用纸层析法分离铁离子和铜离子

用纸层析法分离铁离子和铜离子
一、实验的目标
本课题的基本要求是:①了解纸层析法(又称纸色谱法)的基本原理。

②理解利用氨水使Fe3+、Cu2+显色的原理。

③熟悉用纸层析法分离溶液中Fe3+ 和Cu2+ 的操作方法和步骤。

④通过用纸层析法进行微量物质的分离,来加深对纸层析法的认识.⑤培养学生细致,认真的科学态度.
二、实验原理
纸上层析是用滤纸作为支持剂（载体）的一种色层分析法，
这种方法的基本原理一般认为主要是利用混和物中各组分在流动
相和固定相间的分配比的不同而使之分离。

在本实验中，以滤纸
上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸附20％左右的水），有机
溶剂丙酮为流动相，Cu2＋和Fe3＋为层析试样。

将含有Cu2＋和Fe3＋
的溶液涂在滤纸一端，并在这一端用丙酮作展开剂，在滤纸的毛细作用下，展开剂携带待分离的物质沿滤纸纤维向上移动。

由于Cu2＋和Fe3＋的移动速度不同，一段时间后，Cu2＋和Fe3＋距起点的距离会不同，从而达到分离的目的。

三、实验操作要点及主要实验现象
1．操作要点：
(1).装配仪器:取一支清洁、干燥的大试管（30mm×200mm），配一个合适的橡皮塞。

在橡皮塞的底部用小刀切开一条缝，插入小半段回形针，用来夹持层析的滤纸条。

(2)裁纸：以层析专用滤纸为好。

若无层析滤纸，也可选取质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替。

配合大试管的内径和管长，裁取一长条滤纸，纸条的宽度比试管的内径略窄（约
24mm）；长度按塞子底端到近试管底的距离（约180mm）。

（裁取时，要求滤纸的纸纹均匀一致而且没有斜纹；纸面要清洁而平整）。

（3）点样：点层析试样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。

将饱和FeCl3和CuSO4混合液按1∶1的体积比配成溶液。

用毛细管吸取样品溶液，在离滤纸条一端2 cm处点一直径为0.3-0．5 mm左右的斑点。

注意斑点尽可能小。

如果色斑颜色很浅，待溶液挥发后，在原处重复点样。

重复点样5～10次后晾干备用。

要求留下斑点的直径保持在0.5厘米以内。

（4）展开：另取一支试管，加入9mL丙酮和1mL6mol/L盐酸，混合均匀，作为展开剂。

用移液管吸取后小心地注在大试管的底部，注意不要沾湿试管壁。

将点好试样的条形滤纸的另一端夹在橡皮塞底端中间的回形针里，然后小心地将滤纸条伸入盛有展开剂的大试管中，塞上橡皮塞，使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁（否则会造成展开剂不按水平线平行上升，影响展开效果）；滤纸条的下端浸入溶液液面下约1cm（勿使试样斑点浸入溶液之中）。

塞紧橡皮塞。

展开剂借助毛细作用逐渐向上移动，样品中各组分因向上移动速度不同而随之展开。

为操作方便，此实验可用小烧杯代替大试管。

用铁丝横穿过滤纸，架在烧杯上方。

调节完滤纸高度后，盖上培养皿形成气室。

(5)显色：FeCl3和CuSO4混合液经展开后得到不同颜色的色斑。

为使观察效果更明显，采用氨熏显色。

取出滤纸条，放在浓氨水的瓶口上用氨气熏，即见滤纸条上端出现红棕色，这是Fe3+离子跟氨水反应生成的Fe(OH)3的颜色。

在滤纸条上红棕色的下方出现深蓝色，这是Cu2+离子跟氨反应生成的铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+的颜色。

显色结果图所示。

由于Fe3+的展开速度比Cu2+快，它们的富集地区就分开了，达到铜离子和铁离子分离的目的。

2、实验现象：
（1）层析过程中的实验现象：（2）氨熏后的实验现象：
四、实验注意事项
1、为防止水解，饱和FeCl3和CuSO4可加少量HCl或H2SO4酸化，不影响实验效果。

