基本介紹
- 中文名：紙層析
- 外文名：Paper Chromatography
- 目的：物質分離
- 原理：兩種不同介質中的分配係數不同
操作方法,實驗目的,實驗原理,實驗用品,實驗步驟,討論總結,相關實驗,
操作方法
操作時，先要點樣。取少量試樣，用水或易揮發的有機溶劑（如乙醇、丙酮等）使它完全溶解，配製成濃度約1%的溶液。在濾紙上距一端約2～3厘米處用鉛筆畫一記號作為原點，用毛細管或微量注射針筒吸取少量試樣溶液在原點滴一小滴，每滴試樣體積為0.002～0.02毫升，控制點樣直徑在0.3～0.5厘米左右。晾乾後再在原點處重複上述操作1～2次。將已點樣並晾乾的濾紙懸掛在層析槽內，並使濾紙下端（有點樣一端）邊緣浸入展開劑液面下約0.5～1厘米，但點樣的位置必須在展開劑液面之上，將層析槽蓋上。藉助於毛細現象，展開劑帶動試樣中各組分以不同速度沿濾紙逐漸向上移動，因各組分在固定相和流動相中溶解度不同，從而使混合物中各組分在流動相中移動距離不同而得到展開。有的組分展開後就可顯示出不同顏色，但有的組分展開後不顯色，還要進行顯色反應。一般可用顯色劑噴霧法使各組分顯色，如分離甲基橙和酚酞時用氨水作顯色劑，酚類可用三氯化鐵的乙醇溶液顯色，也有用紫外光照射顯色的。
實驗目的
⒈了解紙上層析的原理、套用以及中學化學課本引進紙上層析實驗的意義。
⒉探索做好紙上層析演示實驗的技術關鍵，掌握這個實驗的操作方法。
實驗原理
紙上層析是用濾紙作為支持劑（載體）的一種色層分析法，這種方法的基本原理一般認為主要是利用混和物中各組分在流動相和固定相間的分配比的不同而使之分離。
在本實驗中，以濾紙上吸附的水為固定相（濾紙纖維常能吸附20%左右的水），有機溶劑如正丁醇或乙醇（都含有一定比例的水）等為流動相，酚酞、甲基橙混和物或紅、藍墨水混和物為層析試樣。把試樣點在濾紙的原點位置上，當流動相溶劑在濾紙的毛細管作用下，連續不斷地沿著濾紙前進通過原點時，試樣中各組分便隨著流動相溶劑向前移動，並在流動相和固定相溶劑之間連續發生一次又一次的分配。結果，分配比較大的物質移動速度較快，移動的距離較遠；分配比較小的物質移動速度慢，移動的距離較近。這樣，便把試樣中各組分分開聚集在濾紙的不同位置上。這種分離過程叫展開。因此，流動相溶劑又叫做展開劑。
紙上層析可用於化學性質相近的混和物的分離，特別適宜於微量物質的分離和鑑別。而且使用的儀器簡單，操作比較容易，重現性好。目前，紙上層析已運用到有機化學、無機化學、生物化學及生理學的定性、定量分析中。例如利用紙上層析法使蛋白質所包含的幾十種胺基酸在一張濾紙上全部分離開；又如在稀有、稀土、放射性元素和核裂解產物等的分離和鑑定上，也用列紙上層析法，都有較好的效果。
實驗用品
儀器：
大試管（30mm×200mm）（帶橡皮塞） 5支
移液管（10ml) 2支
大試管架（大孔） 1個
培養皿（直徑8cm) 5隻
玻璃毛細管（長 8cm) 2支
剪刀（公用） 小刀（公用）
藥品：
氨水的正丁醇飽和溶液：配製法是先用濃氨水配製成2∶8稀氨水（2ml濃氨水∶8 ml蒸餾水）40ml，慢慢注入20ml正丁醇中,充分振盪。靜置後液體分為兩層，上層即氨水的正丁醇飽和溶液。
紅藍墨水混合液：配製法是用紅藍墨水按體積比 1∶1（1ml紅墨水∶1ml藍墨水）混和。
濃氨水。
材料：
濾紙：圓形（直徑9cm）慢速、中速、快速定性濾紙各5張；長條形層析濾紙和中速定性濾紙各5條。
鉛筆（公用）。
小鐵釘。
實驗步驟
本次實驗使用兩種不同的層析混和物，四種不同的展開劑，兩種不同的展開方法和四種不同規格的濾紙作支持劑，進行10組（共25次）對比實驗。要注意掌握紙上層析的技術，總結本實驗成功的條件，探索改進實驗的方法。
