzenia doświadczenia. Cyfrą jeden oznaczono paski bibuły chromatograficznej o wąskim, prostokątnym kształcie. Można na niej rozdzielić składniki rozpuszczone w próbce. Cyfrą dwa oznaczono kapilarę. Kapilary to długie, szklane podłużne rurki. Tak cienkie, że prawie cała przepływająca przez nią ciecz znajduje się w polu oddziaływania sił związanych jej ściankami i cieczy bezpośrednio przylegającej do ścianek, w wyniku czego prędkość poruszania się cząsteczek silnie zależy od odległości od ścianek. Cyfrą trzy oznaczono bagietkę. Bagietki to szklane, wąskie podłużne naczynia, które mają szerokie zastosowanie w laboratoriach. Stosuje się je do mieszania płynów w kolbach i innych naczyniach laboratoryjnych, do czyszczenia tych naczyń, do skrobania osadów ze ścianek tych naczyń, do stukania w boczną ściankę krystalizatorów w celu wywołania krystalizacji i do wlewania płynów po bagietce. Cyfrą cztery oznaczono szary ołówek. To narzędzie do pisania lub rysowania na papierze lub drewnie. Cechuje się czarnym lub ciemnoszarym kolorem pisma oraz możliwością starcia naniesionego za jego pomocą napisu. Ma ostro zakończoną grafitem końcówkę i podłużny wąski kształt. Jest drewniany. Cyfrą pięć oznaczono pipetę automatyczną. Pipeta automatyczna jest to specjalny rodzaj pipety miarowej. Posiada ona mechanizm składający się z tłoczka ze sprężynką, rączki, regulatora oraz wymiennej końcówki. Końcówki są zazwyczaj produkowane z teflonu lub polietylenu. Odmierzana ciecz jest pobierana tylko do końcówki, przy pomocy tłoczka, który po zwolnieniu jest wypychany przez sprężynkę i zasysa ściśle określoną ilość cieczy. Regulator jest precyzyjnym ogranicznikiem skoku tłoczka. Służy do przenoszenia i odmierzania cieczy, zwykle nie większych niż jeden mililitr. Cyfrą sześć oznaczono cylinder z korkiem. Szklany cylinder jest wysoki, miarowy, z wylewem, sześciokątną niebieską podstawą, białą skalą i drewnianym korkiem. Ma kształt walca. Cyfrą siedem oznaczono węże laboratoryjne. Nazwa nawiązuje do wygiętego kształtu tego przezroczystego szklanego naczynia. Jest wąskie i ma otwory z obu stron. Na zdjęciu znajdują się dwa węże. Cyfrą osiem oznaczono moździerz z tłuczkiem, składający się z porcelanowej miski i porcelanowego tłuczka w kształcie walca zakończonego kuliście. To jego głowica. Będzie niezbędny do stworzenia szpinakowej miazgi. Cyfrą dziewięć oznaczono zlewkę. Zlewka to przezroczyste, płaskodenne, szklane naczynie laboratoryjne ogólnego użytku zwykle o kształcie cylindrycznym, co oznacza, że ścianki boczne są równoległe. Cyfrą dziesięć też oznaczono zlewkę z tym, że z sączkiem. Sączek to trójkątny, pofalowany element zakończony lejkiem. Umieszczony jest we wnętrzu zlewki.

RK2Q8V2KVT96O1

Zdjęcie przedstawia laboratoryjny długi, srebrny stół, na którym znajdują się liście szpinaku na prostokątnej tacy i sprzęt laboratoryjny. Na wykafelkowanej ścianie wisi instrukcja przeprowadzenia doświadczenia, a także na półce odczynniki niezbędne do jego wykonania. To dziewięćdziesięciosześcioprocentowy alkohol etylowy, aceton, eter i benzyna w butelkach zakończonych korkami. Sprzęt laboratoryjny leżący na stole to: bagietki, kapilary, pipeta automatyczna. Znajduje się też moździerz z tłuczkiem. Bagietki to szklane, wąskie podłużne naczynia, które mają szerokie zastosowanie w laboratoriach. Stosuje się je do mieszania płynów w kolbach i innych naczyniach laboratoryjnych, do czyszczenia tych naczyń, do skrobania osadów ze ścianek tych naczyń, do stukania w boczną ściankę krystalizatorów w celu wywołania krystalizacji i do wlewania płynów po bagietce. Kapilary to długie, szklane podłużne rurki. Tak cienkie, że prawie cała przepływająca przez nią ciecz znajduje się w polu oddziaływania sił związanych jej ściankami i cieczy bezpośrednio przylegającej do ścianek, w wyniku czego prędkość poruszania się cząsteczek silnie zależy od odległości od ścianek. Pipeta automatyczna jest to specjalny rodzaj pipety miarowej. Posiada ona mechanizm składający się z tłoczka ze sprężynką, rączki, regulatora oraz wymiennej końcówki. Końcówki są zazwyczaj produkowane z teflonu lub polietylenu. Odmierzana ciecz jest pobierana tylko do końcówki, przy pomocy tłoczka, który po zwolnieniu jest wypychany przez sprężynkę i zasysa ściśle określoną ilość cieczy. Regulator jest precyzyjnym ogranicznikiem skoku tłoczka. Służy do przenoszenia i odmierzania cieczy, zwykle nie większych niż jeden mililitr. Moździerz z tłuczkiem, składający się z porcelanowej miski i porcelanowego tłuczka w kształcie walca zakończonego kuliście. To jego głowica. Będzie niezbędny do stworzenia szpinakowej miazgi.

