Қағаз хроматографиясы/UV-Vis эксперименті Arduino көмегімен: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бұл эксперимент қағазды хроматографиялық эксперимент жүргізу және ультракүлгін көрінетін (UV-Vis) спектроскопиясына ұқсас техниканы қолдану арқылы нәтижелерді талдау үшін тұрмыстық заттармен бірге Arduino микропроцессорын қолданады. Бұл эксперимент HPLC (жоғары өнімді сұйық хроматография) құралының хроматографиялық бөлу және UV-Vis анықтау сияқты бірнеше аспектілерін қайталауға арналған. Сіз бұл эксперимент арқылы көптеген ғылыми әдістерді үйренесіз, сонымен қатар Arduino микропроцессоры туралы білесіз.

1 -қадам: Бейне демонстрация

2 -қадам: Мақсат

Бұл эксперименттің мақсаты - HPLC құралының кейбір функцияларын қайталау. HPLC сұйық хроматография арқылы қосылыстарды ажыратады және детектор ретінде UV-Vis пайдаланады. Бұл экспериментте бұл екі функция бөлек орындалады. Қағаз хроматографиясы HPLC ішіндегі сұйық хроматографияны көрсетеді және тағамдық бояғыштардың қоспаларын бөлу үшін қолданылады. Бөлінген бояғыштар ультрафиолет-Vis спектроскопиясына ұқсас техниканы пайдаланып талданатын үлгілерді жасау үшін пайдаланылады. UV-Vis құралының жеңілдетілген нұсқасы құрылады, бұл HPLC детекторын білдіреді. Бұл эксперимент арқылы сіз хроматография, UV-Vis спектроскопиясы, HPLC құралдарының функциялары және Arduino Uno микропроцессоры туралы білетін боласыз.

3 -қадам: Бұл материалдарды жинаңыз

Қағаз хроматографиясының материалдары:

• Қағаз сүлгілер (орамға ~ 1-2 доллар)
• Тіс тазалағыштар (бір қорапқа ~ 3 доллар)
• Тағам түстері (бір қорапқа ~ 4 доллар)
• Изопропил спирті (бөтелкеге ~ 3 доллар)
• Степлер
• Қарындаш
• Сызғыш
• Кубок
• Су
• Қайшы
• Пластикалық орама

Arduino жабдықтары:

• Arduino Uno немесе ұқсас микропроцессор (~ 15 доллар)
• Фоторезистор
• Резистор (10 К Ом)
• Сымдар (еркек-еркек)
• Нан тақтасы (~ 5 доллар)

Құрал жабдықтары:

• Шам
• Бұл мысалда мөлдір шыны түтіктің кейбір түрі қолданылады - шыны шприц
• Ортасында саңылауы бар полистирол бөлімі
• Дәретхана қағазы
• Жабысқақ таспа

4 -қадам: Қағаз хроматографиясын орындаңыз және үлгілер жасаңыз

Қағаз хроматографиясы:

1. Қағаз сүлгіден шамамен 4х6 дюймдік төртбұрышты кесіңіз.
2. Қарындаш пен сызғышты пайдаланып, қағаз сүлгінің ұзын жиегіне параллель түзу сызық сызықпен 1 дюйм.
3. Қарындашты қолдана отырып, X сызықтарын осы жолдың бойымен шамамен 1/2 - 3/4 дюйм қашықтықта салыңыз.
4. Тағамдық бояғыштардың қоспаларын жасаңыз (көк+сары, көк+қызыл, қызыл+сары).
5. Тіс тазартқышты пайдаланып, тағамның түс қоспасы мен тағамның таза түстерін сызылған X -ге салыңыз. Әрбір түс немесе қоспасы өзінің жеке X нүктесіне қойылады. Кептіруге рұқсат етіңіз.
6. Қағаз сүлгіні цилиндрге орап, қысқа жақтарын біріктіріңіз. Бұл цилиндрді қағаз орамалдың екі жағы арасында кішкене бос орын қалдырып, тігіңіз.
7. Сіз жасаған цилиндрге сәйкес келетін шыныаяққа шамамен 1/4 дюйм су қосыңыз.
8. Цилиндрді кесілген жағы суға жақын орналасқан шыныаяққа салыңыз.
9. Сіз қағаз сүлгіге судың сіңгенін көресіз, ал тағамның түсі қағаз сүлгімен көтеріле бастайды.
10. Қағаз сүлгідегі су желісі жоғарыдан шамамен 3/4 дюймге жеткенде, қағаз сүлгіні шыныаяқтан алыңыз. Қапсырмаларды алыңыз және басқа қағаз сүлгімен тегіс кептіріңіз.

