Separarea culorilor prin cromatografie - 1,2,3 culori! Experimente științifice și magazin

Vă oferim cu această experiență să mergeți în căutarea coloranților care alcătuiesc cernelurile markerilor dvs. Veți găsi că paleta de culori a unei cutii de pâslă poate fi realizată cu un număr limitat de coloranți. Pentru aceasta, veți utiliza o versiune simplă a tehnicii de cromatografie, care este utilizată pe scară largă în biologie și chimie pentru a separa constituenții prezenți în amestecuri. Principiul constă în depunerea cernelii pe un suport absorbant solid și determinarea „lichidării” lichidului prin acțiunea capilară prin acest depozit. Dacă cerneala este compusă dintr-un amestec de mai mulți coloranți, acestea sunt antrenate la viteze diferite, în funcție de afinitatea lor cu suportul solid și solubilitatea lor în lichid. Ele se găsesc după un anumit timp mai mult sau mai puțin departe de depozitul inițial și pot fi identificate prin propria lor culoare.

Principiul experimentului este simplu, dar rezultatele depind de mulți parametri, cum ar fi alegerea lichidului (apă, apă sărată, oțet etc.) sau a suportului solid (filtru de cafea, prosop de hârtie, țesut, ștergător de hârtie etc.) .). Și așa cum vă arătăm aici cu exemplul unei cutii cu 12 markere, există de obicei mai mulți pași înainte de a putea încheia. Deoarece nu toți producătorii de vârfuri de pâslă folosesc aceleași rețete, cel mai probabil va trebui să vă dezvoltați propriul protocol experimental pentru a analiza cernelurile din markerii dvs.

Observații: această pagină este în esență descriptivă și nu vom explica efectele unui astfel de suport lichid sau atât de solid asupra migrațiilor coloranților. Acordați atenție și redării culorilor pe fotografii (și pe ecran), nu întotdeauna fidelă a ceea ce puteți vedea cu ochii !

Cutie de markere pe bază de apă (minimum zece, pentru a avea suficiente culori diferite)
Pereche de foarfece
Pahare de plastic
Filtre pentru cafea decolorate (nu „necolorate”)
Servețele de hârtie
Țesut
oțet alb
Apă
Sare
Opțional: hârtie de șters (disponibilă în unele magazine de papetărie)

Pasul 1: tăiați o bandă într-un filtru de cafea care va constitui (inițial) suportul absorbant solid pentru experiment.
Pasul 2: faceți o linie colorată pe această bandă la aproximativ 2 cm de capătul îngust al benzii (cea care se va înmuia în lichid) și colorați un cerc cu același pâslă la celălalt capăt (cercul "de control", care va nu te uda).
Pasul 3: se toarnă un pic de lichid în cană (cel mult un cm). Putem așeza peste el un obiect subțire (creion, băț de lemn etc.) pe care putem ține banda filtrantă de cafea.
Pasul 4: Înmuiați capătul îngust al benzii de filtrare a cafelei. Punctul de culoare nu trebuie să se înmoaie direct în lichid: dacă devine colorat, acesta trebuie schimbat și experimentul repetat.
Pasul 5: lăsați lichidul să crească prin acțiune capilară în filtru și așteptați până când aproximativ două treimi din filtru este umed (aceasta durează câteva minute).
Pasul 6: Scoateți filtrul din lichid și puneți-l pentru uscare pe o foaie de hârtie curată. Este necesar să așteptați uscarea completă a filtrului pentru a analiza rezultatele obținute.

Acest protocol va fi repetat pentru fiecare dintre pâslele pe care doriți să le analizați.

Notă: întrucât „greutatea” coloranților nu joacă un rol în acest experiment, rezultatele ar fi aceleași dacă filtrele ar fi plasate plate sau chiar dacă lichidul ar migra în jos.

Iată ce am obținut cu o îmbibare de 7 minute în apă de la robinet, pentru început. Cele 12 benzi de filtru de cafea au fost tăiate din același filtru.

