Papierchromatografie/UV-Vis-eksperiment met Arduino: 10 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Hierdie eksperiment gebruik 'n Arduino-mikroverwerker, tesame met huishoudelike items, om 'n papierchromatografie-eksperiment uit te voer en die resultate te analiseer met 'n tegniek soortgelyk aan Ultraviolet-sigbare (UV-Vis) spektroskopie. Hierdie eksperiment is bedoel om verskeie aspekte van 'n HPLC (High Performance Liquid Chromatography) instrument te herhaal, soos die chromatografiese skeiding en die UV-Vis-opsporing. U leer baie wetenskaplike tegnieke met hierdie eksperiment, sowel as om te leer oor die Arduino -mikroverwerker.

Stap 1: Videodemonstrasie

Stap 2: Doel

Die doel van hierdie eksperiment is om sommige van die funksies van 'n HPLC -instrument te herhaal. HPLC skei verbindings deur vloeistofchromatografie en gebruik UV-Vis as 'n detektor. In hierdie eksperiment sal hierdie twee funksies afsonderlik uitgevoer word. Papierchromatografie verteenwoordig die vloeistofchromatografie binne HPLC en sal gebruik word om mengsels van voedselkleursels te skei. Die geskeide kleurstowwe sal dan gebruik word om monsters te maak wat ontleed sal word met behulp van 'n tegniek soortgelyk aan UV-Vis-spektroskopie. 'N Vereenvoudigde weergawe van 'n UV-Vis-instrument sal geskep word, wat die detektor van die HPLC verteenwoordig. Met hierdie eksperiment leer u meer oor chromatografie, UV-Vis-spektroskopie, HPLC-instrumentfunksies en die Arduino Uno-mikroverwerker.

Stap 3: Versamel hierdie voorrade

Papierchromatografie benodigdhede:

• Papierhanddoeke (~ $ 1-2 per rol)
• Tandestokkies (~ $ 3 per boks)
• Koskleure (~ $ 4 per boks)
• Isopropyl (vryf) alkohol (~ $ 3 per bottel)
• Kramer
• Potlood
• Heerser
• Beker
• Water
• Skêr
• Kleefplastiek

Arduino -voorrade:

• Arduino Uno of soortgelyke mikroverwerker (~ $ 15)
• Fotoresistor
• Weerstand (10 K ohm)
• Drade (manlik-manlik)
• Broodbord (~ $ 5)

Instrumentbenodigdhede:

• Flitslig
• 'N Soort helder glasbuis - 'n glas spuit wat in hierdie voorbeeld gebruik word
• Styrofoam stuk met gat in die middel
• Rol toiletpapier
• Kleefband

Stap 4: Voer papierchromatografie uit en skep monsters

Papierchromatografie:

1. Sny 'n vierkant van ongeveer 4x6 duim uit 'n papierhanddoek.
2. Trek met 'n potlood en liniaal 'n reguit lyn parallel met die langer rand van die papierhanddoek 1 duim van die onderkant.
3. Gebruik 'n potlood en teken Xs langs hierdie lyn ongeveer 1/2 tot 3/4 duim uitmekaar.
4. Maak mengsels van voedselkleursel (blou+geel, blou+rooi, rooi+geel).
5. Gebruik 'n tandestokkie en plak die voedselkleurmengsels en die suiwer voedselkleure op die getekende X's. Elke kleur of mengsel word op sy eie X gestippel. Laat dit droog word.
6. Rol die papierhanddoek in 'n silinder en bring die korter sye bymekaar. Kram hierdie silinder saam en laat 'n klein gaping tussen die twee kante van die papierhanddoek.
7. Voeg ongeveer 1/4 duim water by 'n koppie wat pas by die silinder wat u geskep het.
8. Plaas die silinder in die beker met die stippelkant naaste aan die water.
9. U sal sien dat die water in die papierhanddoek opgeneem word, en die voedselkleure sal op die papierhanddoek begin beweeg.
10. As die waterlyn op die papierhanddoek ongeveer 3/4 duim van bo af bereik, verwyder die papierhanddoek uit die beker. Verwyder die krammetjies en laat dit droog word op 'n ander papierhanddoek.

