מיצוי נוזלי מוצק

0 views09:32 min

1. הפקת אורגנים מסוחפים מהאדמה

מניחים 20 גרם אדמה בצלחת פירקס בפה רחב ונקית בתנור של 50 מעלות צלזיוס ויבשו למשך 12 שעות לפחות. לאחר הייבוש, מוציאים את האדמה מצלחת הפירקס וטוחנים לאבקה אחידה באמצעות מרגמה ועלי. שוקלים 5.00 גרם מהאדמה ומניחים אותה בבקבוקון עגול ויבש ונקי (100 מ"ל בגודל). לבקבוקון, להוסיף 15 מ"ל של n-hexane. מניחים בקבוקון באמבטיה קולית, ו sonicate במשך 60 דקות.

2. הפרדת תמצית ואדמה

הכן משפך Büchner עם נייר סינון אנליטי. הרטיבו את נייר המסנן עם 1 מ"ל של n-hexanes ולהתחיל סינון ואקום. יוצקים באיטיות את תכולת הבקבוקון העגול על נייר הסינון. בקבוקון Büchner מכיל כעת את n-hexanes עם האורגני המופק מהאדמה. המסנן שומר על מוצקי האדמה המופשטים.

3. ניקוי וריכוז מראש

אם תמיסת n-hexane מעוננת, יש שאריות מים. כדי לייבש את תמיסת n-hexane, להוסיף מרית אחת קטנה של CaCl₂. מערבבים את הפתרון ומתבוננים לפחות 15 דקות. אם הפתרון עדיין מעונן ו/או שכל ה-CaCl₂ מגושם, עדיין נותרו מים, ויש לחזור על שלב 3.1. אם הפתרון שקוף למחצה ו CaCl₂ זורם חופשי, אז לא לחזור על שלב 3.1. לאחר שהושג פתרון ברור, הפרד את ההקסנים מ- CaCl₂ באמצעות סינון כבידה. אם ריכוז התמצית מספיק לזיהוי, ניתן להעביר את ההקסנים המסוננים לבקבוקון נקי ויבש לאחסון ולאחר ניתוח. אם ריכוז התמצית נמוך ביחס למגבלה של זיהוי, העבר את ההקסנים המסוננים לתוך בקבוקון עגול נקי ויבש עם שלושה צווארים, בגודל של 100 מ"ל. מניחים פקק גומי בצוואר המרכזי של הבקבוקון, ו במחיצת גומי על אחד הצווארים האחרים. תשאיר את הצוואר השלישי פתוח. לנקב את מחיצת הגומי ולהציג זרימת חנקן דרך הבקבוקון. החנקן צריך לזרום בחלל שמעל הפתרון, לא לבעבע דרך הפתרון. התמצית עכשיו יכול להיות מרוכז מראש על ידי חנקן זורם כדי לאדות ממס עודף. המדגם מוכן כעת לניתוח.

Overview

Procedure

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הפקת אורגנים מסוחפים מהאדמה

מניחים 20 גרם אדמה בצלחת פירקס בפה רחב ונקית בתנור של 50 מעלות צלזיוס ויבשו למשך 12 שעות לפחות. לאחר הייבוש, מוציאים את האדמה מצלחת הפירקס וטוחנים לאבקה אחידה באמצעות מרגמה ועלי. שוקלים 5.00 גרם מהאדמה ומניחים אותה בבקבוקון עגול ויבש ונקי (100 מ"ל בגודל). לבקבוקון, להוסיף 15 מ"ל של n-hexane. מניחים בקבוקון באמבטיה קולית, ו sonicate במשך 60 דקות.

2. הפרדת תמצית ואדמה

הכן משפך Büchner עם נייר סינון אנליטי. הרטיבו את נייר המסנן עם 1 מ"ל של n-hexanes ולהתחיל סינון ואקום. יוצקים באיטיות את תכולת הבקבוקון העגול על נייר הסינון. בקבוקון Büchner מכיל כעת את n-hexanes עם האורגני המופק מהאדמה. המסנן שומר על מוצקי האדמה המופשטים.