Zdjęcie przedstawia laboratoryjny długi, srebrny stół, na którym znajdują się liście szpinaku na prostokątnej tacy i sprzęt laboratoryjny. Na wykafelkowanej ścianie wisi instrukcja przeprowadzenia doświadczenia, a także na półce odczynniki niezbędne do jego wykonania. To dziewięćdziesięciosześcioprocentowy alkohol etylowy, aceton, eter i benzyna w butelkach zakończonych korkami. Sprzęt laboratoryjny leżący na stole to: bagietki, kapilary, pipeta automatyczna. Znajduje się też moździerz z tłuczkiem. Bagietki to szklane, wąskie podłużne naczynia, które mają szerokie zastosowanie w laboratoriach. Stosuje się je do mieszania płynów w kolbach i innych naczyniach laboratoryjnych, do czyszczenia tych naczyń, do skrobania osadów ze ścianek tych naczyń, do stukania w boczną ściankę krystalizatorów w celu wywołania krystalizacji i do wlewania płynów po bagietce. Kapilary to długie, szklane podłużne rurki. Tak cienkie, że prawie cała przepływająca przez nią ciecz znajduje się w polu oddziaływania sił związanych jej ściankami i cieczy bezpośrednio przylegającej do ścianek, w wyniku czego prędkość poruszania się cząsteczek silnie zależy od odległości od ścianek. Pipeta automatyczna jest to specjalny rodzaj pipety miarowej. Posiada ona mechanizm składający się z tłoczka ze sprężynką, rączki, regulatora oraz wymiennej końcówki. Końcówki są zazwyczaj produkowane z teflonu lub polietylenu. Odmierzana ciecz jest pobierana tylko do końcówki, przy pomocy tłoczka, który po zwolnieniu jest wypychany przez sprężynkę i zasysa ściśle określoną ilość cieczy. Regulator jest precyzyjnym ogranicznikiem skoku tłoczka. Służy do przenoszenia i odmierzania cieczy, zwykle nie większych niż jeden mililitr. Moździerz z tłuczkiem, składający się z porcelanowej miski i porcelanowego tłuczka w kształcie walca zakończonego kuliście. To jego głowica. Będzie niezbędny do stworzenia szpinakowej miazgi.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DBZS7XUC6

Szczegóły doświadczenia 1greenwhite

Szczegóły doświadczenia 1

Barwniki fotosyntetyczne wędrują w górę bibuły z różnymi prędkościami, dzięki czemu możliwy jest ich rozdział.

Szczegóły doświadczenia 2bluewhite

Szczegóły doświadczenia 2

Prędkość ruchu poszczególnych barwników zależy od oddziaływań międzycząsteczkowych pomiędzy barwnikiem, bibułą i rozpuszczalnikiem (eluentem).

Szczegóły doświadczenia 3redwhite

Szczegóły doświadczenia 3

Wynik doświadczenia można porównać ze wzornikiem, odczytując nazwy poszczególnych barwników.

R1PEpiRdqpYIl

Wzornik chromatotografii barwników roślinnych.

R1a7ozCEWTw6k

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Wyniki:

Przyjrzyj się pasmom na bibule filtracyjnej i zapisz obserwacje.

Wnioski:

Zwróć uwagę na kolory powstałych pasm. Przypomnij sobie, jakie zabarwienie wykazują poszczególne barwniki fotosyntetyczne.

Pokaż odpowiedź

Wyniki:

W wyniku rozdziału barwników metodą chromatografii cieczowej uzyskano cztery pasma: pomarańczowe, żółte, niebieskozielone oraz zielone.

Wnioski:

W liściach szpinaku obecne są barwniki fotosyntetyczne z grup: chlorofili (chlorofil a i chlorofil b) oraz karotenoidów (ksantofile i karoteny).