Geschrieben von Ljudamila
Einführung:
Die Methode zur Reinigung chemischer Verbindungen oder zur Feststellung, wie viele verschiedene Verbindungen ein Gemisch enthält, oder zur Bestimmung der Polarität eines chemischen Gemischs ist allgemein als Chromatographie bekannt. Das Grundprinzip der Chromatographie besteht darin, bestimmte Verbindungen auf der Grundlage ihrer Struktur, ihrer Fähigkeit zur Wasserstoffbrückenbindung und der Polarität zwischen stationärer und mobiler Phase zu trennen. Es gibt verschiedene Arten von Chromatographiegeräten und verschiedene Trenntechniken, die zur Trennung von chemischen Gemischen eingesetzt werden. Hier stellen wir Daten aus der Verwendung von Säulenchromatographie und Dünnschichtchromatographie vor, um Fluoren von 9-Fluorenon zu trennen und die beste Lösungsmittelmischung für eine Trennung zu bestimmen.
Tabelle der physikalischen Konstanten:
| Chemischer Name | Chemische Formel | MW: (g/mol) | Siedepunkt (°C) | Schmelzpunkt (°C) | Brechungsindex (nD) |
| Hexan | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Siliciumdioxid | 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 |
Sicherheitsinformationen: Hexan und Aceton sind brennbar.
Materialien:
Methoden:
Säulenchromatographie:
Um die Säule zu füllen, wurde Kieselgel mit 14mL eines unpolaren Lösungsmittels, Hexan, gemischt und in die Säule gegeben. 1 mm Sand wurde in die Säule gegeben, damit er auf dem Kieselgelbett sitzt. Zur Beladung der Säule wurden etwa 0,3 ml des Gemischs aus Fluor und 9-Fluorenon zugeführt, das als gelbe Bande sichtbar war. Anschließend wurden 4 Elutionen in Reagenzgläsern gesammelt, während kontinuierlich Hexan zur Säule gegeben wurde. Das Lösungsmittelsystem wurde auf ein Gemisch aus Hexan und Aceton (70:30) umgestellt, und die Fraktionen des Gemischs wurden in separaten Reagenzgläsern gesammelt, bis die gelbe Bande von der Säule eluiert war.
Dünnschichtchromatographie:
Die 4 Elutionen aus dem reinen Hexan-Lösungsmittelsystem wurden gesammelt und auf etwa 1/4 des ursprünglichen Volumens konzentriert, und die Fraktionen des Gemischs aus dem Hexan-Aceton-Lösungsmittelsystem wurden gesammelt und auf ½ des ursprünglichen Volumens konzentriert. Eine Probe (Probe Nr. 1) aus den Hexan-Elutionen und eine Probe (Probe Nr. 2) aus den Hexan-Aceton-Fraktionen wurden getrennt voneinander über ein Mikrokapillarröhrchen auf die dünne Schicht oder das Adsorptionsmittel auf der TLC-Platte aufgetragen. Eine dritte Probe des ursprünglichen Gemischs (Probe Nr. 3), die am oberen Ende der Säule geladen war, wurde ebenfalls auf der TLC-Platte markiert. Die TLC-Platte wurde mit TLC-Lösungsmittel getränkt, damit die unpolaren Substanzen am schnellsten und die polaren Substanzen langsamer oder gar nicht auf die Platte gelangen. Die TLC-Platte wurde entfernt, sobald das Lösungsmittel auf der Platte nach oben gewandert war, bis sie 1 cm vom oberen Rand entfernt war. Dann wurde der Retentionsfaktor berechnet.
Ergebnisse:
Die Lösungsmittelsysteme trennten Fluoren und 9-Fluorenon aufgrund ihrer unterschiedlichen Struktur und Polarität. Das Hexan-Lösungsmittelsystem war hilfreich, um alles wegzuwaschen, was hydrophob war, da es unpolar ist, und es wusch im Wesentlichen das meiste Fluoren weg, da Fluoren nicht so polar ist wie 9-Fluorenon. Das Lösungsmittelsystem mit einer Mischung aus Aceton und Hexan ermöglichte es, die gelbe Bande von der Säule zu eluieren, da polare Lösungsmittel wie Aceton hilfreich sind, um chemische Verbindungen mit höherer Polarität wie 9-Fluorenon die Säule hinunter zu bewegen.
Strukturell gesehen hat Fluoren keine funktionelle Carbonylgruppe, 9-Fluorenon dagegen schon. Aus diesem Grund konnte der Sauerstoff, der aus dem 9-Fluorenon herausragt, eine Wasserstoffbindung mit den Kieselgelkügelchen eingehen, wodurch es fester in der Säule gehalten werden konnte als Fluoren. Da das 9-Fluorenon fester in den Kieselgelkügelchen in der Säule gehalten wurde, ging es nicht so schnell die Säule hinunter wie das Fluoren. Grundsätzlich ist die chemische Verbindung, die schneller durch die Säule fließt, unpolarer; daher war Fluoren in diesem Fall unpolarer als 9-Fluorenon.
Die Retentionsfaktoren wurden berechnet, um die Entfernungen zu ermitteln, die die Proben der getesteten Verbindungen auf der Platte im Verhältnis zu den Entfernungen, die die Lösungsmittelfront zurücklegte, zurücklegten. Die Platte zeigte, dass sich Fluoren auf der Platte weiter nach oben bewegte als 9-Fluorenon. Der Rf=.8cm für Fluoren und .67cm für 9-Fluorenon. Fluoren war nur unter UV-Licht sichtbar, da es eine farblose Verbindung ist, im Gegensatz zu 9-Fluorenon, das gelb ist. Es war schwierig, den Rf-Wert für das ursprüngliche Gemisch, das die Kombination beider chemischer Verbindungen enthielt, genau zu messen, aber sichtbar war eine gelbe Markierung auf der TLC-Platte, die parallel zu der gelben Markierung von 9-Fluorenon aus Probe 2 verlief, und es gab eine farblose Markierung auf der TLC-Platte, die unter UV-Licht sichtbar war und sich in etwa im gleichen Längenbereich von Fluorenon aus Probe 1 befand.
Diskussion:
Durch die Analyse, wie stark die beiden Verbindungen von der stationären Phase des Kieselgels in der Säule angezogen wurden, können wir verstehen, warum sich die Verbindungen mit der entsprechenden Geschwindigkeit die Säule hinunter bewegten. Die Trennung der Verbindungen ergab sich aus ihren unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten, die durch die unterschiedliche Struktur und Polarität der Verbindungen beeinflusst wurden. Bei der Säulenchromatographie wandern unpolare Verbindungen schneller die Säule hinunter als polare Verbindungen, aber bei der Durchführung eines TLC-Protokolls können wir sehen, dass unpolare Moleküle sich schneller auf der Platte nach oben bewegen als polare Verbindungen, die sich langsamer oder gar nicht auf der Platte nach oben bewegen.
Insgesamt hätte meine TLC-Platte bessere Ergebnisse zeigen können, wenn die Länge meines Kieselgels höher als 4 cm gewesen wäre. Wenn ich das Verfahren besser durchgeführt hätte, wäre die Trennung zwischen den beiden Verbindungen reiner gewesen und meine Retentionsfaktoren hätten sich geändert.