2. CHROMATOGRAF Z POMPKĄ WODNĄ

Ten artykuł opisuje zastosowanie spektrometru SpektraTM w uproszczonym chromatografie cieczowym, opracowanym dla celów edukacyjnych. Działanie chromatografu przetestowano rozdzielając barwniki wchodzące w skład środka zapachowego Pear.
 

Aparatura

  • spektrometr SpektraTM,
  • pompka wodna,
  • kolba próżniowa,
  • zawór trójdrożny,
  • korek gumowy z otworem,
  • odcinek węża gumowego do połączenia pompki wodnej, zaworu trójdrożnego oraz kolby próżniowej,
  • przeźroczysta rurka z tworzywa sztucznego o średnicy wewnętrznej 0,8 -1,0 mm służąca do wykonania celki przepływowej i do łączenia części chromatografu,
  • pipeta Pasteura 2 ml PLASTIBRAND, w której odcięto górną część bańki oraz część dolnej końcówki, pozostawiając około 0,5 cm zwężającej się części pipety,
  • statyw laboratoryjny z łapami,
  • kolbka miarowa 50 ml,
  • kolbka miarowa 100 ml,
  • zlewka 25 ml,
  • duża strzykawka,
  • wąż elastyczny do połączenia końcówki strzykawki z dolnym końcem kolumny,
  • strzykawka Hamiltona z igłą do wprowadzania 20 µl próbki do kolumny,
  • rozdzielacz,
  • stoper,
  • (opcjonalnie: komputer z interfejsem do automatycznej rejestracji danych lub integrator)
     

Odczynniki

  • wodny roztwór amoniaku (25%),
  • butan-1-ol (ρ = 0,808 g cm-3),
  • propan-1-ol (ρ = 0,8 g cm-3),
  • żel krzemionkowy (Fluka, Kieselgel 60, 230-400 mesh, wielkość cząstek 0,04 mm – 0,063 mm),
  • piasek,
  • wata szklana,
  • środek zapachowy Pear (Tovarna arom in eteričnih olj, d.d., Slovenia).
     

Zagrożenia 

Amoniak powoduje oparzenia. Jest niebezpieczny dla organizmów wodnych. W przypadku kontaktu ze skórą lub oczami przemyj je dużą ilością wody i skontaktuj się z lekarzem. Stosuj okulary i rękawice ochronne. Nie wprowadzaj substancji do środowiska. Stosuj się do wskazówek prowadzącego.
Zwroty ryzyka: 34-50, Zwroty bezpieczeństwa: 26-36/37/39-45-61

Butan-1-ol jest substancją łatwopalną i szkodliwą po spożyciu. Działa drażniąco na skórę i układ oddechowy, jest szkodliwy w przypadku kontaktu z oczami. Wdychanie oparów może powodować zawroty głowy i dezorientację. Przechowuj substancję w szczelnych pojemnikach w dobrze wentylowanych miejscach. W przypadku kontaktu z oczami przemyj je dużą ilością wody i skontaktuj się z lekarzem. W przypadku spożycia skontaktuj się z lekarzem i pokaż oznaczenia bezpieczeństwa znajdujące się na etykiecie. Stosuj okulary i rękawice ochronne. Nie wprowadzaj substancji do środowiska. Stosuj się do wskazówek prowadzącego.
Zwroty ryzyka: 10-22-37/38-41-67, Zwroty bezpieczeństwa: 7/9-13-26-37/39-46 


Propan-1-ol jest substancją łatwopalną i drażniącą. Wdychanie par powoduje zaburzenia koordynacji ruchowej, dezorientację, mdłości, ból głowy, oszołomienie. Wywołuje suchość i zaczerwienienie skóry oraz zaburzenia wzrokowe. Stosuj okulary i rękawice ochronne.
Zwroty ryzyka: 11-41-67, Zwroty bezpieczeństwa: (2-)7-16-24-26-39

 

Przygotowanie fazy ruchomej

W kolbce miarowej 100 ml przygotuj fazę ruchomą zgodnie ze wskazówkami w poniższej tabeli.

Tabela 1. Objętości cieczy potrzebne do przygotowania fazy ruchomej

Woda dejonizowana

propan-1-ol 

amoniak (25%)

butan-1-ol

20 ml 

25 ml

5 ml

50 ml 

Wymieszaj dobrze składniki i przechowuj uzyskany roztwór w zamkniętej kolbie.
 

