Percubaan Kromatografi Kertas / UV-Vis Dengan Arduino: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Eksperimen ini menggunakan mikroprosesor Arduino, bersama dengan barang-barang rumah tangga, untuk melakukan eksperimen kromatografi kertas dan menganalisis hasilnya menggunakan teknik yang serupa dengan spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis). Eksperimen ini bertujuan untuk meniru beberapa aspek instrumen HPLC (High Performance Liquid Chromatography), seperti pemisahan kromatografi dan pengesanan UV-Vis. Anda akan mempelajari banyak teknik saintifik dengan eksperimen ini, serta belajar mengenai mikropemproses Arduino.

Langkah 1: Demonstrasi Video

Langkah 2: Tujuan

Tujuan eksperimen ini adalah untuk meniru beberapa fungsi instrumen HPLC. HPLC memisahkan sebatian melalui kromatografi cecair dan menggunakan UV-Vis sebagai pengesan. Dalam eksperimen ini, kedua fungsi ini akan dilakukan secara berasingan. Kromatografi kertas akan mewakili kromatografi cecair dalam HPLC dan akan digunakan untuk memisahkan campuran pewarna makanan. Pewarna yang dipisahkan kemudian akan digunakan untuk membuat sampel yang akan dianalisis menggunakan teknik yang serupa dengan spektroskopi UV-Vis. Versi ringkas instrumen UV-Vis akan dibuat, dan ini akan mewakili pengesan HPLC. Dengan eksperimen ini, anda akan belajar mengenai kromatografi, spektroskopi UV-Vis, fungsi instrumen HPLC, dan mikropemproses Arduino Uno.

Langkah 3: Kumpulkan Bekalan Ini

Bekalan Kromatografi Kertas:

• Tuala kertas (~ $ 1-2 setiap gulungan)
• Tusuk Gigi (~ $ 3 setiap kotak)
• Warna makanan (~ $ 4 setiap kotak)
• Alkohol Isopropil (menggosok) (~ $ 3 sebotol)
• Stapler
• Pensil
• Pembaris
• Cawan
• Air
• Gunting
• Pembalut plastik

Bekalan Arduino:

• Arduino Uno atau mikropemproses yang serupa (~ $ 15)
• Fotoresistor
• Perintang (10 K ohm)
• Wayar (lelaki-lelaki)
• Papan roti (~ $ 5)

Bekalan Instrumen:

• Lampu suluh
• Beberapa jenis tiub kaca jernih - picagari kaca yang digunakan dalam contoh ini
• Potongan styrofoam dengan lubang di tengah
• Gulung kertas tandas
• Pita saluran

Langkah 4: Lakukan Kromatografi Kertas & Buat Sampel

Kromatografi kertas:

1. Potong segi empat tepat kira-kira 4x6 inci dari tuala kertas.
2. Dengan menggunakan pensil dan pembaris, lukiskan garis lurus yang selari dengan tepi tuala kertas yang lebih panjang 1 inci dari bawah.
3. Dengan menggunakan pensil, lukiskan X di sepanjang garis ini dengan jarak kira-kira 1/2 hingga 3/4 inci.
4. Buat campuran pewarna makanan (biru + kuning, biru + merah, merah + kuning).
5. Dengan menggunakan tusuk gigi, titik campuran warna makanan dan warna makanan tulen ke X yang dilukis. Setiap warna atau campuran akan dilekatkan pada Xnya sendiri. Biarkan kering.
6. Gulungkan tuala kertas ke dalam silinder, menyatukan sisi yang lebih pendek. Pasangkan silinder ini bersama-sama, tinggalkan jurang kecil di antara kedua-dua sisi tuala kertas.
7. Tambahkan kira-kira 1/4 inci air ke cawan yang sesuai dengan silinder yang anda buat.
8. Masukkan silinder ke dalam cawan dengan bahagian putus yang paling dekat dengan air.
9. Anda akan melihat air diserap ke dalam tuala kertas, dan warna makanan akan mula naik ke tuala kertas.
10. Apabila saluran air pada tuala kertas mencapai sekitar 3/4 inci dari atas, keluarkan tuala kertas dari cawan. Tanggalkan staples dan biarkan kering rata pada tuala kertas yang lain.

