Papírkromatográfia/UV-Vis kísérlet Arduino-val: 10 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ez a kísérlet egy Arduino mikroprocesszort használ háztartási cikkekkel együtt papírkromatográfiás kísérlet elvégzésére és az eredmények elemzésére, az Ultraviolet-Visible (UV-Vis) spektroszkópiához hasonló technikával. Ez a kísérlet a HPLC (nagy teljesítményű folyadékkromatográfia) műszer több aspektusát kívánja megismételni, például a kromatográfiás elválasztást és az UV-Vis észlelést. Ezzel a kísérlettel számos tudományos technikát fog megtanulni, valamint az Arduino mikroprocesszort.

1. lépés: Videó bemutató

2. lépés: Cél

A kísérlet célja egy HPLC műszer néhány funkciójának megismétlése. A HPLC folyadékkromatográfiával választja el a vegyületeket, és UV-Vis-et használ detektorként. Ebben a kísérletben ezt a két funkciót külön kell elvégezni. A papírkromatográfia a folyadékkromatográfiát képviseli a HPLC -n belül, és élelmiszer -festékek keverékeinek elválasztására szolgál. Az elválasztott festékeket ezután minták készítésére használják, amelyeket az UV-Vis spektroszkópiához hasonló technikával elemeznek. Létrejön az UV-Vis műszer egyszerűsített változata, amely a HPLC detektorát képviseli. Ezzel a kísérlettel megismerkedhet a kromatográfiával, az UV-Vis spektroszkópiával, a HPLC műszer funkcióival és az Arduino Uno mikroprocesszorral.

3. lépés: Gyűjtse össze ezeket a kellékeket

Papírkromatográfiai kellékek:

• Papírtörlő (tekercsenként 1-2 dollár)
• Fogpiszkáló (~ 3 USD dobozonként)
• Élelmiszerszínek (~ 4 dollár dobozonként)
• Izopropil (dörzsölő) alkohol (~ 3 dollár üvegenként)
• Tűzőgép
• Ceruza
• Vonalzó
• Csésze
• Víz
• Olló
• Műanyag csomagolást

Arduino kellékek:

• Arduino Uno vagy hasonló mikroprocesszor (~ 15 USD)
• Fotorezisztor
• Ellenállás (10 K ohm)
• Vezetékek (férfi-férfi)
• Kenyeretábla (~ 5 USD)

Hangszer kellékek:

• Zseblámpa
• Bizonyos típusú átlátszó üvegcső - üveg fecskendő, amelyet ebben a példában használunk
• Polisztirol darab közepén lyukkal
• WC -papír tekercs
• Szövetbetétes ragasztószalag

4. lépés: Végezze el a papírkromatográfiát és hozzon létre mintákat

Papírkromatográfia:

1. Papírtörlőből vágjon ki egy nagyjából 4x6 hüvelykes téglalapot.
2. Ceruzával és vonalzóval húzzon egy egyenes vonalat a papírtörlő hosszabb szélével párhuzamosan 1 hüvelykre az aljától.
3. Ceruza segítségével húzza az X -eket ezen a vonalon nagyjából 1/2 - 3/4 hüvelyk távolságra egymástól.
4. Készítsen élelmiszer -színezékek keverékeit (kék+sárga, kék+piros, piros+sárga).
5. Fogpiszkálóval pettyezze az ételszínezékeket és a tiszta ételfestékeket a rajzolt X -ekre. Minden színt vagy keveréket a saját X -jére pontozunk. Hagyjuk megszáradni.
6. Tekerje a papírtörlőt hengerbe, a rövidebb oldalakat össze. Fűzze össze a hengert, hagyjon egy kis rést a papírtörlő két oldala között.
7. Adjon hozzá körülbelül 1/4 hüvelyk vizet egy csészéhez, amely illeszkedik az Ön által létrehozott hengerhez.
8. Tegye a palackot a csészébe úgy, hogy a pontozott oldala a legközelebb legyen a vízhez.
9. Látni fogja, hogy a víz felszívódik a papírtörlőbe, és az ételfestékek elkezdenek felfelé haladni a papírtörlőn.
10. Amikor a papírtörlő vízvezetéke eléri a 3/4 hüvelyket a tetejétől, távolítsa el a papírtörlőt a csészéből. Távolítsa el a kapcsokat, és hagyja megszáradni egy másik papírtörlőn.