⒈以氨水的正丁醇飽和溶液作展開劑（氨是顯色劑。本實驗把顯色劑加在展開劑里，配成氨水的正丁醇飽和溶液，目的是為了簡化操作手續，便於使學生直接觀察實驗現象）。
⑴利用長條形濾紙進行層析（上行展開）
分別利用長條形層析濾紙和中速定性濾紙按下列操作進行試驗並對比試驗的效果。
i.準備：取一支帶橡皮塞（塞子底端中間切有一條縫隙）的清潔、乾燥的大試管（30mm×200mm）。配合大試管的內徑和管長，裁取一長條濾紙，紙條的寬度比試管的內徑略窄（約24mm）；長度按塞子底端到近試管底的距離（約180mm）。（裁取時，要求濾紙的紙紋均勻一致而且沒有斜紋；紙面要清潔而平整；紙邊要剪齊而無紙毛）。
ii 點樣：在準備好的長條形濾紙的一端距端邊約2 cm處的正中，用鉛筆畫一個小“×”號表示原點的位置，於此“×”號處用玻璃毛細管點上酚酞和甲基橙的混和溶液試樣，點好的試樣斑點的直徑以不超過0.4cm為宜。
iii展開：用移液管量取約10ml氨水的正丁醇飽和溶液，小心地將溶液轉移到大試管中（注意：勿使溶液濺到試管上部內壁）。將點好試樣的條形濾紙的另一端夾在橡皮塞底端中間的縫隙里，然後小心地將濾紙條伸入盛有展開劑的大試管中，塞上橡皮塞，使濾紙垂直而兩側不接觸試管內壁（否則會造成展開劑不按水平線平行上升，影響展開效果）；濾紙條的下端浸入溶液液面下約1cm（勿使試樣斑點浸入溶液之中），如圖6—1。
塞好（注意密閉！）橡皮塞後，將大試管靜置於試管架上，觀察現象。記錄酚酞與甲基橙完全分離開的時間，以及二者分開後的顏色與相對位置（前後）。
iv 結束：取出濾紙條，立即用鉛筆在展開劑到達的前沿處作一記號。
如果酚酞顯色不鮮明，這是因展開劑上升到一定高度，水分減少，NH3在無水情況下不能使酚酞顯紅色之故。可將取出的濾紙條用水蒸氣熏片刻，然後再用濃氨水熏一下；或將濾紙條倒置（展開劑前沿向下），在展開劑前沿處滴少許氨水；或事先把濾紙條上部（要控制好上部位置）用水潤濕，待酚酞隨正丁醇上升到被水潤濕處則可顯紅色。
⑵利用圓形濾紙進行層析（環形展開或徑向展開）
分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙按下列操作進行試驗,並對比試驗的效果。
i.準備：選好所需規格的圓形濾紙，濾紙的直徑應比所用的培養皿（或其它淺皿）的直徑略大。再用寬1cm左右的濾紙條捲成直徑為0.15—0.2cm的濾紙芯。
ii.點樣：取一張選好的（直徑約9cm）圓形濾紙，在圓心位置上用玻璃毛細管點上酚酞和甲基橙的混和溶液，點好的試樣斑點直徑約0.5cm，晾乾。
iii.展開：在試樣斑點的中心位置上用小鐵釘穿一個小圓孔，小圓孔的直徑約0.15—0.2 cm。取一段長約1.5cm的濾紙芯，垂直插入小圓孔中，使濾紙芯的上端稍冒出濾紙平面。
量取約10ml氨水的正丁醇飽和溶液，注入直徑為8 cm的培養皿中，將準備好的圓形濾紙蓋在培養皿上，使紙芯下端浸入展開劑中，再罩上培養皿蓋。如圖6—2所示。
靜置，觀察所發生的現象，記錄觀察到的現象和酚酞與甲基橙完全分離的時間。
iv.結束、取下圓形濾紙，其後的操作同（一）-1-⑴-iv。
⑴利用長條濾紙進行層析(上行展開）
分別用長條形層析濾紙和中速定性濾紙進行試驗，並對比試驗的效果。除更換展開劑外，操作方法同（一)-1-⑴。
⑵利用圓形濾紙進行層析（環形展開或徑向展開）。
分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進行試驗，並對比試驗的效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。
