Разделяне на цветовете чрез хроматография - 1,2,3 цвята! Научни експерименти и магазин

Ние ви предлагаме с това преживяване да тръгнете да търсите багрилата, които съставляват мастилата на вашите маркери. Ще откриете, че цветовата палитра на филцовата кутия може да бъде постигната с ограничен брой багрила. За това ще използвате проста версия на хроматографската техника, която се използва широко в биологията и химията, за да отделите съставните части, присъстващи в смесите. Принципът се състои в отлагане на мастило върху твърда абсорбираща подложка и предизвикване на "издигане" на течността чрез капилярно действие през това отлагане. Ако мастилото е съставено от смес от няколко багрила, те се улавят с различни скорости в зависимост от афинитета им към твърдата подложка и разтворимостта им в течността. Те се намират след определено време, повече или по-малко от първоначалния им депозит и могат да бъдат идентифицирани по техния собствен цвят.

Принципът на експеримента е прост, но резултатите зависят от много параметри, като например избора на течност (вода, солена вода, оцет и др.) Или на твърдата подложка (кафе филтър, хартиена кърпа, кърпичка, хартиено петно и т.н. .). И както ви показваме тук с примера на кутия с 12 маркера, обикновено има няколко стъпки, преди да можете да заключите. Тъй като не всички производители на флумастери използват едни и същи рецепти, най-вероятно ще трябва да разработите свой собствен експериментален протокол за анализ на мастилата във вашите маркери.

Забележки: тази страница е по същество описателна и няма да обясняваме ефектите от такава течност или такава твърда подложка върху миграциите на багрилата. Обърнете внимание и на цветопредаването на снимките (и на екрана), не винаги вярно на това, което можете да видите с очите си !

Кутия с маркери на водна основа (минимум десет, за да има достатъчно различни цветове)
Ножица
Пластмасови чаши
Филтри за избелено кафе (не "неизбелени")
Хартиени кърпи
Тъкани
бял оцет
Вода
Сол
По избор: попивателна хартия (налична в някои магазини за канцеларски материали)

Стъпка 1: изрежете лента във филтър за кафе, която (първоначално) ще представлява твърдата абсорбираща подложка за експеримента.
Стъпка 2: направете цветна линия на тази лента на около 2 см от тесния край на лентата (тази, която ще се накисне в течността) и оцветете кръг със същия филц в другия край ("контролен" кръг, който ще не се намокри).
Стъпка 3: изсипете малко течност в чашата (най-много един см). Можем да поставим тънък предмет (молив, дървена пръчка и др.) Върху него, върху който да държим лентата за филтър за кафе.
Стъпка 4: Накиснете тесния край на лентата за филтър за кафе. Цветната точка не трябва да попива директно в течността: ако стане оцветена, трябва да се смени и експериментът да се повтори.
Стъпка 5: оставете течността да се надигне чрез капилярно действие във филтъра и изчакайте, докато около две трети от филтъра се намокри (това отнема няколко минути).
Стъпка 6: Извадете филтъра от течността и го поставете за сушене върху чист лист хартия. Необходимо е да се изчака пълното изсъхване на филтъра, за да се анализират получените резултати.

Този протокол ще се повтори за всеки филц, който искате да анализирате.

Забележка: тъй като "теглото" на багрилата не играе роля в този експеримент, резултатите ще бъдат еднакви, ако филтрите са поставени плоски или дори течността мигрира надолу.

Ето какво получихме с 7-минутно накисване в чешмяна вода за начало. 12-те ленти за филтър за кафе са изрязани от същия филтър.