Die skep van monsters:

1. As die papierhanddoek droog is, sny u die verskillende kleure uit die mengsels en die suiwer voedselkleursel uit.
2. Voeg hierdie uitgesnyde kolle by isopropyl (vryf) alkohol.
3. Bedek dit met kleefplastiek en laat week totdat die meeste kleur uit die papierhanddoek verwyder is.
4. Dit is die monsters wat met behulp van UV-Vis-spektroskopie geanaliseer sal word.

Stap 5: Monteer die elektronika

Draai die broodbord na die Arduino volgens die stroomdiagram en die opstelling van die bord.

U sal die volgende op die Arduino gebruik:

• 5 V -uitgang
• Grond
• A0 uitset

U sal die volgende dele gebruik:

• Man-manlike drade
• 10 K ohm weerstand
• Fotoresistor

Stap 6: Monteer die instrument

1. Skep 'n monsterhouer

   • Gebruik 'n stuk piepschuim met 'n gat in die middel wat groot genoeg is om u monster te hou.
   • Steek gate oorkant mekaar in die kante van die piepschuim wat groot genoeg is om die fotoresistor te huisves. Die ander gat is die liginset.
   • Sit dit op die bord met 'n fotoresistor in een van die gate.

2. Skep 'n buis om die omringende lig te blokkeer

   • Gebruik 'n toiletpapierrol en plakband wat die boonste punt toegemaak is.
   • Dit sal oor die monsterhouer sit wanneer metings gedoen word om die hoeveelheid ongewenste lig te verminder.

Stap 7: Programmeer die instrument

1. Gebruik die verskafde kode (UV_Vis_readings).
2. Verifieer die kode.
3. Laai die kode op na die Arduino.
4. Kontroleer of die seriële monitorfunksie werk deur te kyk of groter getalle teenwoordig is wanneer die fotoresistor aan lig blootgestel word en kleiner getalle as die weerstand donker is.

Stap 8: Toets die instrument

1. Gooi isopropylalkohol in 'n glasbuis of spuit.
2. Plaas die buis in die monsterhouer en maak seker dat dit in lyn is met die gate in die piepschuim.
3. Plaas flitslig met lig wat in een van die gate kom.
4. Plaas toiletpapierrol bo -op om ekstra lig te blokkeer.
5. Skakel SerialMonitor aan en teken die meting aan sodra dit stabiel is.
6. Hierdie waarde is transmissie, maar moet omgeskakel word.
7. Vermenigvuldig die waarde met (5/1024) om die werklike transmissie (T) te kry.
8. Voer die volgende berekening uit om absorbansie te verkry: Absorbering = log (1/T).
9. Dit is die waarde van die blanko.
10. Herhaal stappe 1-8 vir elke geskeide monster.
11. Trek die absorpsie van die leemte van hierdie waardes af om agtergrondlig te neem.
12. Vergelyk die absorpsies - sien u neigings? Was die meer intense kolle hoër of laer in absorpsie?

Stap 9: Verbeterings

Verskillende materiale:

• Koffiefilters sal 'n goeie plaasvervanger vir papierhanddoeke wees.
• 'N LED -gloeilamp kan in die kode geprogrammeer word om as 'n bronlig te gebruik, in plaas van 'n flitslig.
• Proefbuise kan in die plek van die glasspuit gebruik word.

Verbetering van skeiding:

Verskillende oplosmiddels kan tydens papierchromatografie gebruik word om die skeiding van voedselkleure te verbeter. Dit kan getoets word deur te sien watter oplosmiddels die skeiding van kleure in die voedselkleurmengsels duideliker maak. Verskillende verhoudings van oplosmiddelmengsels kan ook getoets word

Meer toepassings:

• 'N Soortgelyke eksperiment kan uitgevoer word deur pigmente van plante te skei.
• Ander gekleurde stowwe kan ook getoets word.

Stap 10: Verwysings

Inspirasie vir hierdie projek kom uit die volgende bronne:

www.purdue.edu/science/science-express/lab…

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Inspirasie vir die opstel en kode van die bord kom van:

www.instructables.com/id/How-to-use-a-phot…

create.arduino.cc/projecthub/Ayeon0122/rea…