Paberkromatograafia/UV-Vis eksperiment Arduinoga: 10 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Selles katses kasutatakse paberkromatograafilise katse tegemiseks ja tulemuste analüüsimiseks ultraviolettkiirguse (UV-Vis) spektroskoopiaga sarnast tehnikat Arduino mikroprotsessorit koos majapidamistarvetega. Selle katse eesmärk on kopeerida HPLC (suure jõudlusega vedelikkromatograafia) seadme mitmeid aspekte, näiteks kromatograafiline eraldamine ja UV-Vis tuvastamine. Selle katse abil saate teada palju teaduslikke tehnikaid ja õppida tundma Arduino mikroprotsessorit.

1. samm: video demonstreerimine

2. samm: eesmärk

Selle katse eesmärk on korrata HPLC -seadme mõningaid funktsioone. HPLC eraldab ühendid vedelikkromatograafia abil ja kasutab detektorina UV-Vis. Selles katses täidetakse neid kahte funktsiooni eraldi. Paberkromatograafia tähistab vedelikkromatograafiat HPLC -s ja seda kasutatakse toiduvärvide segude eraldamiseks. Eraldatud värvaineid kasutatakse seejärel proovide loomiseks, mida analüüsitakse UV-Vis spektroskoopiaga sarnase tehnika abil. Luuakse UV-Vis instrumendi lihtsustatud versioon ja see kujutab endast HPLC detektorit. Selle katsega saate teada kromatograafia, UV-Vis spektroskoopia, HPLC instrumentide funktsioonide ja Arduino Uno mikroprotsessori kohta.

Samm: koguge need tarvikud

Paberkromatograafia tarvikud:

• Paberrätikud (~ 1-2 dollarit rulli kohta)
• Hambapulgad (~ 3 dollarit karbis)
• Toiduvärvid (~ 4 dollarit karbi kohta)
• Isopropüülalkohol (hõõrumine) (~ 3 dollarit pudeli kohta)
• Klammerdaja
• Pliiats
• Joonlaud
• Karikas
• Vesi
• Käärid
• Plastpakend

Arduino tarvikud:

• Arduino Uno või sarnane mikroprotsessor (~ 15 dollarit)
• Fototakisti
• Takisti (10 K oomi)
• Juhtmed (mees-mees)
• Leivalaud (~ 5 dollarit)

Pillitarvikud:

• Taskulamp
• Selles näites kasutatakse mõnda tüüpi läbipaistvat klaasist toru - klaasist süstalt
• Vahtpolüstürool, mille keskel on auk
• Tualettpaberi rull
• Kleeplint

Samm: tehke paberkromatograafia ja looge proovid

Paberkromatograafia:

1. Lõika paberrätikust välja umbes 4x6 tolli ristkülik.
2. Joonistage pliiatsi ja joonlaua abil sirge joon paberrätiku pikema servaga paralleelselt 1 tolli alt.
3. Joonistage pliiatsiga X -id mööda seda joont umbes 1/2 kuni 3/4 tolli kaugusel.
4. Looge toiduvärvide segud (sinine+kollane, sinine+punane, punane+kollane).
5. Täpista hambaorki kasutades joonistatud X -idele toiduvärvide segud ja puhtad toiduvärvid. Iga värv või segu kantakse punktiirile X. Laske kuivada.
6. Rullige paberrätik silindriks, viies lühemad küljed kokku. Klammerda see silinder kokku, jättes paberrätiku kahe külje vahele väikese vahe.
7. Lisage tassi umbes 1/4 tolli vett, mis sobib teie loodud silindriga.
8. Asetage silinder tassi, punktiiriga pool kõige lähemal veele.
9. Näete, kuidas vesi imendub paberrätikusse ja toiduvärvid hakkavad paberrätikust üles rändama.
10. Kui paberrätiku veetoru ulatub ülalt umbes 3/4 tolli, eemaldage paberrätik tassist. Eemaldage klambrid ja laske teisel paberrätikul kuivada.