2、滤纸吸水性很强，点样操作要求迅速。

等到滤纸完全干燥以后才能再次点样。

建议在滤
纸下方距离底边2cm处画出混合液细线代替点样。

3、氨熏需在通风实验室内进行, 氨熏时间长，Cu2＋显色明显。

4、层析速度开始较快，后逐渐减慢，大约7～8分钟即可分离完全。

拓展课题1－2
菠菜的叶绿体中色素的提取和分离
1影响叶绿体色素层析实验效果主要有以下几个因素：
①取材，材料中叶绿体色素的含量高低和取材的量；②提取溶剂的选择，一个合适的提取剂，不仅要考虑提取效果，而且还要经济节约、操作容易以及污染程度小；③滤纸，选择一种适于观察而且又操作容易的滤纸处理方法；④层析剂，寻找一种有利于色素迅速扩散的层析剂。

按书本提示进行实验，但实验效果不理想，原因是胡萝卜素及叶黄素含量低、色带浅。

我认为提取溶剂的选择是最关键的步骤，即如何提高提取液中各色素含量是本实验的关键。

一般情况下，各种植物叶片中的叶绿体色素总含量略有不同，但各种成分所占比例几乎是差不多的，叶绿素与类胡萝卜素的分子比例约为3：1，倘若改变提取溶液成分使黄色素含量提高，层析的效果将大大提高。

2材料方法
材料
选择颜色为深绿色菠菜叶片若干在阴暗处阴干，待叶片水分失去一半左右，去掉粗大叶脉，称取5ｇ。

方法（一）利用圆形滤纸进行层析（纵向展开）
(1)提取色素：不加提取溶剂直接研磨，待研磨充分后加入乙醚：丙酮（2：1）混合液3ｍＬ作提取液，过滤。

所得墨绿色溶液即为叶绿体色素提取液。

（2）点样：取一张选好的滤纸，在滤纸下方距离底边2cm处画出色素滤液液细线。

划线时可用载玻片在玻璃片上推（不能拉）出一个薄层，然后将滤纸需划线处对折，在玻璃片的薄层上蘸一下，吹干。

重复3－5次，可得均匀、齐细的色素细线。

（3）展开：取一支试管，加入9mL乙醚和1mL丙酮，混合均匀，作为展开剂。

用移液
管吸取后小心地注在大试管的底部，注意不要沾湿试管壁。

将点好试样的条形滤纸小心伸入盛有展开剂的大试管中，塞上橡皮塞，使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁；滤纸条的下端浸入溶液液面下约1cm。

方法（二）利用圆形滤纸进行层析（环形展开或径向展开）
（1）准备：选好所需规格的圆形滤纸，滤纸的直径应比所用的培养皿（或其它浅皿）的直径略大。

再用宽1cm左右的滤纸条卷成直径为0.15—0.2cm的滤纸芯。

（2）点样：取一张选好的（直径约9cm）圆形滤纸，在圆心位置上用玻璃毛细管点上色素滤液，点好的试样斑点直径约0.5cm，晾干。

（3）展开：在试样斑点的中心位置上用小铁钉穿一个小圆孔，小圆孔的直径约0.15—0.2 cm。

取一段长约1.5cm的滤纸芯，垂直插入小圆孔中，使滤纸芯的上端稍冒出滤纸平面。

量取约9mL乙醚和1mL丙酮，注入直径为8 cm的培养皿中，将准备好的圆形滤纸盖在培养皿上，使纸芯下端浸入展开剂中，再罩上培养皿盖。

3讨论
本实验的关键在于获得高浓度的叶绿体色素。

从叶绿体色素的种类和含量来分析，选择不同的植物对实验效果影响较小。

但从研磨难易程度上考虑，则应选择菠菜、青菜的肉质化叶片。

新鲜叶片含水量相当高，约70%。

这样，一方面在同质量条件下降低了叶绿体色素实际含量；另一方面还可能稀释提取溶剂，降低提取效率。

因而需将材料进行初步处理，在阴暗处阴干，而当叶片失水约一半时进行实验，操作和效果都十分令人满意。

书本在研磨过程中加2ｍＬ丙酮，目的是为了提取研磨出来的叶绿体色素，但在实际操作过程中，这2ｍＬ丙酮大部分发挥发掉了，药品损失，污染空气。

为减少污染，待研磨充分后加入乙醚：丙酮（2：1）混合液3ｍＬ作提取液，丙酮亦可用乙醇代替，但层析效果中的绿色素部分颜色略淡。

乙醚有利于黄色素的提取。

为了提高黄色素含量，而采用乙醚。

但单一用乙醚，叶绿素含量不高。

如果采用乙醚：丙酮为2：1的混合液提取，则能取得令人满意的效果。