Çıkarma

Kaynak: Lara Al Hariri ve Ahmed Basabrain, Massachusetts Amherst Üniversitesi, MA, ABD

1. Selüloz KurtarmaGenişlet

   Ekstraksiyon ve filtrasyon, bileşikleri çözünürlük özelliklerine göre ayırabilir. Bu laboratuvarda, selüloz, kafein ve benzoik asit karışımını diklorometan veya DCM ve sudaki çözünürlüklerine göre ayıracaksınız.

   Kafein ve benzoik asidin her ikisi de DCM'de çözünür, ancak selüloz değildir. Bu nedenle, bu bölümde, önce karışımın mümkün olduğu kadar çoğunu DCM'de çözecek ve çözünmeyen selülozu filtreleyeceksiniz. Bir sonraki bölümde benzoik asit ve kafein çözeltisi ile çalışmaya devam edeceksiniz ve kuruduktan sonra geri kazanılan selülozun kütlesini ölçeceksiniz.

   • Laboratuvara başlamadan önce laboratuvar önlüğü, koruyucu gözlük ve nitril eldiven giyin. Bu laboratuvarı çeker ocakta gerçekleştireceksiniz. not: DCM oldukça uçucu, toksik ve tahriş edicidir. DCM, dakikalar içinde nitril eldivenlerden geçecektir. Üzerlerinde herhangi bir DCM alırsanız eldivenlerinizi hemen değiştirin.
   • 125 mL'lik bir ayırma hunisini bir halka fikstürüne dik olarak yerleştirin. Musluğun kapalı olduğunu onaylayın ve ardından ayırıcı huninin üstüne bir cam huni yerleştirin.
   • Bir parça filtre kağıdı alın ve üstten yüklemeli bir terazi kullanarak tartın. Laboratuvar not defterinizdeki selüloz satırına filtre kağıdının kütlesini kaydedin.

     Tablo 1: Geri kazanılan bileşiklerin kütlesi

     Bileşik	>Boş kap (g)	Örnek + konteyner (g)	>Bileşik kurtarıldı (g)	Kurtarılan kütle Yüzde
     selüloz
     kafein
     Benzoik asit	-	-
     Başlangıç kütlesi karışım (g)		Kurtarılan kütle karışım (g)		-

     Tablo 1'i indirmek için buraya tıklayın
   • Çeker ocaklarınıza dönün ve filtre kağıdını iki kez ikiye katlayın. Filtre kağıdını cam huniye gelecek şekilde yerleştirin ve kağıdı bir koni şeklinde açın.
   • Terazilere 100 mL'lik bir beher getirin. Karışımın ~ 1.5 g'ını ölçün, kütleyi laboratuvar defterinize kaydedin ve behere dökün.
   • 50 mL'lik bir beheri 'DCM' olarak etiketleyin. Bu kabı ve bir saat camını solvent çeker ocak içine getirin. Behere ~ 40 mL DCM dökün. Beheri saat camıyla örtün ve kapüşonunuza geri götürün.
   • Dereceli bir silindirle 20 mL DCM'yi ölçün ve katı madde kabına dökün. Karışımı bir cam çubukla 1-2 dakika karıştırın ve oluşan topakları parçalayın. Çözünür maddelerin tamamen çözünmesini sağlamak için katıyı iyice karıştırın.
   • Yerine sabitlemek için filtre kağıdını yaklaşık 2 mL DCM ile ıslatmak için bir Pasteur pipeti kullanın.
   • Çözünmeyen malzemenin çözelti içinde süspanse edildiğinden emin olmak için karışımı kısaca karıştırın ve ardından hızla huniye dökün.
   • Beherin içini ~10 mL DCM ile yıkayın. Durulamayı huniye dökün ve beherde katı kalmadığından emin olun. DCM kabını bir saat camı ile örtün ve bir kenara koyun.
   • Çözeltinin ayırıcı huniye damlaması bittiğinde, büyük bir saat camını 'selüloz' olarak etiketleyin ve cam huniyi ayırma hunisinden çıkarın.
   • Filtre kağıdını huniden çıkarın, yırtmamaya veya katıyı dökmemeye dikkat edin ve kağıdı nazikçe saat camının üzerine koyun. Ardından eldivenlerinizi değiştirin.
   • Filtre kağıdının ve selülozun kurumasını sağlamak için saat camını çeker ocakta yoldan çıkarın (1 saat).
2. Asit-baz EkstraksiyonuExpand

   Deneyin bu bölümünde, çözücüler için DCM ve su kullanarak benzoik asit ve kafeini ayıracaksınız. Bu, sıvı-sıvı ekstraksiyonu için iyi bir çözücü çifti yapar çünkü DCM ve su karışmaz ve farklı yoğunluklara sahiptir. Bununla birlikte, kafein ve benzoik asidin her ikisi de suda DCM'den çok daha az çözünür.