Membuat sampel:

1. Setelah tuala kertas kering, potong bintik-bintik berwarna yang berbeza dari campuran dan pewarna makanan tulen.
2. Tambahkan bintik-bintik ini ke alkohol isopropil (menggosok).
3. Tutup ini dengan bungkus plastik dan biarkan merendam sehingga sebahagian besar warna dikeluarkan dari tuala kertas.
4. Ini akan menjadi sampel yang akan dianalisis menggunakan spektroskopi UV-Vis.

Langkah 5: Pasang Elektronik

Mengikuti rajah litar dan gambar penyediaan papan, pasangkan papan roti ke Arduino.

Anda akan menggunakan yang berikut di Arduino:

• Keluaran 5 V
• Tanah
• Keluaran A0

Anda akan menggunakan bahagian berikut:

• Wayar lelaki-lelaki
• Perintang 10 K ohm
• Fotoresistor

Langkah 6: Pasang Instrumen

1. Buat pemegang sampel

   • Gunakan sekeping styrofoam dengan lubang di tengah yang cukup besar untuk memegang sampel anda.
   • Tebuk lubang antara satu sama lain di sisi styrofoam yang cukup besar untuk menempatkan fotoresistor. Lubang lain akan menjadi input cahaya.
   • Letakkan ini di papan dengan photoresistor di salah satu lubang.

2. Buat tiub untuk menyekat cahaya sekeliling

   • Gunakan gulungan kertas tandas dan pita saluran yang hujungnya ditutup.
   • Ini akan duduk di atas pemegang sampel semasa mengambil ukuran untuk mengurangkan jumlah cahaya yang tidak diingini.

Langkah 7: Programkan Instrumen

1. Gunakan kod yang disediakan (UV_Vis_readings).
2. Sahkan kodnya.
3. Muat naik kod ke Arduino.
4. Periksa bahawa fungsi monitor bersiri berfungsi dengan melihat apakah bilangan yang lebih besar ada ketika fotoresistor terdedah kepada cahaya dan bilangan yang lebih kecil ketika perintang dalam gelap.

Langkah 8: Uji Instrumen

1. Masukkan isopropil alkohol ke dalam tiub kaca atau jarum suntik.
2. Masukkan tiub ke dalam pemegang sampel, pastikan ia sejajar dengan lubang di styrofoam.
3. Letakkan lampu suluh dengan cahaya memasuki salah satu lubang.
4. Letakkan gulung kertas tandas di atas untuk menyekat cahaya tambahan.
5. Hidupkan SerialMonitor dan catat pengukuran sekali stabil.
6. Nilai ini adalah penghantaran, tetapi perlu ditukar.
7. Darabkan nilai dengan (5/1024) untuk mendapatkan transmisi sebenar (T).
8. Lakukan pengiraan berikut untuk mendapatkan daya serap: Absorbance = log (1 / T).
9. Ini adalah nilai tempat kosong.
10. Ulangi langkah 1-8 untuk setiap sampel yang dipisahkan.
11. Kurangkan daya serap kosong dari nilai-nilai ini untuk menerangkan cahaya latar.
12. Bandingkan serapan - Adakah anda melihat trend? Adakah titik yang lebih kuat lebih tinggi atau lebih rendah pada daya serap?

Langkah 9: Penambahbaikan

Bahan yang berbeza:

• Penapis kopi akan menjadi pengganti tuala kertas yang baik.
• Mentol LED dapat diprogram ke dalam kode untuk digunakan sebagai lampu sumber, bukan lampu suluh.
• Tabung uji boleh digunakan sebagai ganti jarum suntik kaca.

Memperbaiki pemisahan:

Pelarut yang berbeza dapat digunakan selama kromatografi kertas untuk memperbaiki pemisahan warna makanan. Ini dapat diuji dengan melihat pelarut apa yang menjadikan pemisahan warna dalam campuran warna makanan lebih jelas. Nisbah campuran pelarut yang berbeza juga dapat diuji

Lebih banyak aplikasi:

• Eksperimen serupa dapat dilakukan dengan memisahkan pigmen dari tanaman.
• Bahan berwarna lain juga dapat diuji.

Langkah 10: Rujukan

Inspirasi untuk projek ini berasal dari sumber berikut:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Inspirasi untuk penyediaan papan dan kod berasal dari:

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

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