Үлгілерді құру:

1. Қағаз сүлгі құрғағаннан кейін қоспалардан да, таза бояғыштан да түрлі түсті дақтарды кесіңіз.
2. Бұл кесілген жерлерді изопропилді спиртке қосыңыз.
3. Мұны полиэтилен пленкамен жауып, түсінің көп бөлігі қағаз сүлгімен жойылғанша жібітіңіз.
4. Бұл UV-Vis спектроскопиясының көмегімен талданатын үлгілер.

5 -қадам: Электрониканы жинаңыз

Электр схемасы мен тақтаны орнату кескінінен кейін нан тақтасын Arduino -ға қосыңыз.

Сіз Arduino -да келесі әрекеттерді қолданасыз:

• 5 В шығысы
• Жер
• A0 шығысы

Сіз келесі бөліктерді қолданасыз:

• Еркек-еркек сымдары
• 10 К Ом резисторы
• Фоторезистор

6 -қадам: Құралды жинаңыз

1. Үлгі ұстағышын жасаңыз

   • Үлгіні ұстап тұру үшін ортасында үлкен тесік бар полистирол бөлігін қолданыңыз.
   • Фоторезисторды орналастыру үшін жеткілікті үлкен полистиролдың бүйірлерінде тесіктер жасаңыз. Басқа тесік жарық кірісі болады.
   • Оны тесіктердің бірінде фоторезистор бар тақтаға орнатыңыз.

2. Қоршаған ортаның жарығын болдырмайтын түтік жасаңыз

   • Дәретхана қағазы мен жабысқақ таспаны қолданыңыз.
   • Бұл қажет емес жарық мөлшерін азайту үшін өлшеу кезінде үлгіні ұстаушының үстіне отырады.

7 -қадам: Құралды бағдарламалау

1. Берілген кодты қолданыңыз (UV_Vis_readings).
2. Кодты растаңыз.
3. Кодты Arduino -ға жүктеңіз.
4. Фоторезистор жарыққа ұшыраған кезде үлкен сандардың бар -жоғын және резистор қараңғыда кіші сандардың бар -жоғын көру арқылы сериялық монитор функциясының жұмыс істейтінін тексеріңіз.

8 -қадам: Құралды тексеріңіз

1. Изопропил спиртін шыны түтікке немесе шприцке салыңыз.
2. Түтікті үлгі ұстағышқа салыңыз, оның стирофондағы тесіктерге сәйкес келетініне көз жеткізіңіз.
3. Тесіктердің біріне түсетін шамы бар фонарьды орналастырыңыз.
4. Қосымша жарық түспеуі үшін дәретхана қағазының орамын үстіне қойыңыз.
5. SerialMonitor -ды қосыңыз және тұрақты болғаннан кейін өлшеуді жазыңыз.
6. Бұл мән өткізгіштік болып табылады, бірақ оны түрлендіру қажет.
7. Нақты өткізгіштігін (T) алу үшін мәнді (5/1024) көбейтіңіз.
8. Абсорбция алу үшін келесі есептеулерді орындаңыз: Абсорбция = журнал (1/Т).
9. Бұл бос орынның мәні.
10. Әр бөлінген үлгі үшін 1-8 қадамдарды қайталаңыз.
11. Фон жарығын есепке алу үшін бос орынның сіңіргіштігін осы мәндерден алып тастаңыз.
12. Абсорбцияларды салыстырыңыз - Сіз қандай да бір үрдістерді көресіз бе? Неғұрлым қарқынды дақтар сіңіру қабілетінде жоғары немесе төмен болды ма?

9 -қадам: жақсартулар

Әр түрлі материалдар:

• Кофе сүзгілері қағаз сүлгілерді жақсы ауыстырады.
• Жарықдиодты шамды фонарьдың орнына бастапқы жарық ретінде пайдалану үшін бағдарламалауға болады.
• Шыны шприцтің орнына пробиркаларды қолдануға болады.

Бөлуді жақсарту:

Тағам түстерінің бөлінуін жақсарту үшін қағазды хроматография кезінде әр түрлі еріткіштерді қолдануға болады. Мұны азық -түлік қоспаларындағы түстердің ажырауын қандай еріткіштер анық көрсеткенін көру арқылы тексеруге болады. Еріткіш қоспалардың әр түрлі қатынасын да тексеруге болады

Қосымша қосымшалар:

• Пигменттерді өсімдіктерден бөлу арқылы ұқсас эксперимент жүргізуге болады.
• Басқа түсті заттарды да сынауға болады.

10 -қадам: Әдебиеттер

Бұл жобаға шабыт келесі көздерден келді:

www.purdue.edu/science/science-express/lab…

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Тақтаны орнату мен кодқа шабыт келді:

www.instructables.com/id/How-to-use-a-phot…

create.arduino.cc/projecthub/Ayeon0122/rea…