Übung 2

Die Zu­sam­men­set­zung von Uni­ver­sa­lin­di­ka­tor­farb­stoff­ge­mi­schen kann chro­ma­to­gra­fisch er­mit­telt wer­den. Damit wird die Me­tho­de der Chro­ma­to­gra­fie ein­ge­übt. Ein Zu­satz­ex­pe­ri­ment zeigt wie­der­um die Farbe der ein­zel­nen In­di­ka­tor­farb­stof­fe bei ver­schie­de­nen pH-Wer­ten.

Ge­rä­te und Che­mi­ka­li­en

Chro­ma­to­gra­fie­kam­mern mit De­ckel	Uni­sol®
oder Stand­zy­lin­der mit Ab­deck­glas­schei­be	Me­thyl­rot-Lö­sung
Glas­ka­pil­la­ren	Phe­nol­ph­thal­ein-Lö­sung
Li­ne­al, wei­cher Blei­stift	Me­thy­lo­r­an­ge-Lö­sung Bromthy­mol­blau-Lö­sung

Lauf­mit­tel:
Na­tron­lau­ge (0,1 mol · L ^-1 ) und Me­tha­nol im Vo­lu­men­ver­hält­nis 10:1
DC-Plat­ten Po­ly­gram® Cel­lu­lo­se

Nach Durch­füh­rung und Aus­wer­tung des Ex­pe­ri­ments kön­nen zwei noch feuch­te DC-Plat­ten in vor­be­rei­te­te Glas­zy­lin­der mit NH ₃ – bzw.  HCl-At­mo­sphä­re ge­hängt wer­den, um die In­di­ka­tor­far­ben in al­ka­li­schen und sau­ren Lö­sun­gen zu zei­gen (rech­te Ab­bil­dung).

Das Prak­ti­kum kann mit einer Übung zum che­mi­schen Rech­nen ver­knüpft wer­den (Her­stel­lung von 100mL Na­tron­lau­ge der an­ge­ge­be­nen Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on aus fes­tem NaOH und Was­ser).

            

Abb.: dünn­schicht­chro­ma­to­gra­fi­sche Iden­ti­fi­zie­rung von In­di­ka­tor­farb­stof­fen in Uni­sol®

Zum nach­hal­ti­gen Ver­ständ­nis des Grund­prin­zips einer Ver­tei­lungs­chro­ma­to­gra­fie dient fol­gen­der Mo­dell­ver­such, an dem 10-20 Per­so­nen an drei längs ne­ben­ein­an­der ste­hen­den Ti­schen ar­bei­ten kön­nen.

Vor­be­rei­tung:

• 10 Pa­pier­blät­ter A4 rot an der schma­len Seite ne­ben­ein­an­der legen („sta­tio­nä­re Phase“)
• 10 Pa­pier­blät­ter A4 blau be­reit­hal­ten („mo­bi­le Phase“)
• 20 Lego Stei­ne rot (Farb­stoff 1, wan­dert schnel­ler) und 20 Lego Stei­ne grün (Farb­stoff 2, wan­dert lang­sa­mer) auf das erste rote Pa­pier­blatt legen

Am Start­punkt lie­gen 40 „Farb­stoff“-Lego-Stei­ne auf der „sta­tio­nä­ren Phase“ am Start­punkt.
Das erste blaue Pa­pier­blatt („mo­bi­le Phase“) er­reicht den Start­punkt.
Jetzt wer­den die „Farb­stoff“-Teil­chen auf die Pha­sen am Start­punkt ver­teilt, und zwar sta­tio­när/mobil im Ver­hält­nis 1:3 (rote Stei­ne) und 3:1 (grüne Stei­ne).

Es lie­gen also
auf dem ers­ten roten Blatt:          5 rote Stei­ne und 15 grüne Stei­ne
und auf dem ers­ten blau­en Blatt: 15 rote Stei­ne und 5 grüne Stei­ne.

Jetzt „wan­dert“ die mo­bi­le Phase einen Ort wei­ter. Am Start­punkt er­scheint das nächs­te blaue Blatt.
Nun wer­den alle je­weils ge­gen­über­lie­gen­den Stei­ne ent­spre­chend des ge­ge­be­nen Ver­hält­nis­ses neu ver­teilt.

Das Pro­ze­de­re wird wie­der­holt, bis die „Lauf­mit­tel­front“ am Ende der „sta­tio­nä­ren Phase“ an­ge­kom­men ist. Im Ein­zel­fall muss beim Ver­tei­len um einen Stein ge­run­det wer­den.
ACH­TUNG: Es müs­sen immer alle ge­gen­über zu lie­gen kom­men­den Stei­ne neu ver­teilt wer­den.
Es er­gibt sich ein nach­hal­ti­ger Lern­ef­fekt vom Grund­prin­zip der Ver­tei­lungs­chro­ma­to­gra­fie.

 

Zur nach­hal­ti­gen Dar­stel­lung der lo­ga­rith­mi­schen Skala der pH-Stu­fen (Ver­dün­nung von Salz­säu­re bzw. Na­tron­lau­ge mit je c=1 mol L ^-1 )  ist diese Ver­dün­nungs­rei­he bes­tens ge­eig­net.

Dabei wird mit einer 10mL-Sprit­ze zügig von einem Be­cher­glas zum nächs­ten ver­dünnt.
Salz­säu­re  (ganz links ste­hend)        7x nach rechts
Na­tron­lau­ge (ganz rechts ste­hend)   7x nach links

Ge­rä­te und Che­mi­ka­li­en
Be­cher­glas 1,5 L, ge­füllt mit Lei­tungs­was­ser und zu­ge­setz­tem Uni­sol®
Mess­zy­lin­der 100 mL
15 Be­cher­glä­ser 150 mL hohe Form
100 mL Salz­säu­re (c= 1mol · L ^-1 )
100 mL Na­tron­lau­ge (c= 1mol · L ^-1 )
1 Me­di­zin­tech­nik­sprit­ze 10 mL

Dabei kann man zu­nächst nur die Salz­säu­re durch­ver­dün­nen (ab der Mitte än­dert sich nichts mehr ???), und dann erst mit der Na­tron­lau­ge zu­rück ver­dün­nen. Auf die Art und Weise kann die Au­to­pro­to­ly­se des Was­sers ex­pe­ri­men­tell er­ar­bei­tet wer­den (Oxo­ni­um-Ionen müs­sen vom Was­ser selbst ge­bil­det wer­den, wenn sich ihre Kon­zen­tra­ti­on durch Ver­dün­nung nicht mehr än­dert!)

Abb. Ab­schluss­bild nach bei­den Ver­dün­nungs­schrit­ten