Az író: Ljudamila
Bevezetés:
A kémiai vegyületek tisztítására vagy annak megállapítására, hogy egy keverék hány különböző vegyületet tartalmaz, illetve egy kémiai keverék polaritásának meghatározására használt módszert széles körben kromatográfiának nevezik. A kromatográfia alapelve, hogy bizonyos vegyületeket szerkezetük, hidrogénkötési képességük, valamint az állófázis és a mozgófázis közötti polaritás alapján választanak el egymástól. Különböző típusú kromatográfiás eszközöket használnak, és különböző elválasztási technikákat alkalmaznak a kémiai keverékek elválasztására. A következőkben oszlopkromatográfia és vékonyréteg-kromatográfia alkalmazásából származó adatokat mutatunk be a fluorén és a 9-fluorénon elválasztására, valamint az elválasztáshoz legmegfelelőbb oldószerkeverék meghatározására.
Fizikai állandók táblázata:
| Kémiai név | Kémiai képlet | MW: (g/mol) | Fűtőpont (°C) | Olvadáspont (°C) | Törésmutató (nD) |
| Hexán | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Silícium-dioxid | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluorén | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenon | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Aceton | C3H6O | 58.08 | 57 | 1.35900 |
Biztonsági információk: A hexán és az aceton gyúlékony.
Az anyagok & Módszerek:
Kromatográfiás oszlop:
Az oszlop megtöltéséhez a szilikagélt 14ml nem poláris oldószerrel, hexánnal kevertük össze, és az oszlop belsejébe helyeztük. Az oszlopba 1 mm homokot juttattunk, hogy az a szilikagél ágy tetején üljön. Az oszlop betöltéséhez kb. 0,3ml fluor és 9-fluorenon keverékét juttattuk be, ami egy sárga sávban volt látható. Ezt követően 4 elúciót gyűjtöttünk kémcsövekbe, miközben folyamatosan hexánt adtunk az oszlophoz. Az oldószerrendszert hexán és aceton (70:30) keverékére változtattuk, és az elegy frakcióit külön kémcsövekbe gyűjtöttük, amíg a sárga sáv le nem eluálódott az oszlopról.
Vékonyréteg-kromatográfia:
A csak hexán oldószeres rendszerből származó 4 elúciót összegyűjtöttük és az eredeti térfogat kb. 1/4-ére koncentráltuk, a hexán-aceton oldószeres rendszerből származó elegy frakcióit pedig összegyűjtöttük és az eredeti térfogat ½-ére koncentráltuk. Egy mintát (1. minta) a hexán elúciókból és egy mintát (2. minta) a hexán-aceton frakciókból egymástól elkülönítve egy mikrokapilláris csövön keresztül a TLC lemezen bevont vékony rétegre vagy adszorbensre jelöltük. Az eredeti keverékből származó harmadik mintát (3. minta), amelyet az oszlop tetejére töltöttünk, szintén megjelöltük a TLC-lemezen. TLC-oldószert használtunk a TLC-lemezre való felitatáshoz, hogy a nem poláros anyagok a leggyorsabban, a poláros anyagok pedig lassabban vagy egyáltalán nem mozogjanak felfelé a lemezen. A TLC-lemezt eltávolítottuk, amint az oldószer felfelé haladt a lemez tetejétől 1 cm-re. Ezután kiszámítottuk a retenciós tényezőt.
Eredmények:
Az oldószerrendszerek a fluort és a 9-fluorenont szerkezetük és polaritásuk különbsége alapján választották el egymástól. A hexán oldószerrendszer segített kimosni mindent, ami hidrofób volt, mivel nem poláris, és lényegében kimosta a fluorén nagy részét, mivel a fluorén nem olyan poláris, mint a 9-fluorenon. Az aceton és hexán keverékét tartalmazó oldószer-rendszer lehetővé tette a sárga sáv eluálását az oszlopról, mivel az olyan poláros oldószerek, mint az aceton, segítik az olyan kémiai vegyületek lefelé mozgatását az oszlopon, amelyek általában nagyobb polaritásúak, mint például a 9-fluorenon.
Szerkezetileg a fluorénnek nincs karbonil funkciós csoportja, a 9-fluorenonnak viszont van. E különbség miatt a 9-fluorenonból kilógó oxigén képes volt hidrogénkötést létesíteni a szilikagél gyöngyökhöz, ami lehetővé tette, hogy szorosabban tartsa az oszlopban, mint a fluorén. Mivel a 9-fluorenont szorosabban tartották a szilikagél gyöngyök az oszlopban, nem ment lefelé az oszlopon olyan gyorsan, mint a fluorén. Elvileg az a kémiai vegyület, amelyik gyorsabban áramlik át az oszlopon, az nem polárisabb; ezért ebben az esetben a fluorén nem polárisabb volt, mint a 9-fluorenon.
A retenciós faktorokat úgy számították ki, hogy megkeresték, hogy a vizsgált vegyületek mintái milyen távolságokat tettek meg a lemezen felfelé az oldószerfront által megtett távolságokhoz képest. A lemez azt mutatta, hogy a fluorén nagyobb mértékben mozgott felfelé a lemezen, mint a 9-fluorenon. Az Rf=,8 cm a fluorén esetében és 0,67 cm a 9-fluorenon esetében. A fluorén csak UV-fényben volt látható, mivel színtelen vegyület, ellentétben a 9-fluorenonnal, amely sárga. Nehéz volt pontosan megmérni a két kémiai vegyület kombinációját tartalmazó eredeti keverék Rf-jét, de láthatóan a TLC-lemezen volt egy sárga jel, amely párhuzamos volt a 2. mintából származó 9-fluorenon sárga jelével, és volt egy színtelen jel a TLC-lemezen, amely UV-fényben látható volt, és amely az 1. mintából származó fluorén azonos hosszúságú területe körül volt.
Diszkusszió:
Azzal, hogy elemezzük, milyen erősen vonzotta a két vegyületet az oszlopban lévő szilikagél állófázisa, megérthetjük, miért mozogtak a vegyületek olyan sebességgel az oszlopon lefelé, ahogyan mozogtak. A vegyületek szétválasztását a vándorlási sebességük különbsége eredményezte, amelyet a vegyületek eltérő szerkezete és polaritása befolyásolt. Az oszlopkromatográfiában a nem poláris vegyületek gyorsabban mozognak lefelé az oszlopon, mint a poláris vegyületek, de a TLC protokoll végrehajtásakor láthatjuk, hogy a nem poláris molekulák gyorsabban mozognak felfelé a lemezen, mint a poláris vegyületek, amelyek lassabban vagy egyáltalán nem mozognak felfelé a lemezen.
A TLC lemezem összességében jobb eredményeket mutathatott volna, ha a szilikagél hossza nagyobb lett volna, mint 4 cm. Ha jobban végeztem volna az eljárást, a két vegyület közötti elválasztás tisztább lett volna, és a retenciós faktorom is megváltozott volna.