Hensikt:

Hensikten med forsøket var å kromatografere ulike typer blekk for å skille (kromatografere) stoffene i blekket fra hverandre. Ved å bruke to forskjellige løpemidler, skulle vi også finne ut om det hadde noe å si hvilket løpemiddel vi brukte.

 

Utstyrsliste:

• begerglass, 1000 ml
• kromatograferingspapir
• løpemiddel 1, vann
• løpemiddel 2, 6 volumdeler propan-1-ol, 3 deler 0,5 M NH3 (mol = konsentrasjon av molekyler per liter vann) og 1 del etylacetat
• stifter

Tegning:

(Figur 1)

 

Beskrivelse og observasjoner:

Der første vi gjorde var å finne fram utstyret. På kromatograferingspapiret målte vi opp 3 cm fra bunnen av arket og satte en startlinje med blyant. Deretter målte vi opp en stoppelinje 10 cm fra startlinja. Med dette arket skulle vi teste ut vann som løpemiddel (løpemiddel 1) og satte av fire punkter med forskjellig blekk på startlinja. Rødfargen vi vi ville teste ut var permanent. De tre andre fargene svart, lilla og gul var vannløselige. Vi tegnet på mye farge, flere ganger, og lot fargen tørke før vi hadde på mer. Deretter rullet vi sammen kromatograferingspapiret og stiftet det i begge ender for å lage en sylinder. Blekket vendte utover, slik at vi kunne se det. Sylinderen satte vi i et begerglass fylt med vann som rakk 1,5 cm opp fra bunnen av begerglasset. Tiden gikk og vannet vandret lenger og lenger opp på papiret. Etterhvert traff vannet punktene våre med blekk og begynte å trekke dem med seg oppover papiret. Vi kunne etterhvert se at det ut fra blekket som opprinnelig var på et lite punkt ble delt i flere farger, med unntak av rødfargen, som var permanent og dermed ikke vannløselig. Dette blekket ble relativt lite trukket oppover papiret. De andre blekktypene steg opp fra utgangspunktet, men lengden varierte fra blekk til blekk. Vi avbrutte forsøket da løpemidlet hadde steget til stoppelinja. Fargene i blekket delte seg opp i disse fargene:

Blekk	Rød	Svart	Lilla	Gul
Underfarger	Rød	Svart	Mørk lilla	Mørk gul
	Rosa	Brun	Lys lilla	Lys gul
		Gul	Blå/Turkis
		Blå
		Turkis/grønn

 

Og det så omtrent slik ut (hvis vi ser bort fra flekkens høyde):

(Figur 2)

 

Løpemiddel 2 bestod av disse stoffene: propan-1-ol, NH3 og etylacetat. Dette var stoffer som kunne løse opp permanent blekk. Vi tok dermed fram et nytt kromatograferingspapir og merket av start- og stoppelinje som på det første arket. Deretter tegnet vi på fire nye blekktyper (se figur 1). Blekkene hadde disse fargene: Blå, rød og grønn, som alle var permanente, og svart, som var det samme svarte blekket vi brukte på det første kromatograferingspapiret og var vannløselig. Deretter gjorde vi samme prosedyre med rulling og stifting og satte sylinderen i begerglasset. Løpemiddelet rakk 1 cm opp fra bunnen av begerglasset. Løpemiddelet vandret betydelig saktere opp kromatograferingspapiret enn vann gjorde. Det kan ha med at molekylene i løpemidlet er større og mer innviklet sammensatt en molekylene i vann (les mer i teori-delen). Etter lang tid klarte løpemidlet å nå blekktypene og begynte å trekke dem med seg oppover papiret. Lite tid gjorde at vi ikke rakk å vente til løpemidddelet hadde nådd stoppelinjen og måtte dra fra forsøket. Selv om tiden ble knapp, og blekktypene ikke ble kromatografert ferdig, fikk vi likevel se til en viss grad hvordan blekktypene ble separert. Den store forskjellen fra da vi hadde vann som løpemiddel var at løpemiddel 2 også skilte stoffene i de permanente blekktypene. Det svarte blekket ble etter vår bedømmelse separert omtrent likt med løpemiddel 2 som med løpemiddel 1, men ble separert i litt større grad.

