Geschreven door Lyudamila
Inleiding:
De methode die wordt gebruikt voor het zuiveren van chemische verbindingen of om vast te stellen hoeveel verschillende verbindingen een mengsel bevat of om de polariteit van een chemisch mengsel te bepalen, staat algemeen bekend als chromatografie. Het basisprincipe van chromatografie is het scheiden van bepaalde verbindingen op basis van hun structuur, vermogen tot waterstofbinding en polariteit tussen de stationaire fase en de mobiele fase. Er worden verschillende soorten chromatografieapparatuur gebruikt en verschillende scheidingstechnieken om chemische mengsels te scheiden. Hier presenteren wij gegevens van het gebruik van kolomchromatografie en dunnelaagchromatografie om fluoreen van 9-fluoreen te scheiden en om het beste oplosmiddelenmengsel voor een scheiding te bepalen.
Tabel van fysische constanten:
| Chemische naam | Chemische formule | MW: (g/mol) | kookpunt (°C) | smeltpunt (°C) | brekingsindex (nD) |
| Hexaan | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Silicon Dioxide | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluorene | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenone | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Aceton | C3H6O | 58.08 | 57 | 1.35900 |
Veiligheidsinformatie: Hexaan en aceton zijn ontvlambaar.
Materialen &Methoden:
Kolomchromatografie:
Om de kolom te verpakken, werd silicagel gemengd met 14 mL van een apolair oplosmiddel, hexaan en overgebracht in de kolom. Er werd 1 mm zand in de kolom gebracht, zodat dit bovenop het silicagelbed kwam te liggen. Om de kolom te laden werd ongeveer 0,3 ml van het mengsel van fluor en 9-fluorenon afgegeven, dat zichtbaar werd door een gele band. Hierna werden 4 eluties opgevangen in reageerbuisjes terwijl voortdurend hexaan aan de kolom werd toegevoegd. Het oplosmiddelsysteem werd veranderd in een mengsel van hexaan en aceton (70:30) en fracties van het mengsel werden in afzonderlijke reageerbuisjes opgevangen totdat de gele band van de kolom was geëlueerd.
Thin-Layer Chromatography:
De vier eluties van het oplosmiddelsysteem met alleen hexaan werden opgevangen en geconcentreerd tot ongeveer 1/4e van het oorspronkelijke volume en de fracties van het mengsel van het oplosmiddelsysteem met hexaan en aceton werden opgevangen en geconcentreerd tot ½e van het oorspronkelijke volume. Een monster (monster #1) van de hexaan-eluties en een monster (monster #2) van de hexaan-acetonfracties werden afzonderlijk van elkaar via een microcapillair buisje op de dunne laag of het adsorptiemiddel gecoat op de TLC-plaat gemerkt. Een derde monster van het oorspronkelijke mengsel (monster #3) dat bovenaan de kolom was geladen, werd eveneens op de TLC-plaat gemarkeerd. De TLC-plaat werd doordrenkt met TLC-vloeistof om de nietpolaire stoffen het snelst te laten stijgen en de polaire stoffen langzamer of helemaal niet te laten stijgen. De TLC-plaat werd verwijderd zodra het oplosmiddel de plaat was opgegaan, totdat het 1 cm van de top was verwijderd. Daarna werd de retentiefactor berekend.
Resultaten:
De oplosmiddelsystemen scheidden fluoreen en 9-fluoreen op basis van hun verschil in structuur en polariteit. Het hexaan-oplossysteem was nuttig bij het wegspoelen van alles wat hydrofoob was, aangezien het niet polair is, en het spoelde in wezen het grootste deel van fluoreen weg, aangezien fluoreen niet zo polair is als 9-fluoreen. Het oplosmiddelsysteem met een mengsel van aceton en hexaan maakte het mogelijk de gele band van de kolom te elueren, omdat polaire oplosmiddelen zoals aceton nuttig zijn om chemische verbindingen met een hogere polariteit, zoals 9-fluorenon, van de kolom af te krijgen.
Structureel heeft fluorene geen carbonyl functionele groep en 9-fluorenon wel. Door dit verschil kon de zuurstof die uit 9-fluorenone steekt een waterstofbrug vormen met de silicagelbolletjes, waardoor het steviger in de kolom kon worden gehouden dan fluorene. Omdat 9-fluorenon steviger in de silicagelbolletjes van de kolom werd gehouden, ging het niet zo snel naar beneden als fluoreen. In principe is de chemische verbinding die sneller door de kolom stroomt apolairder; in dit geval was fluoreen dus apolairder dan 9-fluoreen.
De retentiefactoren werden berekend om de afstanden te vinden die de monsters van de geteste verbindingen op de plaat aflegden ten opzichte van de afstanden die door het oplosmiddelfront werden afgelegd. De plaat toonde aan dat fluoreen zich op een hoger niveau op de plaat bewoog dan 9-fluoreen. De Rf=.8cm voor fluoreen en .67cm voor 9-fluoreen. Fluoreen was alleen zichtbaar onder UV-licht omdat het een kleurloze verbinding is, in tegenstelling tot 9-fluoreen dat geel is. Het was moeilijk om nauwkeurig de Rf te meten voor het oorspronkelijke mengsel dat de combinatie van beide chemische verbindingen bevatte, maar zichtbaar was er een gele markering op de TLC-plaat die parallel liep met de gele markering van 9-fluorenon van monster 2, en er was een kleurloze markering op de TLC-plaat die zichtbaar was onder UV-licht en die rond dezelfde lengtezone van fluorene van monster 1 lag.
Discussie:
Door te analyseren hoe sterk de twee verbindingen werden aangetrokken tot de stationaire fase van de silicagel in de kolom, kunnen we begrijpen waarom de verbindingen in de snelheid waarmee ze de kolom af bewogen, naar beneden bewogen. De scheiding van de verbindingen was het gevolg van hun verschillende migratiesnelheden, die werden beïnvloed door het verschil in structuur en polariteit van de verbindingen. Bij kolomchromatografie gaan apolaire verbindingen sneller naar beneden dan polaire, maar bij een TLC-protocol zien we dat apolaire moleculen sneller naar boven gaan dan polaire verbindingen, die langzamer naar boven gaan of helemaal niet naar boven gaan.
Al met al had mijn TLC-plaat betere resultaten kunnen opleveren als de lengte van mijn silicagel langer dan 4 cm was geweest. Als ik de procedure op een betere manier had uitgevoerd, zou de scheiding tussen de twee verbindingen zuiverder zijn geweest en zouden mijn retentiefactoren zijn veranderd.