Боите, съставляващи мастилата на маркерите, са се преместили на няколко сантиметра от местата им за отлагане. Наблюдавайки получените цветни петна, виждаме, че мастилата на някои маркери са съставени от смес от багрила. Това е случаят тук за много черни, кафяви, лилави, тъмносини, тъмнозелени и светлозелени нюанси (за да говорим за цветовете на маркерите използваме тук обичайните имена, дори ако те не винаги съответстват на термините, използвани в колориметрия). Другите филцове, от друга страна, изглежда се състоят само от една боя. Такъв е случаят с маркери за плът, розов, червен, оранжев, жълт и светло син цвят. Докато някои багрила са лесно разпознаваеми (CYAN, намерен в мастилото с черни, кафяви, тъмносини и светлосини, тъмнозелени и светлозелени маркери), е трудно да се определи точния брой. Например, виждаме за тъмнозеления филц три различни цвята, от "отдолу" до "отгоре" на ЖЪЛТ, ЗЕЛЕН и ЦИАН, сякаш разделянето на ЖЪЛТ и ЦИАН багрила не е било завършено (ЗЕЛЕНОТО може да бъде получено чрез смес на пигменти или оцветители ЖЪЛТ и ЦИАН).

Също така забелязваме значителни деформации във фронта на миграцията на багрилото в рамките на една лента за филтър за кафе (погледнете по-специално краищата на филтрите), свързани с неправилната структура на филтърните влакна.

Тестове на различни течности

Опитахме се да отделим багрилата по-добре, като сменихме течността. За това сравнихме хроматографиите на нашето черно мастило, получени чрез накисване на ленти за филтриране на кафе за 7 минути във вода, солена вода, вода, смесена със сода за хляб и бял оцет (чист).

Виждаме, че когато течността не е само вода, багрилата се разпространяват на много по-големи разстояния, което ги прави по-лесни за наблюдение. За солена вода и вода със сода за хляб вече не се вижда ЧЕРНИЯ цвят и две зони, MAGENTA-ORANGÉ и CYAN се простират върху почти целия филтър (над 6 см). В случая с оцет има CYAN зона и RED-MAGENTA зона, разделени от малка ЖЪЛТА зона (не много видима на снимката), което предполага, че черното мастило би било съставено от три багрила RED-MAGENTA, ЖЪЛТ и CYAN. Ще се отбележи, че с оцета, „дъното“ на зоната ЧЕРВЕНО-МАГЕНТА съответства на първоначалното отлагане на мастило, следователно на багрила, които не са (или почти не) се движат.

Хроматографиите на нашите 12 филцове (подредени в същия ред, както по-горе), извършени със солена вода, са представени на снимката отсреща. Влиянието на концентрацията на сол върху резултатите е обсъдено тук .

Вече е ясно, че зелените мастила са получени чрез смесване на ЖЪЛТ и ЦИАН багрила (с малко повече ЦИАН от ЖЪЛТ за тъмнозеления филц) и сините мастила чрез смесване на ЦИАН и МАГЕНТА багрила (почти само ЖЪЛТ)., повече MAGENTA от CYAN за лилаво). Жълтото мастило изглежда чисто, съставено от едно ЖЪЛТО багрило (откриваме факта, че това е основен цвят).

Ситуацията е по-объркана за останалите маркери. За телесни, розови, червени и оранжеви маркери CYAN багрилото отсъства, но се наблюдават всички нюанси, вариращи от ЖЪЛТ до ЧЕРВЕН чрез MAGENTA. Кафявите и черните мастила показват най-голямо разнообразие от цветове, с ОРАНЖЕВ, ЧЕРВЕН-МАГЕНТА и ЦИАН.

Чрез сравняване на хроматографиите на зеления и синия филц можем да видим, че има силно припокриване между миграционните зони на ЖЪЛТА и МАГЕНТА багрила (забележка: това сравнение е сложно с лентите за филтри за кафе, както обсъждаме тук). Следователно тези две багрила няма да бъдат ефективно разделени от солена вода, ако са смесени в мастилата на определени маркери. Съгласно правилата за смесване на цветни материали, ние знаем, че е възможно да се получи ЧЕРВЕНО И ОРАНЖЕВО чрез смесване на ЖЪЛТ и МАГЕНТА. Следователно можем да се чудим дали цветовете, вариращи от ЖЪЛТ до ЧЕРВЕН, които се появяват на хроматографиите на определени маркери, не са смеси от ЖЪЛТО и МАГЕНТА багрила.