 

Teori:

I dette forsøket benyttet vi oppadstigende kromatografi, som er at løpemiddelet trekker oppover på papiret. Det går også an å benytte nedadstigende kromatografi, som er det motsatte. I begge tilfeller trekkes løpemiddelet opp eller ned av kapillærkrefter. Kapillærkrefter finnes blant annet i tynne rør. Et sugerør som settes i vann vil få en høyere vannkant på innsiden av sugerøret enn det som er utenfor. Den samme effekten oppstår i pipetter, der vannlinjen i det tynne røret vil danne en bue, der vannkanten vil stige oppover langs siden av røret. I arket skjer det samme. Kapillærkreftene trekker på vannet og lar det vandre.

 

Når løpemiddelet vanderer oppover papiret vil det dra med seg stoffene i blekket. Molekylene i stoffene har ulik størrelse og molekylstruktur, og vil følgelig opptre forskjellig i kontakt med kapillærkreftene. Molekyler som er størst og har mest innviklet struktur vil vandre saktest oppover papiret. Omvendt vil molekyler med minst innviklet struktur og minst størrelse vandre raskest oppover papiret. Men også andre størrelser spiller inn for hvor raskt et løpemiddel vandrer på papiret og trekker med seg stoffene. Elektriske poler på molekyler i papiret, i stoffene og løpemiddelet, trekker på hverandre Løpemiddelet har også betydning for hvordan blekket blir separert. En grunn kan være at når man bruker vann som løpemiddel, binder fargemolekylene seg til H2O-molekylene og blir holdt fast litt. Det gjør at stoffene ikke blir like godt separert som ved et annet løpemiddel, med mindre eller ikke noe vann i blandingen.

 

Kromatografi brukes på utallige områder innenfor industrien. Blant annet kan kromatografi brukes for å analysere DNA. Metoden er litt komplisert, men kan forklares enkelt ved at man kromatograferer stoffene i DNA-et og sammenligner resultatet med en tidligere kromatogafering. Er likheten mellom resultatene slående, har man sannsynligvis funnet samme DNA. Metoden kalles for gelelektrofoese, og man bruker elektrisitet i stedet for løpemiddel.

 

Spørsmål:

En oppgave i forsøket var å regne ut Rf-verdi. Rf-verdi er «forsinkelsesfaktoren», og kan brukes til å finne ut hvilket stoff man har funnet ved kromatografering, fordi en stoff vil vanligvis få omtrent samme Rf-verdi bestandig ved kromatografi. Den regnes ut med formelen:

Rf = flekkens høyde/væskefrontens høyde

 

Vi brukte en væskefront på 10 cm. Flekkens høyde måles fra startlinja til øverst på flekken. En flekk er her en farge ved endt resultat. Her er en illustrasjon som viser formelens størrelser, der eksempelet er beregning av Rf-verdi til den røde flekken:

(Figur 3)

 

Vi regnet ut Rf-verdiene til blekktypene som var kromatografert med vann som løpemiddel. Vi satte opp en tabell med resultatene:

Blekkfarge	Svart				Blå		Gul	Rød
Separerte farger	Lilla	Blå	Gul	Brun/ svart	Blå	Lilla	Gul	Rød	Rosa
						0,87	0,94	0,1	0,21
Rf-verdi	0,75	0,89	0,67	0,63	1

 

De vannløselige blekktypene vi brukte var av samme merke. Derfor var det rimelig å tro at fargestoffene de hadde brukt i tusjene var de samme. Men hvis vi for eksempel ser på gulfargen i del svarte blekket og gulfargen i det gule blekket, ser man at de ikke har samme Rf-verdi, og var i følge kromatograferingen vår ikke det samme stoffet. Den varierende Rf-verdien kan skyldes at produsentene har brukt ulike stoffer, eller at det var feilkilder som spilte inn på resultatene.

 

Konklusjon:

Vi fant ut at det i en type blekk kan være mange forskjellige fargestoffer som gjør at blekket får sin farge. Løpemiddelet har noe å si for hvordan kromatograferingen separerer stoffene. Man kan for eksempel ikke bruke vann for å separere permanent blekk, men man kan bruke løpemiddel som separere permanente stoffer til å separere vannløselige stoffer. Kapillærkrefter, molekylenes størrelse og struktur og elektrisitet er alle størrelser som forandres ved forskjellige løpemidler og blekk.

 

Feilkilder:

Feilkildene ved kromatograferingen kan være

• feil med løpemidlet (konsentrasjoner og alder)
• væskefronten varierte i lengde på arket
• gamle tusjer
• stoffene i tusjene reagerte med hverandre i kontakt med løpemiddelet og «stoppet» hverandre

Kilder:

• Notater fra forsøket
• Medelever
• Ragnar Gutvik