3. IZVEDBA Z RAČUNALNIŠKIM ZAJEMANJEM MERILNIH VREDNOSTI

V prispevku je opisana nadgradnja  spektrometra Spektra^TM v enostaven tekočinski kromatograf za izobraževalne namene. Pretok mobilne faze smo zagotovili z vakuumsko črpalko na vodni curek. Za prenos merilnih vrednosti v računalnik smo uporabili nizko-cenovno rešitev z analogno-digitalnim multimetrom, ki ima serijski izhod in programsko opremo za računalniško zajemanje merilnih vrednosti. Kromatograf smo preizkusili na primeru ločevanje barvil v aromi Hruška. Za natančnejši opis in razlago funkcijskih tipk ter namestitve opreme kliknite na ustrezne povezave.
 

Oprema in pribor

• spektrometer Spektra^TM,
• vakuumska črpalka na vodni curek,
• presesalna buča,
• tri-potni ventil,
• gumijasti zamaški, ustrezno preluknjani,
• gumijasta cev za povezavo med vakuumsko črpalko, tri-potnim ventilom in presesalno bučo,
• prozorna polimerna cevka z notranjim premerom 0,8-1,0 mm za izdelavo pretočne celice za spektrometer ter za povezovanje delov kromatografa,
• Pasteurjeva pipeta PLASTIBRAND 2 ml z odrezanim vrhom mešička in odrezano konico tako, da ostane le približno 0,5 cm zoženega dela,
• laboratorijski stojali, mufe in prižeme,
• merilni valj 50 ml,
• merilna bučka 100 ml,
• čaša 25 ml,
• večja brizga,
• cev za povezavo med spodnjim koncem brizge in spodnjim koncem kolone,

• Hamilton brizga z iglo za vnos 15 oz 25 µl vzorca v kolono,
• lij ločnik,
• cev za vzpostavitev vezne posode med lijem ločnikom in kolono,
• analogno-digitalni multimeter Metex^® M-3860M s pripadajočo serijsko povezavo in programsko opremo.

Kemikalije

• amonijak (25 %),
• butan-1-ol (ρ = 0,808 kg/L),
• propan-1-ol (ρ = 0,8 kg/L),
• silikagel (Fluka, kieselgel 60, 230-400 mesh, velikost delcev od 0,04 mm do 0,063 mm),
• pesek,
• steklena volna,
• Hruška, aroma (Tovarna arom in eteričnih olj, d.d.).
  
   

Varnost
 

Priprava mobilne faze

Mobilno fazo pripravimo v 100 ml bučki iz odmerkov, ki so navedeni v preglednici:

Tabela 1. Prostorninski odmerki za pripravo mobilne faze

Raztopino dobro premešamo in shranimo v zaprti bučki.

Tekočinski kromatograf

Iz prozorne polimerne cevi naredimo pretočno celico, ki jo bomo vstavili v merilno mesto spektrometra Spektra^TM. Idejno skico za izdelavo pretočne celice prikazuje Slika 1. Pretočno celico vstavimo v merilno mesto in jo učvrstimo, da bo ves čas poskusov v enakem položaju.

Slika 1. Idejna skica za izdelavo pretočne celice

Pasteurjevo pipeto, ki smo jo pripravili, kot je opisano pri »Opremi in priboru«, uporabimo kot kolono. V spodnji del kolone vstavimo zamašek iz steklene volne. V čaši zmešamo 5 g silikagela in 10 ml mobilne faze. Če je mogoče, pustimo suspenzijo v pokriti čaši stati 12 ur . Kolono napolnimo s silikagelom in plast silikagela stisnemo s pomočjo brizge, ki smo jo povezali s spodnjim delom kolone in sicer tako, da z brizgo ustvarimo podtlak. Pri tem pazimo, da raven mobilne faze ne pade pod raven silikagela. V tako pripravljeni koloni naj silikagel sega 2,5 cm visoko. Nadalje kolono prečno prerežemo približno 2 mm nad ravnjo silikagela. Oba nastala dela ponovno spojimo z gumijasto cevjo tako, da je med obema deloma kolone približno 2 mm razmaka. Na plast silikagela nato nasujemo 0,8 cm plast peska. Kolono vpnemo v  stojalo in jo povežemo z vstopno cevjo pretočne celice. Na stojalo ob koloni vpnemo lij ločnik, ki bo omogočal dotekanje mobilne faze v kolono. Enakomeren pretok mobilne faze skozi kolono zagotovimo z vzpostavitvijo vezne posode med lijem ločnikom in rezervoarjem kolone. Izstopno cev pretočne celice povežemo s presesalno bučo skozi odprtino v gumijastem zamašku. Izhod iz presesalne buče z gumijasto cevjo povežemo s tripotnim ventilom, tega pa z vakuumsko črpalko. Merilno komoro spektrometra obdamo z ustreznim ovojem, da preprečimo vpliv okoliške svetlobe na merilne vrednosti spektrometra. Za to lahko npr. uporabimo aluminijasto folijo. Primer tako sestavljenega tekočinskega kromatografa je prikazan na Sliki 2. Analogni izhod spoktrometra povežemo z napetostnim signalnim vhodom analogno-digitalnega multimetra. Serijski izhod multimetra povežemo s serijskim vhodom računalnika. Merilne vrednosti računalniško zajemamo s pomočjo programske opreme, ki je priložena multimetru.

Slika 2. Tekočinski kromatograf
 

Ločitev živilskih barvil arome Hruška

Aroma Hruška vsebuje  barvili E102 in E110. Ko smo sestavili kromatograf, uravnamo pretok mobilne faze na 0,18 ml/min. To dosežemo tako, da v tretjo prosto cev tripotnega ventila vstavimo nastavek z odprtino ustrezne velikosti in tako vplivamo na podtlak v presesalni buči.

Slika 3. Injiciranje vzorca v kromatograf.

V ta namen lahko npr. uporabimo nastavke za mikropipeto, ki jih na koncu odrežemo, da dobimo odprtino ustreznega premera. Dodajanje mobilne faze iz lija ločnika v kolono zagotavlja vezna posoda. Prižgemo spektrometer in modro LED. Skozi sistem prečrpamo vsaj toliko mobilne faze, kot ustreza trikratnemu volumnu polnitve kolone. Transmitanco uravnamo na 100,0. Skozi gumijasti spoj kolone injiciramo v plast peska 15 oz. 25 µl arome Hruška (Slika 3) ter sprožimo računalniško zajemanje merilnih vrednosti. Podatke po končanem računalniškem spremljanju prenesemo v Excel, kjer transmitance pretvorimo v absorbance in narišemo graf. Kromatograma sta prikazana na Sliki 4.

Slika 4. Primer kromatogramov dobljenih z računalniškim zajemanjem merilnih  vrednosti
z analogno-digitalnim multimetrom Metex^® v enosekundnih intervalih po injiciranju 15 oz. 25 µl vzorca.

Razvila in pripravila: Nataša Gros in Domen Klančar, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo