1、有关墨水染料的层析实验一、实验原理 ：大家知道要分析一种混合物内有哪几种纯组份，并不是一件简单的事情。尤其是分析有机化合物的混合物(例如,染料、抗菌素等 )，其中的各个纯组份的性质极为相近，分析一个样品往往要花很长的时间。后来，有了色层分析法分析起来就简便多了。色层分析法是在一种载体(通常是固体)上进行混合物分离和分析的方法。混合物(一般是液体)随展开液流经载体，就可以被分离成各种纯组份。而分析每一个纯组份，显然比分析混合物要简单得多，所以色层分析法可以提高分析的准确性和灵敏度。有时可以直接根据载体上出现的各种纯组份的颜色，来确定混合物中含有哪些物质。本世纪初俄国植物学家 M.Tswett 发
2、现并使用这一技术证明了植物的叶子中不仅有叶绿素还含有其它色素。现在层析法已成为生物化学、分子生物学及其它学科领域有效的分离分析工具之一。层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的技术。所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；另一是流动相，即可以流动的物质，如水和各种溶媒。当待分离的混合物随溶媒（流动相）通过固定相时，由于各组份的理化性质（如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配系数等）存在差异，与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能力不同，在两相中的分配（含量对比）不同，而且随溶媒向前移动，各组份不断地在两相中进行再分配。与固定相相互
3、作用力越弱的组份，随流动相移动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移动速度越慢。分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。按层析过程的机理分类：1、吸附层析：利用吸附剂表面对不同组分吸附性能的差异，达到分离鉴定的目的。2、分配层析：利用不同组分在流动相和固定相之间的分配系数不同，使之分离。3、离子交换层析：利用不同组分对离子交换剂亲和力的不同。4、凝胶层析：利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。按操作形式不同分类：1、柱层析：将固定相装于柱内，使样品沿一个方向移动而达到分离。2、纸层析：用滤纸做液体的载体，点样
4、后，用流动相展开，以达到分离鉴定的目的。3、薄层层析：将适当粒度的吸附剂铺成薄层，以纸层析类似的方法进行物质的分离和鉴定。进行色层分析需要有吸附剂(如氧化铝、氧化硅等) ，还要把吸附剂装在吸附柱上，操作就比较复杂一些。这里介绍用粉笔、pH 试纸来模拟色层分析法，既简便又有趣。二、实验用品 ： 中性笔中的墨水、普通蓝（红）墨水 培养皿 白粉笔 pH 试纸 细玻璃棒 酒精(质量分数 95%以上) 三、实验步骤 ：1检验中性笔的墨水中是单一染料还是多种染料以及相关染料的酸碱性取一支粉笔，在距离粗的一头 1 厘米的地方用中性笔点上一点蓝（红）墨水， 点完后，蓝（红）墨水点的直径约为 1 毫米。在培养皿
5、内加酒精作展开液，液面高度保持在 0.5 厘米左右。然后把粉笔的大头朝下，竖立在酒精中，但酒精的液面不可与蓝（红）墨水点接触。将粉笔换成 pH 试纸再重复上述操作。2检验普通蓝（红）墨水中是单一染料还是多种染料以及相关染料的酸碱性再取一支粉笔，在粗的一头用细玻璃棒点上一点普通蓝（红）墨水(位置和中性笔的墨水点相同) ，然后把它竖立在酒精中，将粉笔换成 pH 试纸再重复上述操作。三、实验现象及结论 ：1、实验一中可以看到，不久，酒精就在粉笔上慢慢上升，随着酒精向上扩散，中性笔的蓝（红）墨水也在粉笔上向上移动。最后，可以看到粉笔上半部的墨水是浅蓝（红）色的，粉笔下半部的墨水是深蓝（红）色的。说明在
6、中性笔的蓝（红）墨水中存在着两种染料。用 pH 试纸再进行试验以后，发现蓝色中性笔墨水在试纸的上半部是浅红色，下半部为深红色，红色则上半部为橙色，下半部为红色，说明所用染料均为酸性。2、实验二中可以看到，不久，酒精就在粉笔上慢慢上升，随着酒精向上扩散，普通蓝（红）墨水也在粉笔上向上移动。最后，可以看到粉笔上半部的墨水是浅蓝（红）色的，粉笔下半部的墨水是深蓝（红）色的。说明在普通蓝（红）墨水中存在着两种染料。用 pH 试纸再进行试验以后，发现普通蓝墨水在试纸的上半部是浅红色，下半部为深红色，红墨水则上半部为橙色，下半部为红色，说明所用染料均为酸性。四、实验说明 ：1、粉笔化学性质稳定（是由石膏制
7、成的，其化学成分为硫酸钙。硫酸钙性能稳定，没有毒性，有清凉解热、生津止渴的作用。中医曾用石膏煎服来治疗疾病。） 、价格低廉、有良好的吸附性能,在化学实验中可以作反应物载体、填充物、反应容器或外壳、层析支持剂。2、实验一、二是利用混合物各组分在流动相和固定相两种不同溶剂中的分配系数差异，将它们分离开。在层析过程中，当层析液在毛细拉力作用下，上升流经色素点时，滤液细线上的色素就相继融入层析液，随着层析液上升，并发生分配，即有一部分色素从层析液分配溶解到固定相中，直到平衡。由于分配系数的不同，与分子大小有关，那些分配系数大的色素分子，随层析液向上移动得快，形成的色素带集中在粉笔的上部；而分配系数小的
8、色素分子，随层析向上移动得慢，形成的色素带集中在粉笔的下面。3、经过对多支不同品牌中性笔的研究，发现并非每支笔都是用的多种染料，很多笔其实是单一染料。经过查找资料，发现蓝墨水主要原料为可溶性的蓝色染料，加阿拉伯胶及防腐剂，但由于是可溶性的蓝色染料，日久易褪色，为此，应加入鞣酸或没食子酸(或两者均加)与硫酸亚铁，使之生成无色可溶于水的鞣酸亚铁或无色的没食子酸亚铁。它们在与空气接触时被氧化，而生成黑色或蓝黑色的高级络合物沉淀，因而使墨水颜色持久。故与 pH 试纸作用时，显示为酸性。而通常制造红墨水的有机染料有几种：墨水红、一品红、酸性大红 G，这些东西都是很不稳定的，因此红墨水还要加入甘油、酒精、
9、甲醛、树胶及抗氧化剂，即便如此，红墨水还是很不稳定的，因此我们的档案管理上规定：不允许红墨水书写的资料存档 （Pr 代表苯环） 墨水红：1-OH-2-(H3COCHN-Pr-N=N)-8乙酰氨基3,6-萘二磺酸钠 酸性大红：1PrN=NPr（对位）NN2OH6，8萘二磺酸钠4、也可利用粉笔对很多其他实验进行改进，如人教版高中生物全一册“实验四叶绿体色素的提取和分离”实验。具体操作为取些绿叶(可以用绿叶蔬菜，例如菠菜，或者用绿色树叶)放在研钵中捣碎。把绿叶的汁和碎末涂在粉笔下端距离粗的一头 l 厘米的地方(最好涂得多一点)。将酒精放在培养皿内，液面的高度保持在 0.5 厘米左右。然后，将粉笔粗的一头竖立在培养皿内的混合溶液中。不久可以看到绿叶中的色素慢慢向上扩散。最后，粉笔上出现了四种颜色，从上往下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色、绿色，说明绿叶的色素中含有胡萝卜素、叶黄素和叶绿素 a、叶绿素 b。