Proovide loomine:

1. Kui paberrätik on kuiv, lõigake nii segudest kui ka puhtast toiduvärvist välja erinevad värvilised laigud.
2. Lisage need väljalõigatud kohad isopropüülalkoholile.
3. Kata see kilega ja lase leotada, kuni suurem osa värvist on paberrätikult eemaldatud.
4. Need on proovid, mida analüüsitakse UV-Vis spektroskoopia abil.

Samm: pange elektroonika kokku

Pärast vooluahela skeemi ja plaadi seadistamise pilti ühendage leivalaud Arduinoga.

Arduino puhul kasutate järgmist.

• 5 V väljund
• Maa
• A0 väljund

Kasutate järgmisi osi:

• Mees-mees juhtmed
• 10 K oomi takisti
• Fototakisti

6. samm: koguge instrument kokku

1. Looge proovihoidja
   • Kasutage vahtpolüstüreeni, mille keskel on proovi hoidmiseks piisavalt suur auk.
   • Tehke vahtpolüstürooli külgedele üksteise vastas augud, mis on piisavalt suured fototakisti paigutamiseks. Teine auk on valgussisend.
   • Määrake see tahvlile fototakistiga ühes augus.

2. Looge toru ümbritseva valguse blokeerimiseks

   • Kasutage tualettpaberirulli ja kleeplinti, mille ülemine ots on suletud.
   • See asub soovimatu valguse vähendamiseks mõõtmiste tegemisel proovihoidiku kohal.

Samm 7: Programmeerige instrument

1. Kasutage kaasasolevat koodi (UV_Vis_readings).
2. Kontrollige koodi.
3. Laadige kood Arduinole üles.
4. Kontrollige, kas jadamonitori funktsioon töötab, vaadates, kas fototakisti valguse käes on suuremaid numbreid ja kui pimedas on takistus väiksem.

8. samm: testige instrumenti

1. Pange isopropüülalkohol klaasist torusse või süstlasse.
2. Asetage toru proovihoidikusse, veendudes, et see oleks vahtpolüstüroolist aukudega ühel joonel.
3. Asetage taskulamp nii, et valgus siseneb ühte auku.
4. Asetage tualettpaberirull üleval, et blokeerida lisavalgust.
5. Lülitage SerialMonitor sisse ja registreerige mõõtmine, kui see on stabiilne.
6. See väärtus on läbilaskvus, kuid seda tuleb teisendada.
7. Tegeliku läbilaskvuse (T) saamiseks korrutage väärtus (5/1024).
8. Neelduvuse saamiseks tehke järgmine arvutus: Neeldumine = log (1/T).
9. See on tooriku väärtus.
10. Korrake samme 1-8 iga eraldatud proovi puhul.
11. Taustvalguse arvestamiseks lahutage tooriku neelduvus nendest väärtustest.
12. Võrrelge neeldumist - kas näete suundumusi? Kas intensiivsemad laigud olid neelduvuses suuremad või väiksemad?

9. samm: täiustused

Erinevad materjalid:

• Kohvifiltrid oleksid hea paberrätikute asendaja.
• Koodi saab programmeerida LED -pirni, et seda kasutada taskulambi asemel allikavalgusena.
• Klaassüstla asemel võib kasutada katseklaase.

Eraldamise parandamine:

Toiduvärvide eraldamise parandamiseks võib paberkromatograafia ajal kasutada erinevaid lahusteid. Seda saab testida, nähes, millised lahustid muutsid toiduvärvide segude värvide eraldamise ilmsemaks. Samuti sai katsetada lahustite segude erinevaid suhteid

Veel rakendusi:

• Sarnase katse saab läbi viia, eraldades pigmendid taimedest.
• Testida võiks ka teisi värvilisi aineid.

10. samm: viited

Selle projekti inspiratsioon pärineb järgmistest allikatest:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Tahvli seadistamise ja koodi inspiratsioon pärineb:

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

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