   Bu bileşikleri ayırmak için, benzoik asidi suda yüksek oranda çözünür ve DCM'de neredeyse çözünmeyen sodyum benzoata dönüştürmek için benzoik asit ve kafein çözeltisini sodyum hidroksit ile karıştıracaksınız. Kafein çoğunlukla etkilenmeyecektir. Karışım katmanlara çöktüğünde, DCM'de çözünmediği için tüm sodyum benzoat sulu katmanda olacaktır.

   Sulu tabakada az miktarda kafein olacaktır, ancak çoğu DCM'de kalacaktır. Sulu sodyum benzoat katmanını, katı kafeini geri kazanmak için çözücüyü organik katmandan buharlaştıracağınız laboratuvarın son kısmı için tutacaksınız.

   Sodyum hidroksit aşındırıcıdır, bu nedenle onu tutarken ve taşırken dikkatli olun. Güçlü tabanlar, ayırıcı huni bağlantısı ve tıpa gibi buzlu cam yüzeylerin birbirine kaynaşmasına neden olabilir, bu nedenle, buzlu camla temas etmesini önlemek için her zaman uzun saplı bir cam huniden sodyum hidroksit ekleyin.

   • İki adet 100 mL'lik beheri 'sulu katman' ve 'organik katman' olarak etiketleyin ve 50 mL'lik bir beheri '1 M NaOH' olarak etiketleyin.
   • NaOH beherini, bir saat camını ve temiz bir 50 mL dereceli silindiri, tabanların tutulduğu davlumbaza getirin. 40 mL 1 M NaOH ölçün ve kabın içine dökün. Beherin üzerini örtün ve dereceli silindiri ve dereceli silindiri davlumbazınıza geri getirin.
   • Cam huniyi ayırıcı huninin en üstüne geri yerleştirin. 20 mL 1 M NaOH ölçün ve ayırma hunisine dökün.
   • Ayırıcı huni durdurucunun kenarlarına eşit şekilde ince bir vakum yağı tabakası yayın. Fazla gresi temizlemek için laboratuvar mendilleri kullanın ve solüsyonun kirlenmesini önlemek için durdurucunun altındaki gresi çıkarın.
   • Ayırıcı huniyi durdurun, standdan dikkatlice çıkarın ve durdurucuyu yerinde tutarken huniyi ~ 1 dakika boyunca dikey olarak kuvvetlice sallayın.
   • Durdurucuyu yerinde tutmaya devam edin ve huniyi, sapı kaputun içine bakacak şekilde dikkatlice yaklaşık 150 ° ters çevirin. Biriken DCM buharını boşaltmak için vanayı açın. Buhar dışarı çıktıktan sonra vanayı kapatın. Ayırma hunisini bu şekilde yaklaşık 25 kez sallayın ve havalandırın.
   • Ayırıcı huniyi halka fikstürüne dik olarak yerleştirin ve durdurucuyu çıkarın. Organik ve sulu çözelti katmanlara ayrıldığı için rahatsız etmeyin. not: Su, DCM'den daha az yoğundur, bu nedenle sulu tabaka organik tabakanın üstünde olacaktır.
   • Katmanlar ayrıldıktan sonra, organik kabı ayırıcı huninin altına yerleştirin. Ayırma hunisini itmeden musluğu dikkatlice açın ve alt katmanın behere akmasına izin verin. Organik katmanın sonuncusu içinden geçer geçmez musluğu kapatın. not: Organik tabakayı sulu bazın başka bir kısmıyla karıştıracaksınız, bu nedenle DCM'yi geride bırakmaktansa sulu tabakanın bir kısmının buradan geçmesine izin vermek daha iyidir.
