Napsala Lyudamila
Úvod:
Metoda používaná k čištění chemických sloučenin nebo ke zjištění, kolik různých sloučenin směs nese, či k určení polarity chemické směsi je obecně známá jako chromatografie. Základním principem chromatografie je oddělení určitých sloučenin na základě jejich struktury, schopnosti vodíkové vazby a polarity mezi stacionární a mobilní fází. Existují různé typy používaných chromatografických zařízení a různé techniky separace, které se používají k oddělení chemických směsí. Zde uvádíme údaje z použití sloupcové chromatografie a tenkovrstvé chromatografie k oddělení fluorenu od 9-fluorenonu a k určení nejlepší směsi rozpouštědel pro separaci.
Tabulka fyzikálních konstant:
| Chemický název | Chemický vzorec | MW: (g/mol) | Teplota varu (°C) | Teplota tání (°C) | Index lomu (nD) |
| Hexan | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Dioxid křemičitý | SiO2 | 60,1 | 1600-1725 | – | |
| Fluoren | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenon | C13H8O | 180.19 | 342 | 1,6309 | |
| Aceton | C3H6O | 58.08 | 57 | 1,35900 |
Bezpečnostní informace: Hexan a aceton jsou hořlavé.
Materiály & Metody:
Chromatografická kolona:
Pro naplnění kolony byl silikagel smíchán se 14 ml nepolárního rozpouštědla, hexanu, a přenesen dovnitř kolony. Do kolony byl dodán 1 mm písku tak, aby seděl na vrstvě silikagelu. K naplnění kolony bylo dodáno asi 0,3 ml směsi fluoru a 9-fluorenonu, která byla viditelná žlutým pruhem. Následně byly shromážděny 4 eluce do zkumavek za průběžného přidávání hexanu do kolony. Systém rozpouštědel byl změněn na směs hexanu a acetonu (70:30) a frakce směsi byly shromažďovány do oddělených zkumavek, dokud se z kolony nevyloučil žlutý pásek.
Tenkovrstvá chromatografie:
4 eluce ze systému rozpouštědel pouze s hexanem byly shromážděny a zahuštěny na přibližně 1/4 původního objemu a frakce směsi ze systému rozpouštědel hexan-aceton byly shromážděny a zahuštěny na ½ původního objemu. Vzorek (vzorek č. 1) z hexanových elucí a vzorek (vzorek č. 2) z hexan-acetonových frakcí byly označeny odděleně od sebe mikrokapilární trubicí na tenkou vrstvu nebo adsorbent potažený na TLC desce. Třetí vzorek původní směsi (vzorek č. 3), který byl vložen do horní části kolony, byl rovněž označen na TLC desce. TLC rozpouštědlo bylo použito k nasáknutí TLC desky, aby se nepolární látky pohybovaly po desce nejrychleji a aby se polární látky pohybovaly po desce pomaleji nebo vůbec. TLC deska byla odstraněna, jakmile rozpouštědlo vystoupalo nahoru, dokud nebylo 1 cm od vrcholu. Poté byl vypočten retenční faktor.
Výsledky:
Systémy rozpouštědel oddělily fluoren a 9-fluorenon na základě jejich rozdílné struktury a polarity. Systém rozpouštědel hexan pomohl vymýt vše, co bylo hydrofobní, protože je nepolární, a v podstatě vymýval většinu fluorenu, protože fluoren není tak polární jako 9-fluorenon. Systém rozpouštědel se směsí acetonu a hexanu umožnil eluci žlutého pásu z kolony, protože polární rozpouštědla, jako je aceton, pomáhají při přesunu chemických sloučenin po koloně, které mají tendenci mít vyšší polaritu, jako je 9-fluorenon.
Strukturou nemá fluoren karbonylovou funkční skupinu a 9-fluorenon ano. Pro tento rozdíl byl kyslík, který vyčnívá z 9-fluorenonu, schopen vodíkové vazby s kuličkami silikagelu, což umožnilo jeho pevnější uchycení v koloně než u fluorenu. Protože byl 9-fluorenon pevněji držen v silikagelových kuličkách v koloně, neprostupoval kolonou tak rychle jako fluoren. V zásadě platí, že chemická sloučenina, která protéká kolonou větší rychlostí, je nepolárnější; v tomto případě byl tedy fluoren nepolárnější než 9-fluorenon.
Retenční faktory byly vypočteny tak, aby se zjistily vzdálenosti, o které se vzorky zkoumaných sloučenin pohybovaly po destičce nahoru vzhledem ke vzdálenostem, o které se pohybovalo čelo rozpouštědla. Deska ukázala, že fluoren se pohyboval vzhůru po desce ve větší míře než 9-fluorenon. Rf = 0,8 cm pro fluoren a 0,67 cm pro 9-fluorenon. Fluoren byl viditelný pouze v UV světle, protože je to bezbarvá sloučenina, na rozdíl od 9-fluorenonu, který je žlutý. Bylo obtížné přesně změřit Rf pro původní směs, která obsahovala kombinaci obou chemických sloučenin, ale viditelně byla na TLC desce žlutá značka, která byla rovnoběžná se žlutou značkou 9-fluorenonu ze vzorku 2, a na TLC desce byla bezbarvá značka viditelná pod UV osvětlením, která byla přibližně ve stejné délce plochy fluorenu ze vzorku 1. Na TLC desce byla žlutá značka viditelná pod UV osvětlením.
Diskuse:
Analýzou toho, jak silně byly obě sloučeniny přitahovány ke stacionární fázi silikagelu v koloně, můžeme pochopit, proč se sloučeniny pohybovaly po koloně takovou rychlostí, jakou se pohybovaly. Separace sloučenin byla výsledkem jejich rozdílné migrační rychlosti, která byla ovlivněna rozdílnou strukturou a polaritou sloučenin. Při sloupcové chromatografii se nepolární sloučeniny pohybují po koloně rychleji než polární sloučeniny, ale při provádění protokolu TLC můžeme vidět, že nepolární molekuly se pohybují po desce rychleji než polární sloučeniny, které se pohybují po desce pomaleji nebo se nepohybují vůbec.
Celkově by moje TLC deska mohla vykazovat lepší výsledky, kdyby délka mého silikagelu byla větší než 4 cm. Kdybych postupoval lépe, separace mezi oběma sloučeninami by byla čistší a mé retenční faktory by se změnily.
.