Coloranții care compun cernelurile markerilor au migrat la câțiva centimetri de la punctele lor de depozit. Observând petele de culoare obținute, putem vedea că cernelurile unor markeri sunt formate dintr-un amestec de coloranți. Acesta este cazul aici pentru nuanțele foarte negre, maro, violet, albastru închis, verde închis și verde deschis (pentru a vorbi despre culorile markerilor folosim aici denumirile comune, chiar dacă acestea nu corespund întotdeauna termenilor folosiți în colorimetrie). Pe de altă parte, alte pâslă par să fie formate dintr-un singur colorant. Acesta este cazul markerilor pentru carne, roz, roșu, portocaliu, galben și albastru deschis. În timp ce unii coloranți sunt ușor de identificat (CYAN se găsește în cerneala negru, maro, albastru închis și albastru deschis, verde închis și verde deschis), este dificil să se determine numărul exact. De exemplu, vedem pentru pâslă verde închis trei culori diferite, de la „jos” la „sus” de GALBEN, VERZ și CIAN, ca și cum separarea coloranților GALBENI și CIAN nu ar fi fost completă (VERZUL poate fi obținut printr-un amestec de pigmenți sau coloranți GALBEN și CIAN.

De asemenea, observăm deformări semnificative în fața de migrare a coloranților în cadrul aceleiași benzi de filtrare a cafelei (uitați-vă în special la marginile filtrelor), legate de structura neregulată a fibrelor filtrante.

Teste de diferite lichide

Am încercat să separăm mai bine coloranții schimbând lichidul. Pentru aceasta, am comparat cromatografiile cernelii noastre negre obținute prin înmuierea benzilor de filtru de cafea timp de 7 minute în apă, apă sărată, apă amestecată cu bicarbonat de sodiu și oțet alb (pur).

Vedem că atunci când lichidul nu este doar apa, coloranții se răspândesc pe distanțe mult mai mari, făcându-i mai ușor de observat. Pentru apa sărată și apa cu bicarbonat de sodiu, culoarea NEGRU nu mai este vizibilă și două zone, MAGENTA-ORANGÉ și CYAN se extind pe aproape întregul filtru (peste 6 cm). În cazul oțetului, există o zonă CYAN și o zonă RED-MAGENTA, separate de o mică zonă GALBENĂ (nu foarte vizibilă în fotografie), ceea ce sugerează că cerneala neagră ar fi compusă din trei coloranți RED-MAGENTA, GALBENI și CYAN. Se va observa că, cu oțet, „fundul” zonei RED-MAGENTA corespunde depunerii inițiale de cerneală, deci coloranților care nu s-au mișcat (sau aproape nu).

Cromatografiile celor 12 pâslele noastre (aranjate în aceeași ordine ca mai sus) efectuate cu apă sărată sunt prezentate în fotografia opusă. Influența concentrației de sare asupra rezultatelor este discutată aici .

Acum este clar că cernelurile verzi au fost obținute prin amestecarea coloranților GALBEN și CIAN (cu puțin mai mult CIAN decât GALBEN pentru pâslă verde închis) și cernelurile albastre prin amestecarea coloranților CIAN și MAGENTA (aproape doar GALBEN). CIAN pentru albastru deschis, mai mult MAGENTA decât CYAN pentru violet). Cerneala galbenă pare pură, compusă dintr-un singur colorant GALBEN (aflăm faptul că este o culoare primară).

Situația este mai confuză pentru celelalte pâsli. Pentru markerii de carne, roz, roșu și portocaliu, vopseaua CYAN este absentă, dar sunt observate toate nuanțele variind de la GALBEN până la ROȘU prin MAGENTA. Cernelurile maro și negru prezintă cea mai largă varietate de culori, cu ORANGE, RED-MAGENTA și CYAN.

Comparând cromatografiile pâslelor verzi și albastre, putem vedea că există o suprapunere puternică între zonele de migrație ale coloranților GALBENI și MAGENTA (notă: această comparație este dificilă cu benzile de filtru de cafea, așa cum discutăm aici). Prin urmare, acești doi coloranți nu vor fi separați efectiv cu apă sărată dacă sunt amestecați în cernelurile anumitor markeri. Conform regulilor de amestecare a materialelor colorate, știm că este posibil să se obțină ROSU și ORANGE amestecând GALBEN și MAGENTA. Prin urmare, ne putem întreba dacă culorile de la GALBEN la ROȘU care apar pe cromatografiile anumitor markeri nu sunt amestecuri de coloranți GALBEN și MAGENTA.

