Kirjoittanut Ljudamila
Esittely:
Menetelmää, jota käytetään kemiallisten yhdisteiden puhdistamiseen tai sen selvittämiseen, kuinka monta erilaista yhdistettä seoksessa on, tai kemiallisen seoksen polaarisuuden määrittämiseen, sanotaan laajalti nimellä kromatografia. Kromatografian perusperiaatteena on erottaa tietyt yhdisteet toisistaan niiden rakenteen, vetysidoskyvyn sekä stationäärifaasin ja liikkuvan faasin välisen poolisuuden perusteella. Käytössä on erityyppisiä kromatografialaitteita ja erilaisia erottelutekniikoita, joita sovelletaan kemiallisten seosten erottamiseen. Tässä esitellään tietoja, jotka on saatu käyttämällä pylväskromatografiaa ja ohutkerroskromatografiaa fluoreenin erottamiseksi 9-fluoreneonista ja parhaan liuotinseoksen määrittämiseksi erottelua varten.
Fysikaalisten vakioiden taulukko:
| Kemiallinen nimi | Kemiallinen kaava | MW: (g/mol) | Kiehumispiste (°C) | Sulamispiste (°C) | Murtoluku (nD) |
| Heksaani | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Piinidioksidi | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluoreeni | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenoni | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Asetoni | C3H6O | 58.08 | 57 | 1.35900 |
Turvallisuustiedot: Heksaani ja asetoni ovat syttyviä.
Materiaalit & Menetelmät:
Kolonnikromatografia:
Kolonnin pakkaamiseksi silikageeli sekoitettiin 14 ml:aan ei-polaarista liuotinta, heksaania, ja siirrettiin kolonnin sisään. Kolonniin toimitettiin 1 mm hiekkaa, jotta se istuisi silikageelipedin päällä. Kolonnin lataamiseksi toimitettiin noin 0,3 ml fluorin ja 9-fluorenonin seosta, joka näkyi keltaisena kaistaleena. Tämän jälkeen kerättiin 4 eluutiota koeputkiin, kun kolonniin lisättiin jatkuvasti heksaania. Liuotinjärjestelmä vaihdettiin heksaanin ja asetonin seokseen (70:30) ja seoksen fraktiot kerättiin erillisiin koeputkiin, kunnes keltainen kaistale eluoitui pylväästä.
Ohytkerroskromatografia:
Pelkästään heksaania sisältävästä liuotinjärjestelmästä kerättiin 4 eluutiota ja ne väkevöitiin suunnilleen 1/4:een alkuperäisestä tilavuudesta ja heksaania ja asetonia sisältävästä liuotinjärjestelmästä kerätyt seoksen fraktiot kerättiin talteen ja väkevöitiin ½:een alkuperäisestä tilavuudesta. Näyte (näyte nro 1) heksaanieluusiosta ja näyte (näyte nro 2) heksaani-asetoni-fraktioista merkittiin erillään toisistaan mikrokapillaariputken kautta TLC-levyllä päällystetylle ohuelle kerrokselle tai adsorbentille. Kolmas näyte alkuperäisestä seoksesta (näyte nro 3), joka oli ladattu kolonnin yläosaan, merkittiin myös TLC-levylle. TLC-levylle liotettiin TLC-liuotinta, jotta poolittomat aineet siirtyisivät levylle nopeimmin ja polaariset aineet siirtyisivät levylle hitaammin tai eivät lainkaan. TLC-levy poistettiin heti, kun liuotin oli kulkenut levyä ylöspäin, kunnes se oli 1 cm:n päässä levyn yläreunasta. Tämän jälkeen laskettiin retentiokerroin.
Tulokset:
Liuotinjärjestelmät erottivat fluoreenin ja 9-fluorenonin toisistaan niiden rakenteen ja poolisuuden eron perusteella. Heksaani-liuotinjärjestelmä auttoi pesemään pois kaiken hydrofobisen, koska se on pooliton, ja se lähinnä pesi pois suurimman osan fluoreenista, koska fluoreeni ei ole yhtä polaarinen kuin 9-fluorenoni. Liuotinjärjestelmä, jossa oli asetonin ja heksaanin seos, mahdollisti keltaisen kaistan eluoitumisen pylväästä, koska polaariset liuottimet, kuten asetoni, auttavat siirtämään pylvästä alaspäin kemiallisia yhdisteitä, joilla on taipumus olla korkeampi polaarisuus, kuten 9-fluorenoni.
Rakenteellisesti fluoreenilla ei ole karbonyyli-funktionaalista ryhmää ja 9-fluorenonilla on. Tämän eron vuoksi 9-fluorenonista ulkoneva happi pystyi sitoutumaan vetysidoksella silikageelihelmiin, minkä ansiosta se pysyi kolonnissa tiukemmin kuin fluoreeni. Koska 9-fluorenoni oli tiukemmin kiinni silikageelihelmissä kolonnissa, se ei mennyt kolonnissa alaspäin yhtä nopeasti kuin fluoreeni. Periaatteessa kemiallinen yhdiste, joka virtaa kolonnin läpi nopeammin, on poolittomampi; tässä tapauksessa fluoreeni oli siis poolittomampi kuin 9-fluorenoni.
Retentiokertoimet laskettiin, jotta saatiin selville testattavien yhdisteiden näytteiden etäisyydet, jotka kulkivat levyllä ylöspäin suhteessa liuotinrintaman kuljettamiin matkoihin. Levy osoitti, että fluoreeni liikkui levyllä ylöspäin korkeammalla tasolla kuin 9-fluorenoni. Rf = 0,8 cm fluoreenille ja 0,67 cm 9-fluorenonille. Fluoreeni näkyi vain UV-valossa, koska se on väritön yhdiste, toisin kuin 9-fluorenoni, joka on keltainen. Alkuperäisen seoksen, jossa oli molempien kemiallisten yhdisteiden yhdistelmä, Rf-arvoa oli vaikea mitata tarkasti, mutta TLC-levyllä oli näkyvästi keltainen merkki, joka oli samansuuntainen kuin näytteestä 2 peräisin olevan 9-fluorenonin keltainen merkki, ja TLC-levyllä oli väritön merkki, joka näkyi UV-valaistuksessa ja joka oli suurin piirtein samanpituinen kuin näytteestä 1 peräisin olevan fluoreenin alue.
Keskustelu:
Analysoimalla, kuinka voimakkaasti nämä kaksi yhdistettä vetivät puoleensa pylväässä olevan silikageelin paikallaan pysyvää faasia, voimme ymmärtää, miksi yhdisteet siirtyivät pylväässä alaspäin sillä nopeudella kuin ne siirtyivät. Yhdisteiden erottelu johtui niiden erilaisista siirtymisnopeuksista, joihin vaikutti yhdisteiden erilainen rakenne ja poolisuus. Kolonnikromatografiassa poolittomat yhdisteet liikkuvat kolonnia pitkin nopeammin kuin pooliset yhdisteet, mutta TLC-protokollaa suorittaessamme näemme, että poolittomat molekyylit liikkuvat levyllä nopeammin kuin pooliset yhdisteet, jotka liikkuvat levyllä hitaammin tai eivät liiku lainkaan.
Kokonaisuutena TLC-levyni olisi voinut tuottaa parempia tuloksia, jos silikageelini pituus olisi ollut korkeampi kuin 4 cm. Jos olisin tehnyt toimenpiteen paremmin, kahden yhdisteen erottuminen olisi ollut puhtaampaa ja retentiokertoimeni olisivat muuttuneet.