التجربة: فصل الميثيل البرتقالي عن الميثلين الأزرق باستخدام كروماتوجرافيا العمود

• مقدمة

تعتبرالكروماتوجرافيا من طرق الفصل المستخدمة لخليط يصعب فصله بالطرق البسيطة مثل البلورة والتسامي والتقطير بأنواعه, وتعتمد على تقنية الفصل الكروماتوجرافي على توزبع المادة بين طورين أحدهما ثابت والآخرمتحرك والطور الثابت قد يكون جامداً أو سائلاًممتزاً على دعامة جامدة أما الطور المتحركفعادة يكون سائلاً عضوياً.وتنقسم تقنية الفصل الكروماتوجرافي حسب ميكانيكية الفصل إلى نوعين أساسيين هما:

1. كروماتوجرافيا الامتزاز.
2. كروماتوجرافيا التوزيع.

ويعتمد النوع الأول على اختلاف قوة امتزاز المواد المراد فصلها على سطح الطور الثابت ويوجد تقنيتان من هذا النوع هما:

1. كروماتوجرافيا العمود.
2. كروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة.

أما النوع الثاني فيتم فيه الفصل نتيجة لإختلاف معاملات التوزيع للمواد المراد فصلها- بين الطور الثابت -الذي يكون سائلاً ومحملاً على سطح جامد- والطور المتحرك؛ ومن أمثلة هذا النوع كروماتوجرافيا الورق.

1-كروماتوجرافياا العمود:

الطور الثابت: هو عبارة عن الألومنيا  أو السلكاجيل إلا أن الألومنيا أكثر قطبية وبالتالي أكثر فعالية لذا تستخد في فصل المركبات ذات القطبية المنخفضة؛ أما المركبات ذات القطبية العالية فإن الألومنيا غير مناسبة لفصلها لأنها تمتز بقوة على سطح الألومنيا ويصعب تملصها بواسطة المملص يوضع الطور الثابت داخل عمود زجاجي ذي طول وقطر مناسبين، يصب المحلول- مذيب خامل- الذي يحتوي على المركبات المراد فصلها, وأثناء مرور المحلول خلال العمود تمتز جزيئات المواد المذابة في المحلول على سطح قمة العمود.

ويزداد معدل امتزاز الطور الثابت للمواد المراد فصلها,  إما بزيادة حجم العمود وارتفاعه, أو بزيادة مساحة سطح الحبيبات المكونة له, كما إن القوة المازة تعتمد على طبيعة مادة الطور الثابت, وعلى نوع المواد الممتزة-المراد فصلها- وعلى نوع المذيب المستخدم, وعليه فإنه يمكن ترتيب المواد المازة تصاعدياً  طبقاً لقدرتها على الامتزاز كما في الجدول التالي:

ويشترط في الطور الثابت:

 1- أن لا يتفاعل مع المواد المراد فصلها.

 2- أن لا يكون ملون.

الطور المتحرك:  فهو عبارة عن مخاليط أنواع مختلفة من المذيبات بنسب معينة, وغالبا تستخدم مذيبات قطبية إذا كان الطور الثابت سليكاجل, ومذيبات غير قطبية إذا كان الطور الثابت ألومنيا, ويتم إضافة الطور المتحرك, وخفض مستوى المحلول داخل العمود.  أي أنه يتم فتح العمود لخروج كمية تماثل نفس كمية المذيب المضاف, ويتميز هذا النوع من الكروموتجرافيا بأنه يستخدم للفصل الكمي أي أنه يستخدم لفصل مخاليط مواد موجودة بكمية كبيرة.

2-كروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة.

3- كروماتوجرافيا الورق.

• الأهداف:

1-أن يفصل الطالب خليط من المثيل البرتقالي عن الميثلين الأزرق باستخدام كروماتوجرافيا العمود.

2-أن يشرح الطالب أسس الفصل باستخدام كروماتوجرافيا العمود.

3-أن يوضح ميزة هذه التقنية في الفصل عن غيرها.

• الأجهزة والأدوات المطلوبة:

عمود زجاجي – أكسيد الألمنيوم المنشط – هافلوسل - دورق مخروطي - دورق حجمي سعته  250 مل - المثيل البرتقالي - الميثلين الأزرق - إيثر بترولي درجة  غليانه بين 50-70 درجة مئوية – إيثانول- ماء مقطر.

أعمدة فصل كروماتوجرافي سريع لإتصاله بمضخة(فلاش كروماتوجرافي) أنواع مختلفة لأعمدة الفصل الكروماتوجرافي

S.P يمثل الطور الثابت.

  M.P يمثل الطور المتحرك.

مراحل إعداد العمود وعملية الفصل

• المخاطر:

الإيثانول والإيثر من المواد القابلة للاشتعال ولهذا ينبغي استخدمهما بعيدا عن اللهب المباشر ثم غلقهما بإحكام.

• التخلص من البقايا:

-يمكن التخلص من البقايا بغسلها بالماء أو الإيثانول, أما المواد المفصولة  فيحتفظ بها للاستخدام بعد فصلها عن المذيبات والمملصات.

• خطوات العمل:

1-أذب 0.1 مل جرام من المثيل البرتقالي و0.5 جرام من الميثيلين الأزرق في دورق حجمي سعته 250 مل بواسطة الإيثانول.

2-جهز عمود باستخدام 28 جرام من أكسيد الألمنيوم النشط و2 جم من مادة هافلوس لتسريع عملية التمليص مع 50 مل إيثر.

3- ادخل 20 مل جرام من  الخليط المراد فصله إلى العمود عن طريق قمع فصل

4- ملص المثيل البرتقالي باستخدام الماء المقطر وملص المثيل الأزرق باستخدام 20 مل من الإيثانول.

5- كرر العمل لسابق باستخدام عمود أكبر مع كمية أكبر من أكسيد الألمنيوم النشط.

• الإضافات الأخرى:

-ما تأثير زيادة أكسيد الألمنيوم على كمية المادتين المفصولتين؟

- لماذا استخدم الماء لتمليص المثيل البرتقالي  بينما الإيثانول  للميثيلين الأزرق؟

• الأسئلة:

- اشرح طريقة فصل المثيل البرتقالي عن الميثيل الأزرق باستخدام كروماتوجرافيا العمود,

- الفصل باستخدام كروماتوجرافيا العمود يعتمد على أسس معينه وضحها؟

- ما هي مميزات الفصل بكروماتوجرافيا العمود عن طرق الفصل الأخرى؟

• المراجع:

الكيمياء العضوية العملية  دكتور عادل جرار, مؤسسة الرسالة, دار الفرقان 1985م

• Practical Organic Chemistry  by Frederick G. M. and Bernard C. S. Forth Edition (1960)
• Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5th Edition) by A.I. Vogel, A.R. Tatchell, B.S. Furnis, and A.J. Hannaford (Hardcover - Feb 9, 1996)