操作方法

操作時(shí)，先要點(diǎn)樣。取少量試樣，用水或易揮發(fā)的有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮等）使它完全溶解，配制成濃度約1%的溶液。在濾紙上距一端約2～3厘米處用鉛筆畫一記號(hào)作為原點(diǎn)，用毛細(xì)管或微量注射針筒吸取少量試樣溶液在原點(diǎn)滴一小滴，每滴試樣體積為0.002～0.02毫升，控制點(diǎn)樣直徑在0.3～0.5厘米左右。晾干后再在原點(diǎn)處重復(fù)上述操作1～2次。將已點(diǎn)樣并晾干的濾紙懸掛在層析槽內(nèi)，并使濾紙下端（有點(diǎn)樣一端）邊緣浸入展開劑液面下約0.5～1厘米，但點(diǎn)樣的位置必須在展開劑液面之上，將層析槽蓋上。借助于毛細(xì)現(xiàn)象，展開劑帶動(dòng)試樣中各組分以不同速度沿濾紙逐漸向上移動(dòng)，因各組分在固定相和流動(dòng)相中溶解度不同，從而使混合物中各組分在流動(dòng)相中移動(dòng)距離不同而得到展開。有的組分展開后就可顯示出不同顏色，但有的組分展開后不顯色，還要進(jìn)行顯色反應(yīng)。一般可用顯色劑噴霧法使各組分顯色，如分離甲基橙和酚酞時(shí)用氨水作顯色劑，酚類可用三氯化鐵的乙醇溶液顯色，也有用紫外光照射顯色的。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

⒈了解紙上層析的原理、應(yīng)用以及中學(xué)化學(xué)課本引進(jìn)紙上層析實(shí)驗(yàn)的意義。

⒉探索做好紙上層析演示實(shí)驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵，掌握這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作方法。

實(shí)驗(yàn)原理

紙上層析是用濾紙作為支持劑（載體）的一種色層分析法，這種方法的基本原理一般認(rèn)為主要是利用混和物中各組分在流動(dòng)相和固定相間的分配比的不同而使之分離。

在本實(shí)驗(yàn)中，以濾紙上吸附的水為固定相（濾紙纖維常能吸附20%左右的水），有機(jī)溶劑如正丁醇或乙醇（都含有一定比例的水）等為流動(dòng)相，酚酞、甲基橙混和物或紅、藍(lán)墨水混和物為層析試樣。把試樣點(diǎn)在濾紙的原點(diǎn)位置上，當(dāng)流動(dòng)相溶劑在濾紙的毛細(xì)管作用下，連續(xù)不斷地沿著濾紙前進(jìn)通過原點(diǎn)時(shí)，試樣中各組分便隨著流動(dòng)相溶劑向前移動(dòng)，并在流動(dòng)相和固定相溶劑之間連續(xù)發(fā)生一次又一次的分配。結(jié)果，分配比較大的物質(zhì)移動(dòng)速度較快，移動(dòng)的距離較遠(yuǎn)；分配比較小的物質(zhì)移動(dòng)速度慢，移動(dòng)的距離較近。這樣，便把試樣中各組分分開聚集在濾紙的不同位置上。這種分離過程叫展開。因此，流動(dòng)相溶劑又叫做展開劑。

當(dāng)分離的物質(zhì)是有色的，如甲基橙，層析后在濾紙上可以直接看出它的色斑。當(dāng)分離的是無(wú)色的物質(zhì)，如酚酞，就必須用顯色劑使之顯色。無(wú)色的酚酞可以用氨水使之顯紅色，所用的氨水就是顯色劑。

紙上層析可用于化學(xué)性質(zhì)相近的混和物的分離，特別適宜于微量物質(zhì)的分離和鑒別。而且使用的儀器簡(jiǎn)單，操作比較容易，重現(xiàn)性好。目前，紙上層析已運(yùn)用到有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)及生理學(xué)的定性、定量分析中。例如利用紙上層析法使蛋白質(zhì)所包含的幾十種氨基酸在一張濾紙上全部分離開；又如在稀有、稀土、放射性元素和核裂解產(chǎn)物等的分離和鑒定上，也用列紙上層析法，都有較好的效果。

