Kromatografi letre/Eksperimenti UV-Vis me Arduino: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:13

Ky eksperiment përdor një mikroprocesor Arduino, së bashku me sendet shtëpiake, për të kryer një eksperiment të kromatografisë së letrës dhe për të analizuar rezultatet duke përdorur një teknikë të ngjashme me spektroskopinë ultraviolet-të dukshme (UV-Vis). Ky eksperiment ka për qëllim të përsërisë disa aspekte të një instrumenti HPLC (Kromatografi të lëngshme me performancë të lartë), të tilla si ndarja kromatografike dhe zbulimi UV-Vis. Me këtë eksperiment do të mësoni shumë teknika shkencore, si dhe do të mësoni për mikroprocesorin Arduino.

Hapi 1: Demonstrim video

Hapi 2: Qëllimi

Qëllimi i këtij eksperimenti është të përsërisë disa nga funksionet e një instrumenti HPLC. HPLC ndan komponimet përmes kromatografisë së lëngshme dhe përdor UV-Vis si detektor. Në këtë eksperiment, këto dy funksione do të kryhen veç e veç. Kromatografia e letrës do të përfaqësojë kromatografinë e lëngshme brenda HPLC dhe do të përdoret për të ndarë përzierjet e ngjyrave ushqimore. Ngjyrat e ndara më pas do të përdoren për të krijuar mostra që do të analizohen duke përdorur një teknikë të ngjashme me spektroskopinë UV-Vis. Do të krijohet një version i thjeshtuar i një instrumenti UV-Vis, i cili do të përfaqësojë detektorin e HPLC. Me këtë eksperiment, do të mësoni për kromatografinë, spektroskopinë UV-Vis, funksionet e instrumenteve HPLC dhe mikroprocesorin Arduino Uno.

Hapi 3: Mblidhni këto Furnizime

Furnizime për kromatografi letre:

• Peshqir letre (~ 1-2 dollarë për rrotull)
• Kruese dhëmbësh (3 dollarë për kuti)
• Ngjyrat e ushqimit (4 dollarë për kuti)
• Alkool izopropil (fërkim) (3 dollarë për shishe)
• Stapler
• Laps
• Sundimtar
• Kupa
• Ujë
• Gërshërë
• Mbështjellës plastik

Furnizimet Arduino:

• Arduino Uno ose mikroprocesor i ngjashëm (15 dollarë)
• Fotorezistor
• Rezistencë (10 K Ohm)
• Tela (meshkuj-meshkuj)
• Breadboard (5 dollarë)

Furnizimet me instrumente:

• Elektrik dore
• Një lloj tubi qelqi i qartë - shiringë qelqi e përdorur në këtë shembull
• Copë polistireni me vrimë në mes
• Rrotull letre higjienike
• Shirit ngjitës

Hapi 4: Kryeni Kromatografi të Letrës dhe Krijoni Mostra

Kromatografi letre:

1. Pritini një drejtkëndësh afërsisht 4x6 inç nga një peshqir letre.
2. Duke përdorur një laps dhe vizore, vizatoni një vijë të drejtë paralele me skajin më të gjatë të peshqirit të letrës 1 inç nga fundi.
3. Duke përdorur laps, vizatoni X -të përgjatë kësaj linje afërsisht 1/2 deri në 3/4 inç larg njëra -tjetrës.
4. Krijoni përzierje të ngjyrave ushqimore (blu+të verdhë, blu+të kuqe, të kuqe+të verdhë).
5. Duke përdorur një kruese dhëmbësh, vendosni përzierjet e ngjyrave të ushqimit dhe ngjyrat e pastra të ushqimit në X -të e vizatuara. Çdo ngjyrë ose përzierje do të hidhet me pika në X -në e vet. Lëreni të thahet.
6. Rrokullisni peshqirin e letrës në një cilindër, duke i bashkuar anët më të shkurtra. Kapeni këtë cilindër së bashku, duke lënë një hendek të vogël midis dy anëve të peshqirit të letrës.
7. Shtoni afërsisht 1/4 inç ujë në një filxhan që do të përshtatet me cilindrin që keni krijuar.
8. Vendoseni cilindrin në filxhan me anën me pika më afër ujit.
9. Ju do të shihni që uji të absorbohet në peshqir letre dhe ngjyrat e ushqimit do të fillojnë të udhëtojnë sipër peshqirit të letrës.
10. Kur vija e ujit në peshqirin e letrës arrin rreth 3/4 inç nga lart, hiqeni peshqirin e letrës nga filxhani. Hiqni kapëset dhe lërini të thahen në një peshqir letre tjetër.