3. ניקוי וריכוז מראש

אם תמיסת n-hexane מעוננת, יש שאריות מים. כדי לייבש את תמיסת n-hexane, להוסיף מרית אחת קטנה של CaCl₂. מערבבים את הפתרון ומתבוננים לפחות 15 דקות. אם הפתרון עדיין מעונן ו/או שכל ה-CaCl₂ מגושם, עדיין נותרו מים, ויש לחזור על שלב 3.1. אם הפתרון שקוף למחצה ו CaCl₂ זורם חופשי, אז לא לחזור על שלב 3.1. לאחר שהושג פתרון ברור, הפרד את ההקסנים מ- CaCl₂ באמצעות סינון כבידה. אם ריכוז התמצית מספיק לזיהוי, ניתן להעביר את ההקסנים המסוננים לבקבוקון נקי ויבש לאחסון ולאחר ניתוח. אם ריכוז התמצית נמוך ביחס למגבלה של זיהוי, העבר את ההקסנים המסוננים לתוך בקבוקון עגול נקי ויבש עם שלושה צווארים, בגודל של 100 מ"ל. מניחים פקק גומי בצוואר המרכזי של הבקבוקון, ו במחיצת גומי על אחד הצווארים האחרים. תשאיר את הצוואר השלישי פתוח. לנקב את מחיצת הגומי ולהציג זרימת חנקן דרך הבקבוקון. החנקן צריך לזרום בחלל שמעל הפתרון, לא לבעבע דרך הפתרון. התמצית עכשיו יכול להיות מרוכז מראש על ידי חנקן זורם כדי לאדות ממס עודף. המדגם מוכן כעת לניתוח.

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מיצוי הוא טכניקת הפרדה חיונית בכימיה אורגנית, המשמשת להפרדת רכיבים של תערובת על סמך מסיסותם בשני שלבים שונים שאינם מתערבבים.

העקירות מתבצעות בין שני שלבים. במקרה של מיצוי נוזלי-נוזלי, המומס המומס מועבר משלב נוזלי אחד למשנהו. מיצוי מבוצע גם עם שלב נוזלי ומוצק, הנקרא מיצוי מוצק-נוזלי, שבו המומס מועבר משלב מוצק לשלב נוזלי. דוגמה פשוטה למיצוי מוצק-נוזלי היא חליטת קפה, הכוללת ערבוב של קפה מוצק עם מים. תרכובות טעם הקפה מופקות מהאדמה למים ליצירת קפה. סרטון זה ימחיש את עקרונות המיצוי, וידגים מיצוי מוצק-נוזלי במעבדה באמצעות הסרת שאריות אורגנוכלוריד מהאדמה.

מיצוי משתמש בתכונת המסיסות כדי להעביר מומס משלב אחד למשנהו. על מנת לבצע מיצוי, על המומס להיות בעל מסיסות גבוהה יותר בשלב השני מאשר במקור. באופן כללי, מומסים מאוד לא קוטביים יתחלקו לפאזה אורגנית, בעוד שמומסים קוטביים מאוד יתחלקו לפאזה מימית. בחירת השלבים תהיה תלויה במומס העניין.

שני השלבים גם חייבים להיות בלתי ניתנים לערבוב. פתרונות בלתי ניתנים לערבוב לעולם אינם מתערבבים ונשארים כשלבים נפרדים, כמו נפט ומים. פתרונות הניתנים לערבוב הם הומוגניים לחלוטין לאחר הערבוב.

במיצוי נוזלי-נוזלי, מומס מופרד בין שני שלבים נוזליים, בדרך כלל מימיים ואורגניים. זה מבוצע לעתים קרובות במשפך הפרדה - מצויד בתא עצירה בתחתית ופקק בחלקו העליון.