   • Toplanan organik katmanı bir kenara koyun ve beher etiketli sulu katmanı ayırıcı huninin altına koyun. Sulu tabakayı behere boşaltmak için vanayı tekrar açın. Huni tamamen boşaldığında musluğu kapatın.
   • Ayırıcı huni bağlantısının içinde kalan gresi temizlemek için bir laboratuvar mendili kullanın ve organik tabakayı cam huni kullanarak içine geri dökün.
   • Kalan 20 mL 1 M NaOH'yi ayırıcı huniye ekleyin.
   • Durdurucuya yeni bir tabaka yağ sürün ve huniye yerleştirin. Ayırma hunisini yaklaşık 25 kez kuvvetlice sallayın ve havalandırın. Not: Bu, geri kazandığınız kafein miktarını azaltacak olsa da, kalan benzoik asidi nötralize ederek organik tabakanın saflığını artıracaksınız.
   • Çözeltiler iyice karıştırıldıktan sonra huniyi dik olarak sabitleyin, durdurucuyu çıkarın ve katmanların ayrılmasını bekleyin.
   • Organik kabı huninin altına yerleştirin ve sulu katmanın geçmesine izin vermeden organik katmandan toplayabildiğiniz kadar toplayın.
   • Sulu tabakayı ilgili behere boşaltın. Sulu tabakayı şimdilik bir kenara koyun ve dikkatlice boş ayırma hunisini davlumbazın içinden çıkarın.
   • Bir tartı teknesinde bir miktar magnezyum sülfat elde edin ve organik katmana az miktarda eklemek için bir spatula kullanın. Beheri, tüm tozun sıvıya temas etmesi için yavaşça döndürün. not: Magnezyum sülfat yarı saydam kümelere dönüşürse, hemen su alır ve daha fazlasını ememez.
   • Beheri döndürdüğünüzde bir kısım beyaz ve toz halinde kalana kadar magnezyum sülfat eklemeye devam edin.
   • Magnezyum sülfatın organik tabakayı 15 ila 20 dakika kurumasına izin verin.
   • Beklerken, 100 mL'lik bir Erlenmeyer şişesinin kütlesini ölçün ve laboratuvar defterinizdeki kafein satırına kaydedin. Ardından, şişeyi 3 uçlu bir kelepçe ile başlığınıza sabitleyin ve şişeye bir cam huni yerleştirin.
   • Organik katman en az 15 dakika kuruduktan sonra, başka bir dairesel filtre kağıdı parçası alın, dörde katlayın ve huniye koyun.
   • Filtre kağıdını DCM ile ıslatmak için temiz bir Pasteur pipeti kullanın. Ardından, organik tabakayı huniye dökün ve beherin içini 1-2 mL DCM ile durulayın. Solüsyonun filtreden tamamen geçmesini bekleyin.
   • Huniyi çıkarın ve şişeyi sıcak bir tabağa koyun. DCM'yi buharlaştırmak için çözeltiyi 40 °C'ye ısıtın ve geride katı kafein bırakın. Bu genellikle yaklaşık 10 dakika sürer.
   • Beklerken kuruyan selülozu kontrol edin. Daha hızlı kurumasına yardımcı olmak için kümeleri nazikçe parçalamak için bir cam çubuk kullanın, ancak filtre kağıdını yırtmamaya dikkat edin.
   • DCM kafeinden tamamen buharlaştıktan sonra, ocak gözünü kapatın ve şişeyi soğumaya bırakın. Görürseniz bir cam çubukla kümeleri parçalayın.
   • Matara ve kafeinin birleşik kütlesini ölçün ve laboratuvar defterinize kaydedin. Laboratuvarın son bölümünde matarayı güvenli bir yerde saklayın.
3. Benzoik Asidin Yeniden ProtonlanmasıExpand