⒊以氨化市售白酒作展開劑（氨是顯色劑）。⑴利用長條濾紙進行層析（上行展開）
分別用長條形層析濾紙和中速定性濾紙進行試驗，並對比試驗的效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。
⑵利用圓形濾紙進行層析（環形展開或徑向展開）
分別用慢速、中速、快速定性濾紙進行試驗，並對比試驗效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。
（二）紅、藍墨水混和液的紙上層析。
⒈以市售白酒作展開劑。
用紅、藍墨水混和液作色層分析可不必另行顯色。⑴利用長條濾紙進行層析（上行展開）。
分別用長條形層析濾紙和中速定性濾紙進行試驗，並對比試驗的效果。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。
⑵利用圓形濾紙進行層析（環形展開或徑向展開）。
分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進行試驗，並對比試驗效果。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。
⒉以氨化市售白酒作展開劑。
⑴利用長條形濾紙進行層析（上行展開）
分別用長條形層析濾紙和中速定性濾紙進行試驗，對比試驗效果，並注意與使用未氨化的市售白酒作展開劑的實驗效果對比。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。
⑵利用圓形濾紙進行層析（環形展開或徑向展開）。
分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進行試驗，對比試驗效果，並注意與使用未氨化的市售白酒作展開劑的實驗效果對比。除更換層析混和物及展開劑之外,操作方法同（一）-1-⑵。
討論總結
根據以下討論題目，總結寫出書面報告。並附交一份你這次實驗中較好的層析作品。
⒈根據你在以上各次紙上層析實驗中的操作條件（包括層析混和物、展開劑、顯色劑、濾紙的選擇、展開方法等）及實驗效果（包括混和物分離的時間、分開後的顏色和相對位置等），列表（自行設計）整理實驗記錄，對比總結兩種展開方法的優缺點，分析選擇出較佳的實驗條件。你認為做好紙上層析演示實驗應注意哪些事項?
⒉根據你自己實驗的體會，對中學化學課本中所述紙上層析演示實驗的步驟和操作方法提出你的看法。
⒊本實驗把顯色劑加在展開劑中，對實驗效果有無影響?（可進一步實驗驗證）。
⒋你認為在中學演示紙上層析實驗時，還可採用其它哪些層析混和物、展開劑、顯色劑、更為簡便易.
相關實驗
Fe3+和Cu2+的紙上層析
⑴在濾紙中心滴一滴氯化鐵和硫酸銅的混合液，液滴直徑約0.5厘米，防止待乾。
⑵把上述的濾紙剪開一小口，剪到點樣痕跡，小條寬2-3厘米。把小條向上折至直角。
⑶把折好的濾紙放在一盛有10毫升的丙酮－鹽酸溶液的培養皿上，使剪開的小條浸入混合液。
⑷待濾紙的中心的樣點痕跡的直徑展開到濾紙直徑的三分之二左右時，取下濾紙，放在一盛有濃氨水的培養皿上，用氨氣熏。注意不要把氨水直接浸到濾紙上。
⑸不一會，可以看到濾紙上出現兩個有色的同心圓圈，外圓是黃色環，內圓是藍色環。
甲基橙和酚酞的紙上層析
⑴再濾紙的中心滴一滴甲基橙－酚酞的混合液（或圍繞濾紙中心，距中心約一厘米處滴幾個點），液滴直徑約0.5厘米，放置待乾。
⑵在上述濾之中心扎一個小洞，插上一根濾紙捻成的細紙芯。
⑶把插好的濾紙芯的濾紙放在有正丁醇－氨水的混合液的培養皿上，使紙芯浸入混合液。隨著液體的滲吸，濾紙中心的黃色樣點痕跡向外逐漸擴大，成為黃環。
