Skrivet av Lyudamila
Introduktion:
Metoden som används för att rena kemiska föreningar eller för att fastställa hur många olika föreningar som finns i en blandning eller för att bestämma en kemisk blandnings polaritet är allmänt känd som kromatografi. Den grundläggande principen för kromatografi är att separera vissa föreningar baserat på deras struktur, förmåga till vätebindning och polaritet mellan den stationära fasen och den rörliga fasen. Det finns olika typer av kromatografiapparater som används och olika separationstekniker som används för att separera kemiska blandningar. Här presenterar vi data från användningen av kolonnkromatografi och tunnskiktskromatografi för att separera fluoren från 9-fluoreneon och för att bestämma den bästa lösningsmedelsblandningen för en separation.
Tabell över fysikaliska konstanter:
| Kemiskt namn | Kemisk formel | MW: (g/mol) | Skokpunkt (°C) | Smältpunkt (°C) | Refektivt index (nD) |
| Hexan | C6H14 | 86.18 | 69 | 1.375 | |
| Kiseldioxid | SiO2 | 60.1 | 1600-1725 | – | |
| Fluoren | C13H10 | 166.22 | 295 | – | |
| 9-Fluorenone | C13H8O | 180.19 | 342 | 1.6309 | |
| Aceton | C3H6O | 58.08 | 57 | 1.35900 |
Säkerhetsinformation: Hexan och aceton är brandfarliga.
Material & Metoder:
Kolonnkromatografi:
För att packa kolonnen blandades kiselgel med 14 ml av ett opolärt lösningsmedel, hexan, och överfördes inuti kolonnen. 1 mm sand levererades till kolonnen så att den skulle sitta ovanpå kiselgelbädden. För att ladda kolonnen tillfördes cirka 0,3 ml av blandningen av fluor och 9-fluorenon, som var synlig genom ett gult band. Därefter samlades fyra elutioner upp i provrör samtidigt som hexan kontinuerligt tillsattes till kolonnen. Lösningsmedelsystemet ändrades till en blandning av hexan och aceton (70:30) och fraktioner av blandningen samlades upp i separata provrör tills det gula bandet eluerades från kolonnen.
Tunnskiktskromatografi:
De 4 elutionerna från lösningsmedelsystemet med enbart hexan samlades upp och koncentrerades till ungefär 1/4 av den ursprungliga volymen och fraktionerna av blandningen från lösningsmedelsystemet med hexan och aceton samlades upp och koncentrerades till ½ av den ursprungliga volymen. Ett prov (prov nr 1) från hexanelutionerna och ett prov (prov nr 2) från hexan-acetonfraktionerna markerades separat från varandra via ett mikrokapillärrör på det tunna skiktet eller adsorbent som belagts på TLC-plattan. Ett tredje prov av den ursprungliga blandningen (prov nr 3) som laddades i toppen av kolonnen markerades också på TLC-plattan. TLC-lösningsmedel användes för att blötlägga TLC-plattan för att låta opolära ämnen röra sig uppåt på plattan snabbast och för att låta polära ämnen röra sig uppåt på plattan i långsammare takt eller inte alls. TLC-plattan avlägsnades så snart lösningsmedlet vandrade uppåt på plattan tills det var 1 cm från toppen. Retentionsfaktorn beräknades sedan.
Resultat:
Lösningsmedelsystemen separerade fluoren och 9-fluorenon baserat på deras skillnad i struktur och polaritet. Lösningsmedelsystemet hexan var till hjälp för att tvätta bort allt som var hydrofobt eftersom det är opolärt, och det tvättade i huvudsak bort det mesta av fluorenen eftersom fluorenen inte är lika polärt som 9-fluorenon. Lösningsmedelsystemet med en blandning mellan aceton och hexan gjorde det möjligt att eluera det gula bandet från kolonnen eftersom polära lösningsmedel som aceton är till hjälp för att flytta kemiska föreningar ner i kolonnen som tenderar att ha en högre polaritet, till exempel 9-fluorenon.
Stukturellt sett har fluorene inte någon karbonylfunktionell grupp och 9-fluorenon har det. På grund av denna skillnad kunde syret som sticker ut från 9-fluorenon vätebindas till kiselgelpärlorna, vilket gjorde att den hölls fastare i kolonnen än fluorene. Eftersom 9-fluorenon hölls fastare i kiselgelpärlorna i kolonnen, gick det inte lika snabbt ner i kolonnen som fluor. I princip är den kemiska förening som flyter genom kolonnen med snabbare hastighet mer opolär; därför var fluorene i detta fall mer opolär än 9-fluorenone.
Retentionsfaktorerna beräknades för att hitta avstånden som proverna av de testade föreningarna förflyttade sig uppåt på plattan i förhållande till de avstånd som förflyttades av lösningsmedelsfronten. Plattan visade att fluoren rörde sig uppåt på en högre nivå än 9-fluorenon. Rf = 0,8 cm för fluoren och 0,67 cm för 9-fluorenon. Fluoren var endast synlig i UV-ljus eftersom det är en färglös förening, till skillnad från 9-fluorenon som är gult. Det var svårt att exakt mäta Rf för den ursprungliga blandningen som innehöll kombinationen av de båda kemiska föreningarna, men synligt fanns det ett gult märke på TLC-plattan som var parallellt med det gula märket av 9-fluorenon från prov 2, och det fanns ett färglöst märke på TLC-plattan som var synligt under UV-belysning och som var ungefär lika långt område som fluorén från prov 1.
Diskussion:
Genom att analysera hur starkt de två föreningarna attraherades till den stationära fasen av kiselgelen i kolonnen kan vi förstå varför föreningarna rörde sig nedåt i kolonnen i den takt som de gjorde. Separationen av föreningarna resulterade av deras olika migrationshastigheter som påverkades av föreningarnas skillnad i struktur och polaritet. Vid kolonnkromatografi rör sig opolära föreningar ner i kolonnen i snabbare takt än polära föreningar, men när vi utför ett TLC-protokoll kan vi se att opolära molekyler rör sig uppåt på plattan snabbare än polära föreningar som rör sig uppåt på plattan i långsammare takt eller inte rör sig uppåt alls.
Totalt sett hade min TLC-platta kunnat visa bättre resultat om längden på min kiselgel hade varit större än 4 cm. Om jag hade gjort proceduren på ett bättre sätt skulle separationen mellan de två föreningarna ha varit renare och mina retentionsfaktorer skulle ha förändrats.