Krijimi i mostrave:

1. Pasi peshqiri i letrës të jetë tharë, prerë njollat me ngjyra të ndryshme si nga përzierjet ashtu edhe nga ngjyrosja e pastër e ushqimit.
2. Shtoni këto pika të prera në alkool izopropil (fërkim).
3. Mbulojeni këtë me mbështjellës plastik dhe lëreni të thahet derisa pjesa më e madhe e ngjyrës të jetë hequr nga peshqirja e letrës.
4. Këto do të jenë mostrat që do të analizohen duke përdorur spektroskopinë UV-Vis.

Hapi 5: Mblidhni pajisjet elektronike

Duke ndjekur diagramin e qarkut dhe imazhin e konfigurimit të tabelës, lidhni bordin e bukës në Arduino.

Ju do të përdorni sa më poshtë në Arduino:

• Dalja 5 V
• Toke
• Dalja A0

Ju do të përdorni pjesët e mëposhtme:

• Tela meshkuj-meshkuj
• Rezistencë 10 ohm
• Fotorezistor

Hapi 6: Mblidhni Instrumentin

1. Krijoni një mbajtës mostre

   • Përdorni një copë polisterol me një vrimë në qendër mjaft të madhe për të mbajtur mostrën tuaj.
   • Hapni vrima përballë njëra -tjetrës në anët e polistromit mjaft të mëdha për të vendosur fotorezistuesin. Vrima tjetër do të jetë hyrja e dritës.
   • Vendoseni këtë në tabelë me rezistencë fotografike në njërën nga vrimat.

2. Krijoni një tub për të bllokuar dritën e ambientit

   • Përdorni një rrotull letre higjienike dhe shirit ngjitës fundi i sipërm i mbyllur.
   • Kjo do të ulet mbi mbajtësin e mostrës kur merrni matje për të zvogëluar sasinë e dritës së padëshiruar.

Hapi 7: Programoni Instrumentin

1. Përdorni kodin e dhënë (leximet UV_Vis_).
2. Verifikoni kodin.
3. Ngarko kodin në Arduino.
4. Kontrolloni që funksioni i monitorit serik po funksionon duke parë nëse numrat më të mëdhenj janë të pranishëm kur fotorezistori është i ekspozuar ndaj dritës dhe numra më të vegjël kur rezistori është në errësirë.

Hapi 8: Testoni Instrumentin

1. Vendosni alkool izopropil në tub qelqi ose shiringë.
2. Vendoseni tubin në mbajtësin e mostrës, duke u siguruar që të jetë në vijë me vrimat në polistrom.
3. Vendosni elektrik dore me dritë që hyn në njërën nga vrimat.
4. Vendosni rrotullën e letrës higjienike sipër për të bllokuar dritën shtesë.
5. Ndizni SerialMonitor dhe regjistroni matjen sapo të jetë e qëndrueshme.
6. Kjo vlerë është transmetueshmëri, por duhet të konvertohet.
7. Shumëzoni vlerën me (5/1024) për të marrë transmetueshmërinë aktuale (T).
8. Kryeni llogaritjen e mëposhtme për të marrë absorbimin: Përthithja = log (1/T).
9. Kjo është vlera e boshllëkut.
10. Përsëritni hapat 1-8 për secilën mostër të ndarë.
11. Zbritni absorbimin e pjesës së zbrazët nga këto vlera për të marrë parasysh dritën e sfondit.
12. Krahasoni absorbimet - A shihni ndonjë tendencë? A ishin njollat më intensive më të larta apo më të ulëta në absorbim?

Hapi 9: Përmirësimet

Materiale të ndryshme:

• Filtrat e kafesë do të ishin një zëvendësim i mirë për peshqirët e letrës.
• Një llambë LED mund të programohet në kod për t'u përdorur si dritë burimi, në vend të një elektrik dore.
• Tubat e provës mund të përdoren në vend të shiringës prej qelqi.

Përmirësimi i ndarjes:

Tretës të ndryshëm mund të përdoren gjatë kromatografisë së letrës për të përmirësuar ndarjen e ngjyrave të ushqimit. Kjo mund të testohet duke parë se çfarë tretësish e bënë ndarjen e ngjyrave në përzierjet e ngjyrave ushqimore më të dukshme. Raportet e ndryshme të përzierjeve të tretësve gjithashtu mund të testohen

Më shumë aplikacione:

• Një eksperiment i ngjashëm mund të kryhet duke ndarë pigmentet nga bimët.
• Substancat e tjera me ngjyrë mund të testohen gjithashtu.

Hapi 10: Referencat

Frymëzimi për këtë projekt erdhi nga burimet e mëposhtme:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Frymëzimi për konfigurimin dhe kodin e bordit erdhi nga:

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

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