Scritto da Lyudamila
Introduzione:
Il metodo usato per la purificazione di composti chimici o per stabilire quanti composti diversi porta una miscela o per determinare la polarità di una miscela chimica è ampiamente conosciuto come cromatografia. Il principio di base della cromatografia è quello di separare alcuni composti in base alla loro struttura, alla capacità di legarsi a idrogeno e alla polarità tra la fase stazionaria e la fase mobile. Ci sono diversi tipi di dispositivi di cromatografia utilizzati e varie tecniche di separazione che vengono applicate per separare miscele chimiche. Qui, presentiamo i dati ottenuti utilizzando la cromatografia a colonna e la cromatografia a strato sottile per separare il fluorene dal 9-fluoreneone e per determinare la migliore miscela di solventi per una separazione.
Tabella delle costanti fisiche:
| Nome chimico | Formula chimica | MW: (g/mol) | Punto di ebollizione (°C) | Punto di fusione (°C) | Indice di rifrazione (nD) |
| Esano | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Biossido di silicio | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluorene | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenone | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Acetone | C3H6O | 58.08 | 57 | 1.35900 |
Informazioni sulla sicurezza: L’esano e l’acetone sono infiammabili.
Materiali &Metodi:
Cromatografia su colonna:
Per confezionare la colonna, il gel di silice è stato mescolato con 14mL di un solvente non polare, l’esano e trasferito all’interno della colonna. 1mm di sabbia è stato consegnato alla colonna in modo che si sedesse in cima al letto di gel di silice. Per caricare la colonna, sono stati consegnati circa .3mL della miscela di fluoro e 9-fluorenone che era visibile da una banda gialla. In seguito, 4 eluizioni sono state raccolte in provette mentre l’esano veniva continuamente aggiunto alla colonna. Il sistema solvente è stato cambiato in una miscela di esano e acetone (70:30) e le frazioni della miscela sono state raccolte in provette separate fino a quando la banda gialla è stata eluita dalla colonna.
Cromatografia a strato sottile:
Le 4 eluizioni dal sistema solvente solo esano sono state raccolte e concentrate a circa 1/4 del volume originale e le frazioni della miscela dal sistema solvente esano-acetone sono state raccolte e concentrate a ½ del volume originale. Un campione (campione #1) dalle eluizioni di esano e un campione (campione #2) dalle frazioni di esano-acetone sono stati marcati separatamente l’uno dall’altro attraverso un tubo microcapillare sullo strato sottile o adsorbente rivestito sulla piastra TLC. Un terzo campione della miscela originale (campione #3) che è stato caricato in cima alla colonna è stato anche segnato sulla piastra TLC. Il solvente TLC è stato usato per impregnare la piastra TLC per permettere alle sostanze non polari di risalire la piastra più rapidamente e alle sostanze polari di risalire la piastra a un ritmo più lento o per niente. La piastra TLC è stata rimossa non appena il solvente ha risalito la piastra fino a 1 cm dalla cima. Il fattore di ritenzione è stato poi calcolato.
Risultati:
I sistemi di solventi hanno separato il fluorene e il 9-fluorenone in base alla loro differenza di struttura e polarità. Il sistema di solventi esano è stato utile per lavare via tutto ciò che era idrofobico, poiché è non polare, e ha essenzialmente lavato via la maggior parte del fluorene, poiché il fluorene non è polare come il 9-fluorenone. Il sistema di solventi con una miscela tra acetone ed esano ha permesso di eluire la banda gialla dalla colonna perché i solventi polari come l’acetone sono utili per spostare i composti chimici lungo la colonna che tendono ad avere una maggiore polarità, come il 9-fluorenone.
Strutturalmente, il fluorene non ha un gruppo funzionale carbonile e il 9-fluorenone sì. Per questa differenza, l’ossigeno che sporge dal 9-fluorenone è stato in grado di legarsi a idrogeno alle perle di gel di silice che gli hanno permesso di essere tenuto più stretto nella colonna rispetto al fluorene. Poiché il 9-fluorenone è stato tenuto più stretto nelle perle di gel di silice nella colonna, non è sceso nella colonna così velocemente come il fluorene. In linea di principio, il composto chimico che scorre attraverso la colonna ad una velocità maggiore è più non polare; quindi, in questo caso il fluorene era più non polare del 9-fluorenone.
I fattori di ritenzione sono stati calcolati per trovare le distanze dei campioni dei composti da testare spostati su per la piastra rispetto alle distanze spostate dal fronte del solvente. La piastra ha mostrato che il fluorene ha risalito la piastra ad un livello superiore rispetto al 9-fluorenone. La Rf=.8cm per il fluorene e .67cm per il 9-fluorenone. Il fluorene era visibile solo sotto la luce UV perché è un composto incolore, a differenza del 9-fluorenone che è giallo. Era difficile misurare accuratamente la Rf per la miscela originale che conteneva la combinazione di entrambi i composti chimici, ma visibilmente, c’era un segno giallo sulla piastra TLC che era parallelo al segno giallo del 9-fluorenone dal campione 2, e c’era un segno incolore sulla piastra TLC che era visibile sotto la luce UV che era intorno alla stessa area di lunghezza del fluorene dal campione 1.
Discussione:
Analizzando quanto fortemente i due composti sono stati attratti dalla fase stazionaria del gel di silice nella colonna, possiamo capire perché i composti si sono spostati lungo la colonna al ritmo che hanno fatto. La separazione dei composti è risultata dalla loro diversa velocità di migrazione che è stata influenzata dalla differenza di struttura e polarità dei composti. Nella cromatografia su colonna, i composti non polari si muovono lungo la colonna ad una velocità maggiore rispetto ai composti polari, ma quando si esegue un protocollo TLC, possiamo vedere che le molecole non polari si muovono su per la piastra più rapidamente dei composti polari che si muovono su per la piastra ad una velocità minore o non si muovono affatto.
In generale, la mia piastra TLC avrebbe potuto mostrare risultati migliori se la lunghezza del mio gel di silice fosse stata superiore a 4cm. Se avessi fatto la procedura in modo migliore, la separazione tra i due composti sarebbe stata più pura e i miei fattori di ritenzione sarebbero cambiati.