Но като заменим солената вода с оцет (вижте снимката отсреща), виждаме, че има 5 различни багрила, а не 3, които съставляват мастилата на нашите маркери. В допълнение към оцветителите ЖЪЛТ, CYAN и MAGENTA, идентифицирани преди това със солена вода, има оцветители RED-MAGENTA и ORANGE. По този начин нашите 12 маркера ще имат следния състав: плът = ОРАНЖЕВ; розово = ЧЕРВЕНО-МАГЕНТА + МАГЕНТА; червено = ЧЕРВЕНО-МАГЕНТА + ЖЪЛТ; оранжево = ОРАНЖЕВ; жълт = ЖЪЛТ; светло зелено и тъмно зелено = ЖЪЛТ + ЦИАН; светло синьо, тъмно синьо и лилаво = CYAN + MAGENTA; кафяво и черно = ЧЕРВЕНО-МАГЕНТА + ЖЪЛТ + ЦИАН (с повече ЖЪЛТ и по-малко ЦИАН в кафяво, отколкото в черно).

Забележително нещо с оцет: същата боя може да се намери горе-долу далеч от линията на депозит! Това е особено случаят с CYAN, който е далеч от депозитната линия, когато е свързан с ЖЪЛТ (зелени мастила) и е близо до депозитната линия, когато е свързан с MAGENTA (сини мастила).

Тестове на различни абсорбиращи твърди опори

Също така тествахме различни абсорбиращи среди, напоени със солена вода: филтър за кафе, хартиена кърпа, кърпичка и попиваща хартия. Времето за накисване е много различно от една опора до друга (до повече от 30 минути с лента от тъкан), но преди всичко някои опори показват повече цветове от други. Наличието на три багрила в черното мастило е ясно видимо с тъканта. Попиващата хартия показва същото нещо, с добавяне на по-добро разделяне между багрилата RED-MAGENTA и CYAN. .

В следващия пример хроматографиите на нашите 12 филцове бяха извършени наведнъж върху попиваща хартия: дъното на хартията беше накиснато за 12 минути в кутия с плоско дъно, съдържаща подсолена вода. Намираме същите 5 оцветявания, както при филтрите за оцет и кафе (не винаги в същия ред!). Трябва да се отбележи, че зоната на миграция на багрилото RED-MAGENTA частично се припокрива с тази на ЖЪЛТОТО багрило, което може да обясни ЖЪЛТО-ОРАНЖЕВИЯ оттенък, наблюдаван за червеното, кафявото и черното мастило.

По този начин установихме, използвайки различни течности и различни твърди подложки, че мастилата на нашите маркери са съставени от 5 багрила. Сред тези багрила откриваме трите основни цвята на субтрактивния синтез CYAN, MAGENTA и ЖЪЛТ, които по принцип биха били достатъчни за получаване на всички останали чрез смесване, но не само. Изглежда, че производителят на нашите маркери също е използвал ОРАНЖЕВИ и ЧЕРВЕНО-МАГЕНТНИ багрила. При други марки прозорци резултатите може да са различни, както е показано на следващата снимка, където ситуацията е още по-сложна.

Важно е да се отбележи, че ако мастилата не показват нови оцветявания чрез хроматография, никога не можем да бъдем сигурни, че те наистина са „чисти“ (освен ако не е един от трите основни цвята CYAN, MAGENTA и ЖЪЛТ, които не могат да бъдат получени чрез смесване други цветове): изборът на абсорбиращата твърда подложка и течността може да не позволи тяхното разлагане.

Възможно е също да се използва хроматография като техника на художествено творчество. Например, ако искате да направите „хроматографски цветя“, всичко, което трябва да направите, е да изрежете диск от филтър за кафе, да нарисувате точки или линии с различни цветове по повърхността му, оставяйки централната зона бяла, върху която пускате капки вода (осолена в нашия случай, за да "разнесе" цветовете). Стъкло може да се използва като опора за поставяне на диска, а парче пластмасова слама (трябва да запушите/деблокирате края на сламата, за да задържите/освободите течността) ще контролира отлагането на капки вода. Всяко петно от мастило се разгражда от миграцията на вода от центъра към периферията на диска, изчертавайки венчелистчетата на цвете. От предишните резултати, по-тъмните цветове, обикновено съставени от няколко багрила, ще бъдат тези, които дават най-ефектните резултати. След като изсъхне, този диск може да се използва за създаване на по-сложни предмети (букет цветя и др.).