實(shí)驗(yàn)用品

儀器：

大試管（30mm×200mm）（帶橡皮塞） 5支

移液管（10ml) 2支

大試管架（大孔） 1個(gè)

培養(yǎng)皿（直徑8cm) 5只

玻璃毛細(xì)管（長(zhǎng) 8cm) 2支

剪刀（公用）小刀（公用）

藥品：

酚酞、甲基橙混和溶液：配制法是取甲基橙、酚酞各0.1g，溶于10ml60%乙醇中。

氨水的正丁醇飽和溶液：配制法是先用濃氨水配制成2∶8稀氨水（2ml濃氨水∶8 ml蒸餾水）40ml，慢慢注入20ml正丁醇中，充分振蕩。靜置后液體分為兩層，上層即氨水的正丁醇飽和溶液。

乙醇與氨水的混和溶液：配制法是用乙醇與1mol/L氨水按體積比2∶1（6ml無(wú)水乙醇∶1ml氨水）混和。市售白酒。

氨化市售白酒：配制方法是用市售白酒與濃氨水按體積比10∶1（10ml市售白酒：1ml濃氨水）混和。

紅藍(lán)墨水混合液：配制法是用紅藍(lán)墨水按體積比 1∶1（1ml紅墨水∶1ml藍(lán)墨水）混和。

濃氨水。

材料：

濾紙：圓形（直徑9cm）慢速、中速、快速定性濾紙各5張；長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙各5條。

鉛筆（公用）。

小鐵釘。

實(shí)驗(yàn)步驟

本次實(shí)驗(yàn)使用兩種不同的層析混和物，四種不同的展開劑，兩種不同的展開方法和四種不同規(guī)格的濾紙作支持劑，進(jìn)行10組（共25次）對(duì)比實(shí)驗(yàn)。要注意掌握紙上層析的技術(shù)，總結(jié)本實(shí)驗(yàn)成功的條件，探索改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法。

（一）酚酞和甲基橙混和溶液的紙上層析

⒈以氨水的正丁醇飽和溶液作展開劑（氨是顯色劑。本實(shí)驗(yàn)把顯色劑加在展開劑里，配成氨水的正丁醇飽和溶液，目的是為了簡(jiǎn)化操作手續(xù)，便于使學(xué)生直接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）。

⑴利用長(zhǎng)條形濾紙進(jìn)行層析（上行展開）

分別利用長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙按下列操作進(jìn)行試驗(yàn)并對(duì)比試驗(yàn)的效果。

i.準(zhǔn)備：取一支帶橡皮塞（塞子底端中間切有一條縫隙）的清潔、干燥的大試管（30mm×200mm）。配合大試管的內(nèi)徑和管長(zhǎng)，裁取一長(zhǎng)條濾紙，紙條的寬度比試管的內(nèi)徑略窄（約24mm）；長(zhǎng)度按塞子底端到近試管底的距離（約180mm）。（裁取時(shí)，要求濾紙的紙紋均勻一致而且沒有斜紋；紙面要清潔而平整；紙邊要剪齊而無(wú)紙毛）。

ii 點(diǎn)樣：在準(zhǔn)備好的長(zhǎng)條形濾紙的一端距端邊約2 cm處的正中，用鉛筆畫一個(gè)小“×”號(hào)表示原點(diǎn)的位置，于此“×”號(hào)處用玻璃毛細(xì)管點(diǎn)上酚酞和甲基橙的混和溶液試樣，點(diǎn)好的試樣斑點(diǎn)的直徑以不超過0.4cm為宜。

iii展開：用移液管量取約10ml氨水的正丁醇飽和溶液，小心地將溶液轉(zhuǎn)移到大試管中（注意：勿使溶液濺到試管上部?jī)?nèi)壁）。將點(diǎn)好試樣的條形濾紙的另一端夾在橡皮塞底端中間的縫隙里，然后小心地將濾紙條伸入盛有展開劑的大試管中，塞上橡皮塞，使濾紙垂直而兩側(cè)不接觸試管內(nèi)壁（否則會(huì)造成展開劑不按水平線平行上升，影響展開效果）；濾紙條的下端浸入溶液液面下約1cm（勿使試樣斑點(diǎn)浸入溶液之中），如圖6—1。

