纸上层析甲基橙实验

课题纸上层析分离甲基橙和酚酞

一、教学目标

1、知识与技能目标

(1)了解纸上层析分离法的分离原理，应用中学化学课本引进纸上层析实验的意义。

(2)探索做好纸上层析实验的技术关键，掌握纸上层析法的基本操作。

2、过程与方法目标

体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。

3、情感态度与价值观目标

扩展学生的眼界，提高学生的兴趣，认识化学实验在学习和研究化学中的作用。

二、重点、难点

纸上层析的原理，纸上层析法的基本操作。

三、教学准备

实验仪器：大试管（30mm×200mm）（带橡皮塞），移液管（10mL），培养皿（直径8cm），毛细滴管（长 8cm），剪刀，小刀，普通滤纸（中速定性滤纸），大头针，铅笔，小铁钉。

试剂：氨水，正丁醇，乙醇，0.2% 酚酞酒精溶液、0.2%甲基橙水溶液。

四、教学方法

实验法、讲授法，

五、教学过程

[引言] 同学们，今天我们要来接触一种分离混合物的新方法，那就是纸上层析法。纸上层析又称纸色谱法，是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（分配系数）的不同，是混合物各组分随着流动的液体或气体（称流动相），进行反复的吸附或分配作用，使各组分分离的一种分析方法。纸上层析可用于化学性质相近的混合物的分离，特别适于微量物质的分离和鉴别。纸上层析已运用到无机化学，有机化学，生物化学及生理学的定性和定量分析中，尤其是在食品分析，稀土，放射性元素等分离和鉴定方面发挥着重要的作用。下面就让我们一起来学习一下纸上层析的基本原理。

[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），有机溶剂如正丁醇或乙醇（都含有一定比例的水）等为流动相，酚酞、甲基橙混和物或红、蓝墨水混和物为层析试样。把试样点在滤纸的原点位置上，当流动相溶剂在滤纸的毛细管作用下，连续不断地沿着滤纸前进通过原点时，试样中各组分便随着流动相溶剂向前移动，并在流动相和固定相溶剂之间连续发生一次又一次的分配。结果，分配比较大的物质移动速度较快，移动的距离较远；分配比较小的物质移动速度慢，移动的距离较近。这样，便把试样中各组分分开聚集在滤纸的不同位置上。这种分离过程叫展开。因此，流动相溶剂又叫做展开剂。

当分离的物质是有色的，如甲基橙，层析后在滤纸上可以直接看出它的色斑。当分离的是无色的物质，如酚酞，就必须用显色剂使之显色。无色的酚酞可以用氨水使之显红色，所用的氨水就是显色剂。

[实验步骤 ]同学们，本次实验使用一种不同的层析混和物（酚酞和甲基橙混和溶液），两种不同的展开剂，两种不同的展开方法和四种不同规格的滤纸作支持剂，进行对比实验。要注意掌握纸上层析的技术，总结本实验成功的条件，探索改进实验的方法。

（1）准备：取一支带橡皮塞（塞子底端中间切有一条缝隙）的清洁、干燥的大试管（30mm×200mm）。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；纸边要剪齐而无纸毛）。

（2）配制溶液: 氨水的正丁醇饱和溶液，配制法是先用浓氨水配制成2∶8稀氨水（2mL浓氨水∶8m L蒸馏水）40mL，慢慢注入20mL正丁醇中，充分振荡。静置后液体分为两层，上层即氨水的正丁醇饱和溶液。

乙醇与氨水的混和溶液，配制法是用乙醇与1mol/L氨水按体积比2∶1（2mL乙醇∶

1mL 1mol/L氨水）混和。

甲基橙和酚酞混合溶液的配制：取甲基橙试液2mL和酚酞试液2.3mL，置于同一小试管内充分震荡，混混均匀。然后静置澄清备用。

（3）点样：在准备好的长条形滤纸的一端距端边约2 cm处的正中，用铅笔画一个小“×”号表示原点的位置，于此“×”号处用玻璃毛细管点上酚酞和甲基橙的混和溶液试样，点好的试样斑点的直径以不超过0.4cm为宜，使斑点直径扩散在1cm左右，晾干备用。

（4）展开：在橡皮塞下端割一条小缝，把滤纸条的一端夹在缝内。而在沾有样品的滤纸条另一端边缘，横穿一枚大头针。

用移液管量取约10mL氨水的正丁醇饱和溶液，小心地将溶液转移到大试管中（注意：勿使溶液溅到试管上部内壁）。将点好试样的条形滤纸的另一端夹在橡皮塞底端中间的缝隙里，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），塞好橡皮塞。

观察并记录所发生的现象，记录酚酞与甲基橙完全分离开的时间。

（5）显色：取出滤纸条，等滤纸稍干后，喷上饱和的Na2CO3溶液，观察现象。

2、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酚酞和甲基橙的混和溶液，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。

用移液管量取约10mL氨水的正丁醇饱和溶液，10mL乙醇与氨水的混合溶液（氨是显色剂）、10mL氨水注入直径为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。

静置，观察并记录所发生的现象，记录观察到的现象和酚酞与甲基橙完全分离的时间。

（4）显色：待黄环半径扩散到滤纸半径的1/2时，取下滤纸，拔出细纸芯。等滤纸稍干后，喷上饱和的Na2CO3溶液，观察现象。

[注意事项] 我们在根据以上实验步骤完成实验的同时要特别注意以下几点，只有这样才能更好的完成今天的任务，同学们要养成一种对待科学认真严谨的好习惯。

（1）点样时毛细管应足够细，不能用滴管代替，尽量用小的点样管。最好用1μL 的点样管，这样点的斑点较小，展开的色谱图分离度好，颜色分明。

（2）样品溶液的含水量越小越好，若含水量较大，点样斑点扩散大。样品较稀时应进行浓缩后点样，若不能浓缩，可以重叠点样，但必须等前次的溶剂全部挥发

后再进行点样。

（3）样品应均匀分布。点样位置距层析纸一端2~3cm，在一张层析纸上同时点多个样时，或与标准进行对照时，点间距应在2~3cm。

六、教学小结

通过今天对纸上层析分离甲基橙和酚酞实验的学习，希望同学们能够掌握纸上层析分离法的原理和操作技术，认识分离法的多样性，体会分离技术的发展对促进化学学科发展的重要意义。

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