A minták elkészítése:

1. Miután a papírtörlő megszáradt, vágja ki a különböző színű foltokat mind a keverékekből, mind a tiszta ételfestékből.
2. Adja hozzá ezeket a kivágott foltokat az izopropil (dörzsölő) alkoholhoz.
3. Fedje le ezt műanyag fóliával, és hagyja ázni, amíg a szín nagy részét el nem távolítja a papírtörlőről.
4. Ezeket a mintákat UV-Vis spektroszkópiával elemezzük.

5. lépés: Szerelje össze az elektronikát

Kövesse az áramköri rajzot és a tábla beállítási képét, kösse be a kenyértáblát az Arduino -hoz.

A következőket fogja használni az Arduino -n:

• 5 V kimenet
• Talaj
• A0 kimenet

A következő részeket fogja használni:

• Férfi-férfi vezetékek
• 10 K ohmos ellenállás
• Fotorezisztor

6. lépés: Szerelje össze a műszert

1. Hozzon létre mintatartót

   • Használjon egy hungarocelldarabot, amelynek közepén elég nagy lyuk van a minta befogadására.
   • Szúrjon lyukakat egymással szemben a hungarocell oldalaihoz, amelyek elég nagyok a fotorezisztor elhelyezéséhez. A másik lyuk a fénybemenet lesz.
   • Állítsa be a táblára fotorezisztorral az egyik lyukban.
2. Hozzon létre egy csövet a környezeti fény elzárására
   • Használjon WC -papír tekercset, és ragasztószalaggal zárja be a felső végét.
   • Ez a mintatartó fölé kerül, amikor méréseket végez, hogy csökkentse a nem kívánt fény mennyiségét.

7. lépés: Programozza be az eszközt

1. Használja a mellékelt kódot (UV_Vis_readings).
2. Ellenőrizze a kódot.
3. Töltse fel a kódot az Arduino -ba.
4. Ellenőrizze, hogy a soros monitor funkció működik -e, ha megnézi, hogy nagyobb számok vannak -e jelen, amikor a fényellenállás fénynek van kitéve, és kisebb számok, ha az ellenállás sötétben van.

8. lépés: Tesztelje a műszert

1. Tegyen izopropil -alkoholt üvegcsőbe vagy fecskendőbe.
2. Tegye a csövet a mintatartóba, ügyelve arra, hogy egy vonalban legyen a hungarocell lyukaival.
3. Helyezze el a zseblámpát úgy, hogy a fény belép az egyik lyukba.
4. Helyezze a WC -papír tekercset a tetejére, hogy megakadályozza az extra fényt.
5. Kapcsolja be a SerialMonitor készüléket, és rögzítse a mérést, ha stabil.
6. Ez az érték áteresztőképesség, de át kell alakítani.
7. Szorozza meg az értéket (5/1024), hogy megkapja a tényleges áteresztőképességet (T).
8. Az abszorbancia kiszámításához végezze el a következő számítást: Abszorbancia = log (1/T).
9. Ez az üres érték.
10. Ismételje meg az 1-8. Lépéseket minden egyes elválasztott mintánál.
11. Vonja le a vakpróba abszorbanciáját ezekből az értékekből, hogy figyelembe vegye a háttérvilágítást.
12. Hasonlítsa össze az abszorbanciákat - Lát trendeket? Az intenzívebb foltok nagyobb vagy kisebb abszorbanciájúak voltak?

9. lépés: Javítások

Különböző anyagok:

• A kávészűrők jó helyettesítők a papírtörlőkhöz.
• LED -izzót lehet programozni a kódba, hogy zseblámpa helyett forrásfényként használják.
• Az üveg fecskendő helyett kémcsövek is használhatók.

Az elválasztás javítása:

A papírkromatográfia során különböző oldószereket használhattak az élelmiszer -színek elválasztásának javítására. Ezt tesztelni lehetett annak megállapításával, hogy milyen oldószerek tették egyértelműbbé az élelmiszer -színezékek színeinek elválasztását. Az oldószerelegyek különböző arányai is tesztelhetők

További alkalmazások:

• Hasonló kísérletet lehet elvégezni a pigmentek növényektől való elválasztásával.
• Más színű anyagokat is tesztelni lehetett.

10. lépés: Hivatkozások

A projekt inspirációja a következő forrásokból származott:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

A tábla beállításához és kódjához ihletet kaptunk:

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

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