塞好（注意密閉?。┫鹌と?，將大試管靜置于試管架上，觀察現(xiàn)象。記錄酚酞與甲基橙完全分離開的時(shí)間，以及二者分開后的顏色與相對(duì)位置（前后）。

iv 結(jié)束：取出濾紙條，立即用鉛筆在展開劑到達(dá)的前沿處作一記號(hào)。

如果酚酞顯色不鮮明，這是因展開劑上升到一定高度，水分減少，NH3在無(wú)水情況下不能使酚酞顯紅色之故?？蓪⑷〕龅臑V紙條用水蒸氣熏片刻，然后再用濃氨水熏一下；或?qū)V紙條倒置（展開劑前沿向下），在展開劑前沿處滴少許氨水；或事先把濾紙條上部（要控制好上部位置）用水潤(rùn)濕，待酚酞隨正丁醇上升到被水潤(rùn)濕處則可顯紅色。

⑵利用圓形濾紙進(jìn)行層析（環(huán)形展開或徑向展開）

分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙按下列操作進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)的效果。

i.準(zhǔn)備：選好所需規(guī)格的圓形濾紙，濾紙的直徑應(yīng)比所用的培養(yǎng)皿（或其它淺皿）的直徑略大。再用寬1cm左右的濾紙條卷成直徑為0.15—0.2cm的濾紙芯。

ii.點(diǎn)樣：取一張選好的（直徑約9cm）圓形濾紙，在圓心位置上用玻璃毛細(xì)管點(diǎn)上酚酞和甲基橙的混和溶液，點(diǎn)好的試樣斑點(diǎn)直徑約0.5cm，晾干。

iii.展開：在試樣斑點(diǎn)的中心位置上用小鐵釘穿一個(gè)小圓孔，小圓孔的直徑約0.15—0.2 cm。取一段長(zhǎng)約1.5cm的濾紙芯，垂直插入小圓孔中，使濾紙芯的上端稍冒出濾紙平面。

量取約10ml氨水的正丁醇飽和溶液，注入直徑為8 cm的培養(yǎng)皿中，將準(zhǔn)備好的圓形濾紙蓋在培養(yǎng)皿上，使紙芯下端浸入展開劑中，再罩上培養(yǎng)皿蓋。如圖6—2所示。

靜置，觀察所發(fā)生的現(xiàn)象，記錄觀察到的現(xiàn)象和酚酞與甲基橙完全分離的時(shí)間。

iv.結(jié)束、取下圓形濾紙，其后的操作同（一）-1-⑴-iv。

⒉以乙醇和氨水的混和溶液作展開劑（氨是顯色劑）。

⑴利用長(zhǎng)條濾紙進(jìn)行層析(上行展開）

分別用長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)的效果。除更換展開劑外，操作方法同（一)-1-⑴。

⑵利用圓形濾紙進(jìn)行層析（環(huán)形展開或徑向展開）。

分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)的效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。

⒊以氨化市售白酒作展開劑（氨是顯色劑）。⑴利用長(zhǎng)條濾紙進(jìn)行層析（上行展開）

分別用長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)的效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。

⑵利用圓形濾紙進(jìn)行層析（環(huán)形展開或徑向展開）

分別用慢速、中速、快速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)效果。除更換展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。

（二）紅、藍(lán)墨水混和液的紙上層析。

⒈以市售白酒作展開劑。

用紅、藍(lán)墨水混和液作色層分析可不必另行顯色。⑴利用長(zhǎng)條濾紙進(jìn)行層析（上行展開）。

分別用長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)的效果。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。

