這一次上課是分析課程的最後一次上課喔!這一次要介紹的是在實驗室當中做常用到的技巧,稱為"管柱層析(Column Chromatography)",通常我們為"Column",相同的Column也是利用每一個物質相對於靜項和動項的吸附力不同,造成速率的不同,而達到分離的效果,這也是三次上課以來一直提到的"層析( Chromatography)"概念,相信大家都很熟悉了。
在正式介紹"管柱層析(Column Chromatography)"之前,我們再次向大家複習一下"
薄層層析 ( Thin-Layer Chromatography )",可以和Column互相對照之後,會發現,兩樣技巧之間的共通點喔!
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[圖1.1] 阿管老師正在替大家複習TLC片的使用方法和步驟。 |
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[圖1.2] 這是今天要點在TLC片上的色素喔! |
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[圖1.3] 因為這次用的是色素,可以用眼睛就看的到,不需要照射紫外光!(左至右分別是綠色→紅色→未知色) |
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[圖1.4] 要開始電TLC片囉!(左至右分別是,毛細管→色素→TLC片) |
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[圖1.5] 這次點TLC片的順序,再次重點提醒:
1.未知色素(Unknoe)要放在中間;
2.要記得畫起跑線和終點線(距離底邊與頂端0.5公分,不夠高會有慘案發生喔!)
3.由於這次色素算是濃的,不要點太多,輕輕一點就夠了。 |
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[圖1.6] 此為助教操作的示範,提供大家做為參考。 |
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[圖1.7] 技巧很好,真的只有點一小點而已喔! |
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[圖1.8] 這樣跑出來的TLC片很直,也不會互相干擾。 |
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[圖1.9] 根據跑出來的順序,我們可以知道紅色跑最快,而黃色幾乎不動
(速率大約是 紅色>藍色>綠色>黃色) |
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[圖1.10] 此為同學們的作品,雖然起跑線畫的有點彎曲,但是
大致上跑起來是直的,而且,有分離出來喔!不錯~ |
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[圖1.11] 這一張圖跑得漂亮,有清楚的分離開來,起跑線畫的也漂亮!佳作一枚! |
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[圖1.12] "叫我TLC片王":上面兩片優秀的作品就是這兩位同學跑出來的喔!!大家掌聲鼓勵鼓勵! |
根據TLC片出來的結果,我們可以大致上了解到:1.各色素的速率快慢 2.展層液的比例是否合適。藉由以上的資訊,可告訴我們等一下"管柱層析(Column Chromatography)"所需要的沖提液大致上的比例。
"管柱層析(Column Chromatography)"原理和之前所學一樣,不過不同的是,它可以將分離開的物質一一分開的蒐集起來(之前的濾紙層析以及薄層層析都無法達到這樣的目的),等到蒐集到比較純的物質時,可以再由其他的純化方式再將物質純化(加熱或是加壓等技巧),這樣的話就可以達到我們所需要的濃度。因此,在實驗室裡"管柱層析",是很基本的技巧,算是確認產物和純化產物的第一關,也算是份外的重要!
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[圖2.1] 阿管老師線講解大致上的步驟和原理。 |
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[圖2.2] 發放口罩與手套之後,先聽助教的實際演練(要注意,此實驗一定要全程戴上口罩!!!) |
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[圖2.3] 管柱一定要架的筆直,不然等到跑出來的圖形會歪七扭八! |
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[圖2.4] 每個人都有一根管柱可以自己做做看喔! |
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[圖2.5] 助教正在幫大家配置管柱的填充物,矽膠(Silica gel),是由氧化矽(SiO2)的粉末加上沖提液而成。 |
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[圖2.6] 第一步先填充棉花。 |
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[圖2.7] 要注意棉花不可以填充太多喔!這樣管柱會被塞住,使得沖提液流不出來。 |
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[圖2.8] 架好管柱之後,先用沖提液潤洗,確認可以填充液會微量流出,
就可以把Silica gel (填充物)填入,要邊搖燒杯邊用漏斗加入喔!