במקרה הפשוט ביותר, מעורבים שלושה מרכיבים: המומס, נוזל הנשא והממס. התערובת הראשונית, המכילה את המומס המומס בנוזל הנשא, מעורבבת עם הממס. עם הערבוב, המומס מועבר מנוזל הנשא לממס, כל עוד המומס מסיס יותר בממס מאשר בנוזל הנשא, וכל עוד נוזל הנשא והממס אינם ניתנים לערבוב. הפתרון הצפוף יותר מתיישב לתחתית.

ישנם שני שלבים המתקבלים: הרפינט, המכיל את נוזל הנשא, והתמצית, המכילה את המומס והממס. במציאות, סביר להניח שיהיו שאריות של כל רכיב בשני השלבים. מיצוי מוצק-נוזלי דומה למיצוי נוזל-נוזלי, אלא שהמומס מתפזר במטריצה מוצקה ולא בנוזל נשא. השלב המוצק, המכיל את המומס, מתפזר בממס ומעורבב. המומס מופק מהשלב המוצק לממס, ולאחר מכן מסירים את השלב המוצק על ידי סינון. כעת, לאחר שהותוו עקרונות המיצוי, תודגם טכניקת המיצוי המוצק-נוזלי על ידי ביצוע המיצוי במעבדה.

בניסוי זה, דגימות אדמה נאספו מאתר שדה חום, בדומה לזה בסוויקלי, פנסילבניה. שדות חומים, כפי שהוגדרו על ידי ה-EPA האמריקאי, הם נכס מקרקעין, שבו ההרחבה, הפיתוח מחדש או השימוש החוזר עלולים להיות מסובכים עקב נוכחות פוטנציאלית של מזהמים מסוכנים. המזהם המעניין במקרה זה הוא אורגנוכלוריד: קוטל העשבים אטרזין. לאחר שנאספה דגימת אדמה מהאתר המבוקש, העבירו אותה למעבדה.

שקלו 10 גרם מהאדמה בצלחת פיירקס נקייה, יבשה ובעלת פה רחב. מכניסים את התבשיל לתנור לייבוש לפחות 12 שעות. לאחר הייבוש, טוחנים את האדמה לאבקה אחידה בעזרת מרגמה ועלי. מניחים 5 גרם מאדמת הקרקע לבקבוק תחתון עגול נקי ויבש של 100 מ"ל. הוסף 15 מ"ל הקסאן ועצור את הבקבוק באופן רופף. הנח אותו באמבט אולטראסוני וסוניקט למשך 60 דקות.

הכן משפך B?chner עם נייר סינון אנליטי. לאחר השלמת הסוניקציה, הרטיבו את הנייר בהקסאן והתחילו בסינון ואקום. יוצקים לאט את הדגימה על נייר הסינון. שוטפים את שאריות המוצקים מהבקבוק עם הקסאן ומוסיפים אותו למסנן. האדמה המופשטת נשארת על המסנן, בעוד שההקסאן והחומרים האורגניים המופקים נאספים בבקבוק.

אם תמיסת ההקסאן מעוננת, יש שאריות מים. לייבוש התמיסה, הוסף מרית קטנה של חומר ייבוש, כגון סידן כלורי. מערבבים את התמיסה עד להמסת חומר הייבוש, ומתבוננים בתמיסה.

אם התמיסה עדיין עכורה או אם הסידן הכלורי הצטבר, עדיין יש מים בתמיסה. חזור על התהליך עד שהתמיסה צלולה וחומר הייבוש זורם בחופשיות.

לאחר מכן, הסר את הסידן הכלורי על ידי סינון כוח הכבידה.

אם ריכוז תרכובת הריבית נמוך מגבול הכמות, יש לרכז אותה. מעבירים את התמצית המסוננת לבקבוק נקי ויבש בעל 3 צווארים עם תחתית עגולה. עצרו את הצוואר המרכזי, והניחו מחיצת גומי על אחד הצווארים האחרים. השלישי נותר פתוח.