   Laboratuvarın son bölümünde, benzoat anyonunu yeniden protonlamak için hidroklorik asit kullanacaksınız. Hidroklorik asit toksik ve aşındırıcıdır, bu yüzden ona dikkat edin. Benzoik asit suda minimum düzeyde çözünür, bu nedenle çoğu çözeltiden çökelir ve filtrasyon yoluyla toplamanıza izin verir.

   • Büyük bir kabı 3/4 oranında kırılmış buzla doldurun ve buz arasındaki boşlukları dolduracak kadar su ekleyin. Birleştirilmiş sulu tabakaların beherini banyoya yerleştirin.
   • İki adet 10 mL dereceli silindiri '3 M HCl' ve 'deiyonize su' olarak etiketleyin. İlgili dereceli silindire ~ 10 mL deiyonize su ekleyin. Diğer dereceli silindiri asitler için davlumbaza getirin ve yaklaşık 5 mL 3 M HCl elde edin.
   • İki temiz Pasteur pipeti edinin ve bir pipeti 3 M HCl ile doldurun. HCl'yi soğutulmuş sulu çözeltiye her seferinde birkaç damla karıştırın. Çözeltinin hedef pH aralığı olan 1 – 3'e ulaşıp ulaşmadığını kontrol etmek için pH kağıdı kullanın. Hedef pH'a ulaşana kadar bu şekilde 3 M HCl eklemeye devam edin.
   • Solüsyonun buz banyosunda yaklaşık 10 dakika rahatsız edilmeden oturmasına izin verin.
   • 125 mL'lik bir filtre şişesi, bir Büchner hunisi, dairesel filtre kağıdı ve bir kauçuk adaptör kullanarak bir vakum filtreleme kurulumu oluşturun.
   • Filtre kağıdını birkaç damla deiyonize su ile ıslatmak için temiz bir Pasteur pipeti kullanın.
   • Sulu çözelti 10 dakika bekledikten sonra Büchner hunisine dökün ve şişeyi vakumlamak için açın.
   • Deiyonize su silindirini buz banyosuna yerleştirin ve 3 – 5 dakika soğumaya bırakın. Beherde kalan katıyı huniye sıyırmak için bir spatula kullanın.
   • Beheri ~3 mL soğuk suyla durulayın ve içindekileri huniye dökün. Tüm katıların aktarıldığından emin olun.
   • Huniden su damlaması durana kadar vakumu çalışır durumda bırakın. Ardından, vakumu kapatın ve şişenin contasını kırın. Benzoik asidin tamamen kurumasını sağlamak için huniyi boş bir şişeye dik olarak yerleştirin (1 saat).
   • Benzoik asidin kurumasını beklerken, magnezyum sülfatı belirlenmiş bir atık kabına atın, kalan DCM'yi halojenli bir atık kabına dökün ve kullanılmış Pasteur pipetlerini cam atık kabına koyun.
   • Sulu süzüntüyü ve kalan HCl'yi sulu beherde birleştirin. Karışımı ~10 mL deiyonize su ile seyreltin ve sodyum bikarbonat ile yaklaşık pH 7'ye kadar nötralize edin. Sulu atıkları akan musluk suyu ile kanalizasyona akıtın.
   • Cam eşyalarınızın geri kalanını yıkayın ve ekipmanınızı laboratuvarınızın olağan yöntemlerine göre kaldırın, üç bileşiği bir kenara bırakın.
   • Benzoik asit kuruduktan sonra, bir tartı teknesini üstten yüklemeli bir terazide sıfırlayın ve katı maddeyi temiz bir spatula kullanarak tekneye aktarın. Kütleyi laboratuvar not defterinize kaydedin.
   • Selüloz ve kafein kütlelerini, boş kapların kütlelerini kapların ve bileşiklerin birleşik kütlelerinden çıkararak hesaplayın.
   • Bileşiğin üç kütlesini toplayın ve başlangıç kütlesiyle karşılaştırın. not: Toplam, başlangıç kütlesinden büyükse, tarttığınızda bir bileşik kuru değildi. Bileşikleri yeniden tartın ve kütleleri tekrar kontrol edin.
   • Üç kuru kütleye de sahip olduğunuzda, bileşikleri belirlenen atık kabına atın ve kalan cam eşyalarınızı yıkayın. Son olarak, davlumbazınızın zeminini nemli kağıt havlularla temizleyin ve kalan kağıt artıklarını atın.
4. ResultsExpand
   • Her bileşik için geri kazanılan kütlelere dayalı olarak bilinmeyen karışımın bileşimini belirleyin. Bilinmeyen karışımdaki selüloz, kafein ve benzoik asidin kütle yüzdelerini hesaplayın. not: Karışımın gerçek kütle bileşimi %5 selüloz, %47.5 kafein ve %47.5 benzoik asit idi.
   • Başlangıç kütlenize bağlı olarak, numunenizdeki her bir bileşiğin teorik başlangıç kütlesini hesaplayın ve bu değerleri verilerinizle karşılaştırın.

     Tablo 2: Geri kazanılan bileşiklerin yüzde verimi

     bileşik	Başlangıç kütlesi Yüzde	Teorik başlangıç Kütle (g)	Kurtarıldı Kütle (g)	Yüzde verim
     selüloz	5
     kafein	47.5
     Benzoik asit	47.5
     	Başlangıç kütlesi karışım (g)		-	-

     Tablo 2'yi indirmek için buraya tıklayın
   • Bu deneyden bazı yaygın hata kaynakları aşağıda verilmiştir.

     Hata	Hata Kaynağı
     Selüloz kütlesi çok yüksek ve diğer bileşik kütleleri düşük	Kafein ve benzoik asit, laboratuvarın başlangıcında tamamen çözünmemiş ve bunun yerine selüloz için etiketlenmiş filtre kağıdında kalmış olabilir.
     Benzoik asit kütlesi, geri kazanılan kafeine kıyasla düşüktür	Benzoik asit tamamen sodyum benzoata dönüştürülmedi ve DCM'de kafein ve benzoik asit karışımı bıraktı.
     Kafein geri kazanılan kütle düşük	Sulu yıkamalardan kaynaklanan kayıp, özellikle sulu baz sıcaksa
     Düşük benzoik asit kütlesi geri kazanıldı	Sodyum benzoatın eksik protonasyonu, çözelti çok sıcak veya çökelme bozulmuş