Written by Lyudamila
Wprowadzenie:
Metoda stosowana do oczyszczania związków chemicznych lub ustalania, ile różnych związków niesie mieszanina lub określania polarności mieszaniny chemicznej jest powszechnie znana jako chromatografia. Podstawową zasadą chromatografii jest oddzielenie pewnych związków na podstawie ich struktury, zdolności do wiązania wodorowego i polarności pomiędzy fazą stacjonarną i fazą ruchomą. Istnieją różne typy urządzeń chromatograficznych i różne techniki separacji, które są stosowane do rozdzielania mieszanin chemicznych. Tutaj przedstawiamy dane z zastosowania Chromatografii Kolumnowej i Chromatografii Cienkowarstwowej do rozdzielenia fluorenu od 9-fluoreneonu oraz do określenia najlepszej mieszaniny rozpuszczalników do rozdzielenia.
Tablica stałych fizycznych:
| Nazwa chemiczna | Wzór chemiczny | MW: (g/mol) | Kolejność wrzenia (°C) | Kolejność topnienia (°C) | Wskaźnik załamania światła (nD) |
| Heksan | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Dwutlenek krzemu | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluoren | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenon | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Aceton | C3H6O | 58.08 | 57 | 1,35900 |
Informacje dotyczące bezpieczeństwa: Heksan i Aceton są łatwopalne.
Materiały &Metody:
Chromatografia kolumnowa:
Aby zapakować kolumnę, żel krzemionkowy zmieszano z 14mL niepolarnego rozpuszczalnika, heksanu i przeniesiono do wnętrza kolumny. 1mm piasku został dostarczony do kolumny tak, że będzie siedzieć na szczycie łóżka żelu krzemionkowego. Aby załadować kolumnę, dostarczono około .3mL mieszaniny fluoru i 9-fluorenonu, która była widoczna w postaci żółtego pasma. Następnie w probówkach zebrano 4 elucje, ponieważ do kolumny stale dodawany był heksan. Układ rozpuszczalników zmieniono na mieszaninę heksanu i acetonu (70:30), a frakcje mieszaniny zbierano do oddzielnych probówek do momentu wymycia żółtego pasma z kolumny.
Chromatografia cienkowarstwowa:
Zebrano 4 elucje z układu rozpuszczalników zawierającego wyłącznie heksan i zatężono je do około 1/4 pierwotnej objętości, a frakcje mieszaniny z układu rozpuszczalników zawierającego heksan i aceton zebrano i zatężono do ½ pierwotnej objętości. Próbka (próbka #1) z elucji heksanowych i próbka (próbka #2) z frakcji heksanowo-acetonowych były oznaczane oddzielnie od siebie przez rurkę mikrokapilarną na cienkiej warstwie lub adsorbencie pokrytym na płytce TLC. Trzecia próbka oryginalnej mieszaniny (próbka #3), która została załadowana w górnej części kolumny, została również oznaczona na płytce TLC. Rozpuszczalnik TLC został użyty do nasączenia płytki TLC, aby umożliwić substancjom niepolarnym najszybsze przesuwanie się w górę płytki, a substancjom polarnym przesuwanie się w górę płytki w wolniejszym tempie lub wcale. Płytkę TLC usuwano, gdy tylko rozpuszczalnik przemieszczał się w górę płytki, aż do momentu, gdy znajdował się 1 cm od jej szczytu. Następnie obliczono współczynnik retencji.
Wyniki:
Systemy rozpuszczalników rozdzieliły fluoren i 9-fluorenon w oparciu o ich różnicę w strukturze i polarności. System rozpuszczalników heksan był pomocny w zmyciu wszystkiego, co było hydrofobowe, ponieważ jest niepolarny, i zasadniczo zmył większość fluorenu, ponieważ fluoren nie jest tak polarny jak 9-fluorenon. System rozpuszczalników z mieszaniną pomiędzy acetonem i heksanem pozwolił żółte pasmo być wymywane z kolumny, ponieważ polarne rozpuszczalniki, takie jak aceton są pomocne w przenoszeniu związków chemicznych w dół kolumny, które mają tendencję do wyższej polarności, takich jak 9-fluorenon.
Strukturalnie, fluoren nie ma karbonylowej grupy funkcyjnej i 9-fluorenon robi. Dla tej różnicy, tlen, który wystaje z 9-fluorenon był w stanie wiązać wodór do kulek żelu krzemionkowego, który pozwolił mu być trzymane ciaśniej w kolumnie niż fluoren. Ponieważ 9-fluorenon był mocniej przytrzymywany w kulkach żelu krzemionkowego w kolumnie, nie schodził w dół kolumny tak szybko jak fluoren. Z zasady związek chemiczny, który przepływa przez kolumnę z większą prędkością, jest bardziej niepolarny; dlatego w tym przypadku fluoren był bardziej niepolarny niż 9-fluorenon.
Współczynniki retencji obliczono w celu znalezienia odległości, na jakie próbki badanych związków przesuwały się w górę płytki w stosunku do odległości przesuwanych przez czoło rozpuszczalnika. Płytka wykazała, że fluoren przesuwał się w górę płytki na wyższym poziomie niż 9-fluorenon. Rf=.8cm dla fluorenu i .67cm dla 9-fluorenonu. Fluoren był widoczny tylko w świetle UV, ponieważ jest związkiem bezbarwnym, w przeciwieństwie do 9-fluorenonu, który jest żółty. Trudno było dokładnie zmierzyć Rf dla oryginalnej mieszaniny, która zawierała kombinację obu związków chemicznych, ale widocznie na płytce TLC był żółty ślad, który był równoległy do żółtego śladu 9-fluorenonu z próbki 2 i był bezbarwny ślad na płytce TLC, który był widoczny w świetle UV, który był mniej więcej tej samej długości obszarem fluorenu z próbki 1.
Dyskusja:
Analizując, jak silnie oba związki były przyciągane do fazy stacjonarnej żelu krzemionkowego w kolumnie, możemy zrozumieć, dlaczego związki przemieszczały się w dół kolumny w takim tempie, w jakim to robiły. Rozdzielenie związków wynikało z ich różnic w szybkości migracji, na które wpływ miały różnice w strukturze i polarności związków. W chromatografii kolumnowej związki niepolarne poruszają się w dół kolumny szybciej niż związki polarne, ale podczas wykonywania protokołu TLC możemy zauważyć, że cząsteczki niepolarne poruszają się w górę płytki szybciej niż związki polarne, które poruszają się w górę płytki wolniej lub nie poruszają się w ogóle.
Ogółem, moja płytka TLC mogłaby wykazać lepsze wyniki, gdyby długość mojego żelu krzemionkowego była większa niż 4cm. Gdybym wykonał procedurę w lepszy sposób, rozdział pomiędzy dwoma związkami byłby czystszy, a moje współczynniki retencji uległyby zmianie.