Chromatografie

Chromatografie

Een scheidingsmethode

Inleiding

Bij het vak: natuur, leven en technologie hebben we de opdracht gekregen om een verslag te maken over chromatografie. Dit was voor het forensisch onderzoek, dat is een sporenonderzoek, door dit onderzoek kun je daders opsporen of oorzaken van misdrijven vinden. Dankzij de televisie serie CSI is het forensisch onderzoeken veel meer bekend geworden bij iedereen, in deze serie kom je ook veel verschillende technieken tegen. De serie is wereldwijd bekend, en ze moeten bijvoorbeeld moordzaken, verkrachting of brandstichting oplossen. Zelf hebben we een practium gedaan, en hier maken we dus het verslag over. De Griekse vertaling van chromatografie is chromos = kleur en grafein = schrijven dus eigenlijk kleurschrijven. Chromatografie is een scheidingstechniek, dit betekent het scheiden van bestandsdelen uit een mengsel. Je hebt verschillende chromatografietypes:   Gaschromatografie, vloeistofchromatografie, kolumchromatografie, dunnelaagchromatografie, papierchromatografie en gelpermeatiechromatografie. Zelf hebben we een proef gedaan met de types: dunnelaagchromatografie en papierchromatografie. Ons doel met deze proef was om te onderzoeken of de beide inkten dezelfde samenstelling hadden. Dit konden we vinden door hoogtes op te meten, en met de formule van de Rf- waarde te werken. Onze veronderstelling is dat hoe hoger de oplosbaarheid van de stof is, hoe hoger de Rf-waarde. Er zijn veel verschillende technieken, maar ze hebben allemaal een aantal aspecten gemeen. Je hebt altijd een mobiele fase, en een stationaire fase. De mobiele fase beweegt en de stationaire fase beweegt niet.

Materiaal en Methode

Benodigdheden:   - bekerglazen (een grote en een kleine)   

- 3 verschillende viltstiften

- loopvloeistof

- 4 verschillende soorten inkt

- een plaatje, bestaand uit absorberend materiaal en een aluminium onderkant

- papier

- potlood

Het experiment

Zet op het papiertje (ongeveer 10 bij 4 cm) drie stippen met de verschillende viltstiften, ongeveer 2 cm van de onderkant van het papier. Vul het kleine bekerglas met ongeveer één centimeter loopvloeistof. Zet het papiertje met de stippen in het bekerglas, de stippen mogen de loopvloeistof niet raken. Zet het grote bekerglas over het kleine tegen de stank. Vervolgens zet je op het aluminiumplaatje vier stippen, met de vier verschillende inktsoorten, op dezelfde manier als bij het papier en de viltstiften (maak de stippen niet te groot, anders werkt het niet goed). Doe dit plaatje ook in het bekerglas met het papiertje. Als je dit gedaan hebt wacht je een kwartier en haal je daarna beide plaatjes weer uit het bekerglas. Zet, terwijl het papiertje en het plaatje nog nat zijn van de loopvloeistof, een potloodstreep waar de loopvloeistof ophoudt, anders weet je later niet meer tot waar de loopvloeistof is gekomen.

Als je nu meet waar een bepaalde kleur stopt kun je, met de volgende formule, de Rf-waarde berekenen. 

Afgelegde weg van de stof                       A

Rf=     ---------------------------------------  =  ---

Afgelegde weg  van het front       B

Voorbeeld:

Resultaten

Waarnemingen

papier met stift.

                   Zwarte stift 6,8

cm

                   Rode stift    6,9

cm

                   Blauwe stift7,0

cm

                 Loopvloeistof

Zwarte stift : 6,8 cm : 7,0 cm

= 0,97

Rode stift : 6,9 cm : 7,0 cm

=  0,99

Blauwe stift: 7,0 cm : 7,0 cm =  1

Dunnelaagchromatografie

                                            15 minà

Het front is 5 cm.

                    waterverf  0,6 cm

                    onbekend 4,8 cm

                    stempelinkt 4,9 cm

                    ecoline     0,4 cm

Waterverf:

0,6 cm : 5 cm = 0,12

Onbekend: 4,8 cm : 5 cm = 0,96

Stempelinkt: 4,9 cm : 5 cm = 0,98

Ecoline : 0,4 cm : 5 cm = 0,08

TLC (thin layer chromatography)

Dit word ook wel dunnelaagchromatografie genoemd.

Chromatografie is in 1906 ontdekt door de Russische bioloog Michail Tsvet. Hij probeerde om plantpigmenten te scheiden. Dat zijn de kleuren in de planten. Hierdoor heet het ook chromatografie, want chroma betekent kleur en grafein betekent schrijven in het Grieks.

