Über dieses Experiment
Ein Erpresserbrief wurde mit schwarzer Tinte geschrieben, und vier Verdächtige besitzen jeweils einen anderen schwarzen Stift. Die meisten Tinten sind Gemische aus mehreren Farbstoffen, die sich durch Papierchromatografie trennen lassen. Ein Lösungsmittel durchtränkt das Papier und nimmt die einzelnen Farbstoffe mit; Farbstoffe, die weniger stark am Papier haften und sich besser lösen, wandern weiter. Trage den Brief und die Tinte der vier Stifte auf einer mit Bleistift gezogenen Startlinie auf, lass das Lösungsmittel durch das Papier laufen, Wasser oder Ethanol, und miss die Rf-Werte, um den Stift zu ermitteln, mit dem der Brief geschrieben wurde.
Lernziele
- Beschreibe, wie man die Papierchromatografie aufbaut, und erkläre jede Vorsichtsmaßnahme.
- Erkläre die Trennung anhand der Löslichkeit im Lösungsmittel und der Anziehung zum Papier.
- Berechne die Rf-Werte anhand der gemessenen Strecken.
- Nutze ein Chromatogramm, um die Bestandteile eines Gemischs zu bestimmen und unbekannte Proben zuzuordnen.
- Erkläre, warum das Lösungsmittel das Ergebnis beeinflusst.
Anleitung
- 1Stelle vor dem Durchlauf eine Vermutung an: Bleibt jede schwarze Tinte ein einzelner Fleck oder spaltet sie sich auf?
- 2Starte den Versuch mit Wasser als Lösungsmittel. Beobachte die Laufmittelfront. Steigt sie mit gleichbleibender Geschwindigkeit?
- 3Wenn der Lauf beendet ist, zähle die Flecken in jeder Spur. Welche Tinten sind Mischungen?
- 4Tippe auf die Flecken, um sie zu messen. Notiere die Strecke, die jeder Fleck und die Laufmittelfront zurückgelegt haben, und berechne den Rf-Wert.
- 5Entscheide, welcher Stift Notiz X geschrieben hat, und wähle ihn aus. Begründe deine Entscheidung anhand der Rf-Werte, nicht nur anhand der Farben.
- 6Wiederhole den Lauf mit Ethanol. Welcher Farbstoff wandert jetzt am weitesten? Warum ändert sich die Reihenfolge?
- 7Aktiviere den Fehler: Das Laufmittel steht über der Startlinie. Was passiert mit den Flecken?
Das Modell
Annahmen
- Die Rf-Werte dienen der Veranschaulichung und wurden so gewählt, dass sich die Stoffe gut trennen lassen. In der Realität hängen die Werte vom Papier, der Temperatur und dem genauen Laufmittel ab.
- Jeder Farbstoff behält auf dem ganzen Weg über das Papier denselben Rf-Wert. Die Flecken breiten sich beim Wandern aus, wie auf echtem Papier.
- Die Startlinie wird mit Bleistift gezeichnet, der sich nicht auflöst. Der Lauf endet, wenn die Front 1 cm vom oberen Rand entfernt ist.
- Wenn das Laufmittel die Startlinie bedeckt, lösen sich die Farbstoffe im Laufmittel im Gefäß, statt aufzusteigen.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Ein Fleck bewegt sich 4,2 cm, während die Laufmittelfront 10,5 cm zurücklegt. Wie groß ist sein Rf-Wert?
- Q2Warum wird die Startlinie mit Bleistift und nicht mit Tinte gezogen?
- Q3Warum muss der Lösungsmittelstand unterhalb der Startlinie liegen?
- Q4Ein Stoff bleibt in Wasser auf der Startlinie. Vermute, woran das liegt und was du ändern könntest, damit er sich bewegt.
- Q5Warum wird während des Laufs oft ein Deckel auf das Gefäß gelegt?
Häufig gestellte Fragen
Warum vergleicht man Rf-Werte statt nur die Farben?
Verschiedene Farbstoffe können sehr ähnliche Farben haben. Zwei Farbstoffe sind wahrscheinlich nur dann derselbe Stoff, wenn sie im selben Laufmittel denselben Rf-Wert haben, idealerweise in mehr als einem Laufmittel.
Was sind die stationäre und die mobile Phase?
Die stationäre Phase ist das Papier (genauer gesagt das Wasser, das in den Zellulosefasern gebunden ist). Die mobile Phase ist das Laufmittel, das darin nach oben steigt. Jeder Stoff verteilt sich zwischen den beiden Phasen, und dieses Gleichgewicht bestimmt seinen Rf-Wert.
Kann ein reiner Stoff mehr als einen Fleck ergeben?
Nein. Ein reiner Stoff ergibt in jedem Lösungsmittel einen einzelnen Fleck. Mehr als ein Fleck bedeutet, dass es sich um ein Gemisch handelt. Allerdings können zwei Stoffe zufällig denselben Fleck ergeben, sodass ein einzelner Fleck die Reinheit nicht beweist.