Chromatografie met een krijtje

Datum:  Maart - April 2014

Inleiding:

De Duitse site "Experiment des Monats" laat veel interessante experimenten zien. Het krijtjesexperiment is er een van. Aangezien ik niet zo tevreden was met het resultaat besloot ik iets verder te gaan.

Materiaal:

  • Krijtjes
  • Calciumcarbonaat
  • Gras
  • (Bio)alcohol
  • Wasbenzine
  • Mortier met vijzel
  • Schaar
  • Bekerglas of schaaltje
  • Pincet
  • UV lamp
  • Spatel
  • Mikroschaalchemie kit
  • Pasteurpipet
  • Verwarmingsmantel/warmhoudplaat
  • Schaaltje
  • Kieselgoer
  • Trechter
  • Filtreerpapier

 

Uitvoering:

Krijtjes experiment
  • Pluk wat gras
  • Knip het fijn met de schaar en leg het in de mortier
  • Gebruik de vijzel om het gras zo klein mogelijk te maken
  • Breng het grasmengsel over naar het bekerglas m.b.v. de spatel
  • Voeg wat alcohol toe
  • Plaats  m.b.v. de pincet een krijtje in het mengsel en observeer
  • Herhaal het experiment met wasbenzine (of voer het gelijktijdig uit)

 
Micro schaal chemie experiment
De resultaten bevielen me niet zo en daarom besloot ik het experiment iets geavanceerder uit te voeren m.b.v. mijn microschaalchemie kit heb ik een kolomchromatografie opstelling gebouwd.
  • Filtreer het extract eerst af.
  • Damp het extract dat in het vorige experiment verkregen is was in (concentreren)
  • Bekijk het concentraat met een UV lamp

Kolomchromatografie

  • Bouw de opstelling op zoals in nevenstaande tekening is weergegeven.
  • Vul de kolom met calciumcarbonaat poeder
  • Tik voorzichtig tegen de zijkant van de kolom zodat het poeder zicht verdikt
  • Draai de kraan dicht
  • Plaats een dunne laag concentraat op de top van de kolom
  • Giet voorzichtig alcohol in de trechter
  • Draai de kraan open
  • Observeer

Resultaten:

Krijtjesexperiment

In beide gevallen ziet met de vloeistof optrekken door het krijtje. Alleen bij de alcohol wordt echter ook kleurstof meegevoerd. Na enige tijd kan men aan de bovenkant van het krijtje geelvorming waarnemen.
 

Start Na enige tijd
Concentraat
Bij het concentreren houdt men een verdikte groenkleurige, licht stinkende smurrie over.

Bij het bestralen van het extract met een UV lamp licht deze roodkleurig op.

Normaal licht

UV licht

Kolomchromatografie met calciumcarbonaat

Alhoewel men een verkleuring van de kolom kan waarnemen, kan men geen duidelijke banden waarnemen.
Kolomchromatografie met kieselgoer
We zien weliswaar verkleuring van het kieselgoer naar we kunnen geen banden waarnemen. Het lijkt erop of de groene kleurstof gewoon door de kolom gelopen is, zonder veel vertraging.

Discussie:

Groene planten bevatten naast het chlorofyl ook kleurstoffen voornamelijk carotenoïden. carotenoïden. Deze carotenoïden zijn meestal geel of oranje. Door het verknippen en vermalen worden de celwanden kapotgemaakt en komen de kleurstoffen vrij. Deze zijn echter slecht oplosbaar in water maar goed in alcohol. De gele Carotenoïden zijn iets beter oplosbaar en zouden daarom iets verder getransporteerd moeten worden dan het Chlorofyl.

In 1906 publiceerde Mikhail Tswett, een Russische botanist een artikel waarin hij de scheiding van planten kleurstoffen beschreef die uit groene bladeren geëxtraheerd waren door het mengsel door een glazen kolom gevuld met verpoederd calciumcarbonaat (krijt, kalk) te spoelen m.b.v. petroleumether (paraffines). Terwijl het mengsel door de kolom bewoog scheiden het zich in zones van verschillende kleuren. Tswett gaf de naam chromatografie(the graphing of colors) aan deze scheidingstechniek. Tegenwoordig noemen we de methode die Tswett gebruikte kolom chromatografie.
Een van de redenen om het kolomchromatografie experiment te doen was omdat ik ontdekte dat de krijtjes die tegenwoordig gebruikt worden helemaal niet meer genaakt zijn van calciumcarbonaat. Tegenwoordig maakt men deze van calciumsulfaat (gips).
Al met al ben ik er niet echt tevreden over hoe dit experiment verlopen is. We hebben bij geen enkel experiment echt banden verkregen zoals Tswett ze geproduceerd heeft. Na het calciumcarbonaat experiment probeerde ik het met kieselgoer omdat ik weet dat dit een hoog oppervlakte materiaal is. Jammer genoeg was het ook erg geelkleurig, (na bevochtiging zelfs bruinkleurig) hetgeen het helemaal moeilijk maakt om kleine kleurverschillen te zien. 

Dit experiment laat maar weer eens zien hoe moeilijk het soms is om historische experimentele resultaten te reproduceren.
 

Het experiment met de UV lamp laat zien dat de plantenkleurstoffen fluorescerend zijn.

Opmerkingen:

  • De structuurformules van de besproken verbindingen:

  • Ik heb nog geprobeerd het kieselgoer te bleken met Chloor (Glorix) om te kijken of dan de gele kleur verdwijnt, maar dat was niet succesvol.

Literatuur:

  • Dr. W.G.M. Braam; "Chromatografie"; Stam Techniek; 1994; 5de druk; ISBN 9040102406

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Veel stoffen kunnen op eenvoudige wijze gescheiden worden m.b.v. chromatografie, historisch gezien een van de oudste scheidingstechnieken. Chromatografie is het proces dat ons in staat stelt om gekleurde stoffen (pigmenten) te onderscheiden. "Chromo" betekent kleur in het Grieks.

12/08/2014