這樣Silica gel才會混著液體一起進入管柱中。 |
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[圖2.9] 填充完之後可以選擇等待至沖提液略高於Silica gel表面 (一定要略高於,不然Silica gel 會乾掉,整根管柱就不能使用了!) |
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[圖2.10] 或是,可以尋求"加壓裝置"的幫忙,可以提高效率喔! |
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[2.11] 完成填充管柱就是會長這樣喔!沖提液略高於填充物表面,
在過程當中可以用軟橡皮擦敲擊管壁,讓填充物更緊實,這樣出來的結果也會比較清楚。 |
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[圖2.12] 加入色素之後,再補充沖提液,可以發現,紅色立刻就跑出來了! |
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[圖2.13] 再過一陣子,顏色分離的越來越清楚,此時要注意
隨時看看填充物的表面是否有被沖提液覆蓋! |
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[圖2.14] 過一段時間之後,會發現紅色已經慢慢地向下跑,
上方的顏色也有被拉開的趨勢。此時,紅色尚未跑出管柱的時候,沖提液都可以依在地重複利用。 |
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[圖2.15] 紅色差不多已經要出來了,要開始換瓶子接起紅色囉!
(此時流出的液體已經不可以再重複使用囉!)※大家有注意到化學系姚主任有到場巡視狀況嗎?@畫面後方... ... |
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[圖2.16] 這是完成管柱層析(Column Chromatography)的結果,有顏色的區別,還有什麼發現呢?
根據結果發現,紅色跑最快,黃色則跑不太動。(速率大約是 紅色>藍色>綠色>黃色) |
管柱層析(Column Chromatography)實驗的原理其實不難(和前幾次大致相同),但是,步驟比較不同,也需要一些技巧,因此同學可能會覺得難度比較高,每個同學做出來的成品都有些許的不一樣,這就是這一次課程的意義,讓我們可以提早接觸這些技能,可以用多一點時間來練習,等到真的要使用的時候,我們可以很快就上手,必且做得更好!!熟能生巧並不是沒有道理,尤其是在實驗室中,平均每天至少要Run"兩支Column"並且是從測試極性開始、點TLC片,再Run Column,有機會的話一定要常常重複練習喔!
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[圖3.1] 大家集合囉~要幫這三次課程做總結囉! |
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[圖3.2] 阿管老師拿著分離出來的"紅色"、"綠色"、"黃色"色素給同學們看,
並介紹一些可以再將它們純化的技巧。 |
大家在做完"
薄層層析 ( Thin-Layer Chromatography )"與"管柱層析(Column Chromatography)"之後有一些疑問嗎?這兩者之間有什麼相關嗎?助教說兩者的靜項都是二氧化矽,動項都是一樣的,那結果會是一樣嗎?如果有想到這些問題的話,表示你在這幾堂的課程當中有學到一些事情囉!很好請繼續保持下去!
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[圖4.1] 這一張圖是將TLC的結果照片顛倒過來,會發現,
展開液(沖提液)都是同方向流的話(起跑的方向相同),結果會是一模一樣的!
→ 速率是:紅色>藍色>綠色>黃色) |
在實驗當中大家有問到,那怎麼把管柱之中的Silica gel取出來呢?很好!有這樣的想法,在這裡就替大家解惑!
方法有兩個,
第一:使用壓力裝置從尖嘴處施予一壓力,Silica gel與棉花自然地就會從頂端噴出。
第二:一般在實驗室,會利用壓力裝置,將Silica gel之中的沖提液全部趕出來,這樣Silica gel就會呈現乾且鬆的二氧化矽粉末,就輕輕鬆鬆地從頂步道出來就好囉!
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[圖5.1] 使用方法一,從尖嘴處加壓! |
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[圖5.2] 將沖提液趕出,使Silica gel成為乾且鬆的二氧化矽粉末! |
經過了幾次的實驗之後,有些同學真的以認真的在做筆記,這樣才是學習的過程喔!
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[圖6.1] 很優秀喔!但是... ...中文要練一下,不要老是寫注音拉~XD很棒!! |
"分析"的課程大致上就結束了,其實,重點是在這幾個實驗的技巧和方法,因為,接下來的課程"有機"的部分一樣會用到喔!大家一定要把不熟的部分再次複習,下星期一樣的要上課,聽說是由師大化學系副教授 林文偉老師來幫大家上課,我在大學的時候曾經有上過林文偉老師的"有機化學"以及"有機化學特論",林文偉老師上的都十分的棒!能上到老師的課是你們的幸福啊!大家要好好把握喔~可以感覺一下大學上課的氣氛喔!記得~一定要帶筆記本!!!
參考資料:
以上兩個網站都有項近的介紹喔~有一些不同的步驟,同學們可以參考看看,
增廣自己的見聞~
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