Écrit par Lyudamila
Introduction:
La méthode utilisée pour la purification des composés chimiques ou pour établir combien de composés différents un mélange porte ou pour déterminer la polarité d’un mélange chimique est largement connue sous le nom de chromatographie. Le principe de base de la chromatographie est de séparer certains composés en fonction de leur structure, de leur capacité à se lier à l’hydrogène et de la polarité entre la phase stationnaire et la phase mobile. Il existe différents types de dispositifs de chromatographie utilisés et diverses techniques de séparation qui sont appliquées pour séparer des mélanges chimiques. Ici, nous présentons des données provenant de l’utilisation de la chromatographie sur colonne et de la chromatographie en couche mince pour séparer le fluorène de la 9-fluorénone et pour déterminer le meilleur mélange de solvants pour une séparation.
Tableau des constantes physiques:
| Nom chimique | Formule chimique | MW : (g/mol) | Point d’ébullition (°C) | Point de fusion (°C) | Indice de réfraction (nD) |
| Hexane | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Dioxyde de silicium | SiO2 | 60,1 | 1600-1725 | – | |
| Fluorène | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorénone | C13H8O | 180.19 | 342 | 1,6309 | |
| Acétone | C3H6O | 58.08 | 57 | 1,35900 |
Informations sur la sécurité : L’hexane et l’acétone sont inflammables.
Matériaux &Méthodes:
Chromatographie sur colonne:
Pour remplir la colonne, le gel de silice a été mélangé avec 14mL d’un solvant non polaire, l’hexane et transféré à l’intérieur de la colonne. 1mm de sable a été livré à la colonne afin qu’il se place au dessus du lit de gel de silice. Pour charger la colonne, environ 0,3 ml du mélange de fluor et de 9-fluorénone a été versé, ce qui était visible par une bande jaune. Ensuite, 4 élutions ont été recueillies dans des tubes à essai alors que de l’hexane était continuellement ajouté à la colonne. Le système de solvant a été changé pour un mélange d’hexane et d’acétone (70:30) et des fractions du mélange ont été collectées dans des tubes à essai séparés jusqu’à ce que la bande jaune soit éluée de la colonne.
Chromatographie en couche mince :
Les 4 élutions provenant du système de solvant à l’hexane seulement ont été collectées et concentrées à environ 1/4 du volume initial et les fractions du mélange provenant du système de solvant à l’hexane et à l’acétone ont été collectées et concentrées à ½ du volume initial. Un échantillon (échantillon n° 1) provenant des élutions d’hexane et un échantillon (échantillon n° 2) provenant des fractions d’hexane-acétone ont été marqués séparément l’un de l’autre via un tube microcapillaire sur la couche mince ou l’adsorbant déposé sur la plaque CCM. Un troisième échantillon du mélange original (échantillon n° 3) qui a été chargé en haut de la colonne a également été marqué sur la plaque CCM. Le solvant CCM a été utilisé pour imprégner la plaque CCM afin de permettre aux substances non polaires de se déplacer vers le haut de la plaque le plus rapidement et aux substances polaires de se déplacer vers le haut de la plaque à une vitesse plus lente ou pas du tout. La plaque CCM a été retirée dès que le solvant a voyagé vers le haut de la plaque jusqu’à ce qu’il soit à 1cm du sommet. Le facteur de rétention a ensuite été calculé.
Résultats:
Les systèmes de solvants ont séparé le fluorène et la 9-fluorénone en fonction de leur différence de structure et de polarité. Le système de solvant hexane a été utile pour éliminer tout ce qui était hydrophobe puisqu’il est non polaire, et il a essentiellement éliminé la plupart du fluorène puisque le fluorène n’est pas aussi polaire que la 9-fluorénone. Le système de solvant avec un mélange entre l’acétone et l’hexane a permis à la bande jaune d’être éluée de la colonne parce que les solvants polaires comme l’acétone sont utiles pour faire descendre les composés chimiques dans la colonne qui ont tendance à avoir une polarité plus élevée, comme la 9-fluorénone.
Structurellement, le fluorène n’a pas de groupe fonctionnel carbonyle et la 9-fluorénone en a un. Pour cette différence, l’oxygène qui dépasse de la 9-fluorénone a pu se lier par hydrogène aux billes de gel de silice, ce qui lui a permis d’être maintenu plus fermement dans la colonne que le fluorène. Comme la 9-fluorénone était maintenue plus fermement dans les billes de gel de silice de la colonne, elle n’a pas descendu la colonne aussi rapidement que le fluorène. En principe, le composé chimique qui s’écoule dans la colonne à une vitesse plus rapide est plus non polaire ; donc, dans ce cas, le fluorène était plus non polaire que la 9-fluorénone.
Les facteurs de rétention ont été calculés pour trouver les distances que les échantillons des composés testés ont parcourues vers le haut de la plaque par rapport aux distances parcourues par le front de solvant. La plaque a montré que le fluorène se déplaçait vers le haut de la plaque à un niveau plus élevé que la 9-fluorénone. Le Rf=.8cm pour le fluorène et .67cm pour la 9-fluorénone. Le fluorène n’était visible que sous la lumière UV car c’est un composé incolore, contrairement à la 9-fluorénone qui est jaune. Il était difficile de mesurer avec précision le Rf pour le mélange original qui contenait la combinaison des deux composés chimiques, mais visiblement, il y avait une marque jaune sur la plaque TLC qui était parallèle à la marque jaune de la 9-fluorénone de l’échantillon 2, et il y avait une marque incolore sur la plaque TLC qui était visible sous un éclairage UV qui était autour de la zone de même longueur du fluorène de l’échantillon 1.
Discussion:
En analysant la force avec laquelle les deux composés ont été attirés par la phase stationnaire du gel de silice dans la colonne, nous pouvons comprendre pourquoi les composés se sont déplacés dans la colonne à la vitesse à laquelle ils l’ont fait. La séparation des composés résulte de leur différence de vitesse de migration, qui est affectée par la différence de structure et de polarité des composés. En chromatographie sur colonne, les composés non polaires descendent dans la colonne à une vitesse plus rapide que les composés polaires, mais en effectuant un protocole CCM, nous pouvons voir que les molécules non polaires montent sur la plaque plus rapidement que les composés polaires qui montent sur la plaque à une vitesse plus lente ou ne montent pas du tout.
Dans l’ensemble, ma plaque CCM aurait pu montrer de meilleurs résultats si la longueur de mon gel de silice avait été supérieure à 4 cm. Si j’avais fait la procédure d’une meilleure manière, la séparation entre les deux composés aurait été plus pure et mes facteurs de rétention auraient changé.
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