חודרים את המחיצה ומחברים צינורות לקו חנקן. התחל להזרים חנקן דרך הבקבוק. הגז צריך לזרום במרווח הראש מעל התמיסה, ולא לבעבע דרכו. הגז הזורם מאדה את עודף הממס. אפשר לגז לזרום עד שיש הפחתת נפח של כ -50%.

לאחר מיצוי וריכוז המרכיבים האורגניים של האדמה, ניתן לנתח אותם באמצעות כרומטוגרפיה של גז.

ניתן לחשב את ריכוז האטרזין באמצעות ריכוזים סטנדרטיים של אטרזין. במקרה זה, ריכוז האטרזין המשוער באתר החום שנחקר היה 2 מ"ג אטרזין לכל 1 ק"ג אדמה.

מיצוי מוצק-נוזלי משמש במגוון רחב של תחומים.

ניתן להשתמש בטכניקה זו כדי להבין את ההעברה של ביפנילים פוליכלוריים, או PCBs, מדגים. PCB הם פחמימנים כלוריים מעשה ידי אדם שנאסרו על ידי ה-EPA. PCB אינו מתפרק בקלות בסביבה ונוטה להצטבר בדגים.

בניסוי הזה, דגי טרף שמכילים PCB הוזנו לדגים טורפים. לאחר מכן נאספו הדגים הטורפים והוקרבו. רקמת הדג נטחנה כהכנה למיצוי.

ה-PCB ברקמת הדג חולץ לשלב אורגני באמצעות מחלץ Soxhlet. מערך מחלץ Soxhlet, המורכב מבקבוק תחתון עגול, מעבה ומנגנון Soxhlet, משמש לעתים קרובות למיצוי מומסים המסיסים בצורה גרועה בממיסים. מיצוי הסוקסלט מאפשר להשתמש בכמות קטנה של ממס עם דגימה מוצקה גדולה. לאחר מכן נבדקה התמצית לתכולת PCB באמצעות ספקטרומטריית מסה.

חומר צמחי יבש, הנקרא ליגנוצלולוז, הוא חומר הגלם הנפוץ ביותר שנחקר עבור דלקים שמקורם ביולוגית. עם זאת, הפחמימות המשמשות כדלק נלכדות בתוך מטריצת הצמח הנוקשה, הנקראת ליגנין.

כאשר מסירים את הפחמימות, מטריצת הליגנין נפטרת בדרך כלל כפסולת. עם זאת, בניסוי זה נבדק פסולת ליגנין כמקור דלק. מיצוי מוצק-נוזלי שימש להפרדת רכיבי הפחמימות מהליגנוצלולוז, והשאיר את הליגנין מאחור. הליגנין שימש לאחר מכן לניסויי תסיסה נוספים.

ניתן להשתמש במיצוי נוזלי מוצק גם למדידת תכולת השעווה בקליפות הפירות. בניסוי זה נותחה תכולת השעווה של קליפות עגבניות.

הסרת שעווה מקיפה של קליפות עגבניות מיובשות הושלמה באמצעות מכשיר Sohxlet, על מנת להסיר לחלוטין את תכולת השעווה בקליפות. קליפות עגבניות שהוסרו בשעווה נותחו לאחר מכן באמצעות ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית. זה עזר להבהיר את ההרכב וההשפלה של פירות מקומיים ומהונדסים.

זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE למיצוי נוזל מוצק. כעת אמורה להיות לך הבנה טובה יותר של מיצוי מומסים בין פאזה מוצקה לנוזלית.

תודה שצפית!

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

Explore More Videos

Solid Liquid Extraction

Solvent Selection

Filtration Process

Sonication Method

Vacuum Filtration

Gas Chromatography

Soxhlet Extraction

Organochloride Analysis

Lignocellulose Processing

Wax Content Measurement