Dar, prin înlocuirea apei sărate cu oțet (vezi fotografia opusă), vedem că există 5 coloranți diferiți și nu 3 care alcătuiesc cernelurile markerilor noștri. În plus față de coloranții GALBENI, CIAN și MAGENTA identificați anterior cu apă sărată, există coloranți RED-MAGENTA și ORANGE. Cei 12 markeri ai noștri ar avea astfel următoarele compoziții: carne = ORANGE; roz = RED-MAGENTA + MAGENTA; roșu = RED-MAGENTA + GALBEN; portocaliu = ORANGE; galben = GALBEN; verde deschis și verde închis = GALBEN + CIAN; albastru deschis, albastru închis și violet = CYAN + MAGENTA; maro și negru = RED-MAGENTA + GALBEN + CIAN (cu mai mult GALBEN și mai puțin CIAN în maro decât în negru).

Lucru remarcabil cu oțetul: același colorant poate fi găsit mai mult sau mai puțin departe de linia de depunere! Acesta este în special cazul CYAN, care este departe de linia de depozit atunci când este asociat cu GALBEN (cerneluri verzi) și aproape de linia de depozit atunci când este asociat cu MAGENTA (cerneluri albastre).

Teste de diferite suporturi solide absorbante

Am testat, de asemenea, diferite medii absorbante îmbibate în apă sărată: filtru de cafea, prosop de hârtie, hârtie de șervețel și hârtie de șters. Timpii de înmuiere sunt foarte diferiți de la un suport la altul (până la mai mult de 30 de minute cu o bandă de țesut), dar mai presus de toate unele suporturi prezintă mai multe culori decât altele. Prezența a trei coloranți în cerneala neagră este clar vizibilă cu țesutul. Hârtia de șters arată același lucru, cu adăugarea unei separări mai bune între coloranții RED-MAGENTA și CYAN. .

În exemplul următor, cromatografiile celor 12 pâslele noastre au fost efectuate dintr-o singură dată pe hârtie ștanțată: fundul hârtiei a fost înmuiat timp de 12 minute într-o cutie cu fund plat care conține apă sărată. Găsim aceleași 5 coloranți ca la filtrele de oțet și cafea (nu întotdeauna în aceeași ordine!). Se va observa că zona de migrație a colorantului RED-MAGENTA se suprapune parțial cu cea a colorantului GALBEN, ceea ce ar putea explica nuanța GALBEN-ORANGE observată pentru cernelurile roșii, maronii și negre.

Astfel, am constatat, folosind diferite lichide și diferite suporturi solide, că cernelurile markerilor noștri sunt compuse din 5 coloranți. Printre acești coloranți, găsim cele trei culori primare ale sintezei subtractive CYAN, MAGENTA și GALBEN, care, în principiu, ar fi suficiente pentru a obține toate celelalte prin amestecare, dar nu numai. Producătorul markerilor noștri pare să fi folosit și coloranți ORANGE și RED-MAGENTA. Cu alte mărci de ferestre, rezultatele pot fi diferite, așa cum se arată în fotografia următoare, în care situația este și mai complexă.

Este important de reținut că, dacă cernelurile nu prezintă noi colorări prin cromatografie, nu putem fi niciodată siguri că sunt cu adevărat „pure” (cu excepția cazului în care este una dintre cele trei culori primare CYAN, MAGENTA și GALBEN, care nu pot fi obținute prin amestecare alte culori): alegerile suportului solid absorbant și ale lichidului pot să nu permită descompunerea acestora.

De asemenea, este posibil să se utilizeze cromatografia ca tehnică de creație artistică. De exemplu, dacă doriți să faceți „flori de cromatografie”, tot ce trebuie să faceți este să tăiați un disc dintr-un filtru de cafea, să desenați puncte sau linii de diferite culori pe suprafața acestuia, lăsând zona centrală albă, pe care aruncați picături de apă (sărată în cazul nostru pentru a „răspândi” culorile). Un pahar poate fi folosit ca suport pentru a pune discul, iar o bucată de paie de plastic (trebuie să conectați/deblocați capătul paiului pentru a reține/elibera lichidul) va controla depunerea picăturilor de apă. Fiecare pată de cerneală este descompusă prin migrarea apei din centru către periferia discului, atrăgând petalele unei flori. Din rezultatele anterioare, culorile mai închise, formate de obicei din mai mulți coloranți, vor fi cele care dau cele mai spectaculoase rezultate. Odată uscat, acest disc poate fi folosit pentru a crea obiecte mai elaborate (buchet de flori etc.).