Montaż układu do chromatografii cieczowej

Z przeźroczystego węża z tworzywa sztucznego wykonaj celkę przepływową, która zostanie umieszczona w miejscu pomiaru w spektrometrze SpektraTM. Sposób wykonania przedstawia Rys. 1. Umieść celkę w miejscu pomiaru i umocuj ją tak, aby nie zmieniała położenia podczas pomiarów.

Rysunek 1. Schemat celki przepływowej

Do sporządzenia kolumny wykorzystaj pipetę Pasteura przyciętą wg. wskazówek powyżej (rozdział "Aparatura"). Zatkaj dolną część kolumny zwitkiem z waty szklanej (nie dotykaj waty szklanej gołymi rękami, użyj szczypiec!).

W zlewce wymieszaj 5 g żelu krzemionkowego i 10 ml fazy ruchomej. Wypełnij kolumnę tą mieszaniną. Upakuj warstwę żelu w kolumnie zasysając płyn od spodu strzykawką. Uważaj, aby poziom fazy ruchomej nie opadł poniżej poziomu żelu w kolumnie. Wysokość słupa żelu nie powinna przekraczać 2,5 cm.

Przetnij pipetę w poprzek, w przybliżeniu 2 mm powyżej poziomu żelu krzemionkowego. Połącz ponownie oba fragmenty za pomocą kawałka węża gumowego tak, aby odległość między dwiema częściami kolumny wynosiła ok. 2 mm. Przykryj powierzchnię żelu 0,5 cm warstwą drobnoziarnistego piasku. Zamocuj kolumnę w statywie i połącz ją z wlotem do celki przepływowej. Połącz kolumnę z rozdzielaczem zamocowanym na statywie nad kolumną, aby umożliwić dodawanie fazy ruchomej do kolumny.

Wylot z celki pomiarowej połącz wężem z kolbą próżniową poprzez otwór w korku gumowym. Kolbę połącz wężem gumowym z zaworem trójdrożnym i dalej do pompki wodnej. Zabezpiecz komorę pomiarową przed dostępem światła z zewnątrz, np. przy użyciu folii aluminiowej (światło z zewnątrz będzie wpływać na mierzoną wartość). Zestawiony układ przedstawiono na Rys. 2. Opcjonalnie, wyjście analogowe spektrometru może być podłączone poprzez odpowiedni interfejs do komputera lub do integratora. Pomiary możesz wykonywać również ręcznie.

Picture 2. Liquid chromatograph

Rozdział chromatograficzny barwników zawartych w środku zapachowym Pear

Środek zapachowy Pear zawiera barwniki E102 i E110. Po zmontowaniu układu ustaw przepływ fazy ruchomej na poziomie 0,18 ml min -1. Przepływ możesz regulować mocując trzecie ramię zaworu trójdrożnego do odpowiedniej nasadki umożliwiającej zmniejszanie próżni wytwarzanej przez pompkę wodną. Jako nasadki możesz użyć np. stożkową końcówkę pipety przeciętą poprzecznie tak, aby uzyskać otwór odpowiedniej wielkości. Wyreguluj szybkość dodawania fazy ruchomej z wkraplacza, aby poziom cieczy w kolumnie nie zmieniał się w trakcie wykonywania doświadczenia. Włącz niebieską diodę spektrometru.

Przepuszczaj fazę ruchomą przez układ do momentu aż objętość przepuszczonej cieczy będzie równa trzykrotnej objętości fazy nieruchomej w kolumnie.

Ustaw wartość transmitancji na 100,0. Wprowadź 20 µl środka zapachowego Pear przez wąż gumowy łączący części kolumny tak, aby próbka znalazła się w warstwie piasku (Rys. 3) i włącz stoper. Odczytuj wartości z wyświetlacza spektrometru co 5 sekund.

Przelicz wartości transmitancji na absorbancję i sporządź wykres. Przykładowy chromatogram jest przedstawiony na Rys. 4.

 

Rysunek 3. Wprowadzanie próbki do chromatografu.

Rysunek 4. Chromatogram otrzymany w wyniku ręcznego odczytu wartości transmitancji w odstępach 5-sekundowych.

Opracowanie: Nataša Gros i Domen Klančar, Uniwersytet w Lublanie, Wydział Chemii i Technologii Chemicznej