Werking:

Bij dunnelaagchromatografie word een druppel van het mengsel dat je wilt scheiden op een plaatje gelegd. Dit heet ook wel de stationaire fase, dit is altijd een vaste stof of een vloeistof. En deze stationaire fase heeft twee dingen waaruit hij kan bestaan, je heb de NP silica = normal phase dus de normale fase, en je hebt de RP silica = reversed phase  dat is de omgekeerde fase. De normale fase heeft hydrofiele groepen aan zijn oppervlakte, hydrofiel betekent dat het erg veel van water houdt. En de omgekeerde fase die bestaat zegmaar uit hydrofobe groepen. Dit zijn waterafstotende stoffen, of stoffen die je heel slecht kan mengen met water.

Voor het plaatje zijn gebruikelijke maten 5 x 20 cm, 10 x 20 cm, en 20 x 20 cm, hieronder zie je zo’n plaatje. Je kunt ook nog 2 categorieën hebben: conventionele en hoge-kwaliteit. De conventionele plaatjes hebben een grotere laagdikte, en ook meer deeltjes. En de hoge-kwaliteits plaatjes hebben een kleinere laagdikte en minder deeltjes. Met hoge-kwaliteit plaatjes kan je betere scheidingen krijgen in een kortere tijden. Het mengsel dat je wilt scheiden beweegt zich langs de stationaire fase. En op dit plaatje zit een dunne laag van een adsorberende stof (dit kan iets opnemen) dan kun je het plaatje in een bekerglas in vloeistof zetten. Door de vaste stof die op het plaatje zit, gaat de vloeistof omhoog. Niet alle bestandsdelen die in de vloeistof zitten, kunnen even snel meelopen met de ‘loopvloeistof’ en hierdoor vindt er een scheiding plaats. Er is dus een verschil in adsorptie, er wordt dan ook wel gesproken van een verschil in aanhechtings vermogen, dus hoe makkelijk hecht een stof zich aan iets.

Dunnelaagchromatografie wordt erg veel gebruikt, want het is erg makkelijk, en je bent er ook heel snel mee klaar. Als je precies wilt onderzoeken welke stoffen er in zitten, dan kun je nog referentie stoffen op het plaatje zetten. Dit zijn bekende stoffen. Bijvoorbeeld je hebt een mengsel wat je moet onderzoeken, en daar zet je dan een stip van op het plaatje, maar dan doe je nog 2 andere verschillende stipjes van verschillende stoffen. In figuur 2 hieronder zie je dat stof 1, is het mengsel en daar hebben ze dan nog stof 2 en 3 bij gedaan en zo kun je dus zien dat het mengsel ook de stoffen 2 en 3 bevat.

Je kunt ook de RF waarde meten, zo kun je aangeven hoe snel de stoffen omhoog gaan. Dit kun je berekenen door A te delen door B. Waarbij A = de afstand die iedere stof aflegt, dus dan meet je vanaf de stip tot waar hij eindigt. En B is het front, en dat is de afstand tussen de 2 potlood lijnen die je heb getrokken. Als het slecht oplosbaar is en het goed aanhecht dan komt de kleur laag, en zodra het goed oplost maar slecht aanhecht dan komt het heel hoog.

Discussie

Onze hypothese was: hoe hoger de oplosbaarheid van een stof, hoe hoger de Rf-waarde van deze stof. Uit de resultaten van onze metingen kunnen we opmaken dat deze veronderstelling klopt.

Hier nog een keer de metingen:

Waterverf:

0,6 cm : 5 cm = 0,12

Onbekend: 4,8 cm : 5 cm = 0,96

Stempelinkt: 4,9 cm : 5 cm = 0,98

Ecoline : 0,4 cm : 5 cm = 0,08

Als je kijkt naar het verschil tussen bijvoorbeeld de stempelinkt en de ecoline valt op dat de stempelinkt veel hoger is gekomen dan de ecoline. Dit betekent dat de stempelinkt beter oploste in de loopvloeistof en slechter hechtte aan het plaatje dan de ecoline. Dus de oplosbaarheid van de stempelinkt is hoger dan die van ecoline, en het aanhechtingsvermogen is lager.

Als je kijkt naar de Rf-waarden zie je dat de Rf-waarde van de stempelinkt bijna 10 keer zo hoog is als die van ecoline. Als je kijkt naar de waterverf en de onbekende zie je hetzelfde grote verschil.