⑵利用圓形濾紙進(jìn)行層析（環(huán)形展開或徑向展開）。

分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)效果。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。

⒉以氨化市售白酒作展開劑。

⑴利用長(zhǎng)條形濾紙進(jìn)行層析（上行展開）

分別用長(zhǎng)條形層析濾紙和中速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)效果，并注意與使用未氨化的市售白酒作展開劑的實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑴。

⑵利用圓形濾紙進(jìn)行層析（環(huán)形展開或徑向展開）。

分別用圓形慢速、中速、快速定性濾紙進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)效果，并注意與使用未氨化的市售白酒作展開劑的實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比。除更換層析混和物及展開劑之外，操作方法同（一）-1-⑵。

討論總結(jié)

根據(jù)以下討論題目，總結(jié)寫出書面報(bào)告。并附交一份你這次實(shí)驗(yàn)中較好的層析作品。

⒈根據(jù)你在以上各次紙上層析實(shí)驗(yàn)中的操作條件（包括層析混和物、展開劑、顯色劑、濾紙的選擇、展開方法等）及實(shí)驗(yàn)效果（包括混和物分離的時(shí)間、分開后的顏色和相對(duì)位置等），列表（自行設(shè)計(jì)）整理實(shí)驗(yàn)記錄，對(duì)比總結(jié)兩種展開方法的優(yōu)缺點(diǎn)，分析選擇出較佳的實(shí)驗(yàn)條件。你認(rèn)為做好紙上層析演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?

⒉根據(jù)你自己實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，對(duì)中學(xué)化學(xué)課本中所述紙上層析演示實(shí)驗(yàn)的步驟和操作方法提出你的看法。

⒊本實(shí)驗(yàn)把顯色劑加在展開劑中，對(duì)實(shí)驗(yàn)效果有無(wú)影響?（可進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）。

⒋你認(rèn)為在中學(xué)演示紙上層析實(shí)驗(yàn)時(shí)，還可采用其它哪些層析混和物、展開劑、顯色劑、更為簡(jiǎn)便易.

相關(guān)實(shí)驗(yàn)

Fe3+和Cu2+的紙上層析

⑴在濾紙中心滴一滴氯化鐵和硫酸銅的混合液，液滴直徑約0.5厘米，防止待干。

⑵把上述的濾紙剪開一小口，剪到點(diǎn)樣痕跡，小條寬2-3厘米。把小條向上折至直角。

⑶把折好的濾紙放在一盛有10毫升的丙酮－鹽酸溶液的培養(yǎng)皿上，使剪開的小條浸入混合液。

⑷待濾紙的中心的樣點(diǎn)痕跡的直徑展開到濾紙直徑的三分之二左右時(shí)，取下濾紙，放在一盛有濃氨水的培養(yǎng)皿上，用氨氣熏。注意不要把氨水直接浸到濾紙上。

⑸不一會(huì)，可以看到濾紙上出現(xiàn)兩個(gè)有色的同心圓圈，外圓是黃色環(huán)，內(nèi)圓是藍(lán)色環(huán)。

甲基橙和酚酞的紙上層析

⑴再濾紙的中心滴一滴甲基橙－酚酞的混合液（或圍繞濾紙中心，距中心約一厘米處滴幾個(gè)點(diǎn)），液滴直徑約0.5厘米，放置待干。

⑵在上述濾之中心扎一個(gè)小洞，插上一根濾紙捻成的細(xì)紙芯。

⑶把插好的濾紙芯的濾紙放在有正丁醇－氨水的混合液的培養(yǎng)皿上，使紙芯浸入混合液。隨著液體的滲吸，濾紙中心的黃色樣點(diǎn)痕跡向外逐漸擴(kuò)大，成為黃環(huán)。

⑷待黃環(huán)半徑擴(kuò)展至濾紙半徑的二分之一時(shí)，取下濾紙，拔下紙芯。等濾紙稍干后，噴上飽和的碳酸鈉溶液，于是在甲基橙外面出現(xiàn)了一個(gè)酚酞的紅環(huán)。