關於此實驗
一張勒索信是用黑色墨水寫的，四名嫌疑人各自有一支不同的黑色鋼筆。大多數墨水是由幾種染料混合而成，可以用紙色層分析法將它們分離。溶劑滲入紙中，並帶著每種染料一起移動；較不容易附著在紙上、且更容易溶於溶劑的染料會移動得更遠。在鉛筆畫出的基線上點上信件墨水和四支鋼筆的墨水，將紙放入水或乙醇中展開。測量 Rf 值，找出寫這封信的鋼筆。
學習目標
- 描述如何設置紙色層分析實驗，並解釋每項注意事項
- 從染料在溶劑中的溶解度以及染料對紙的吸引力這兩個方面解釋分離過程
- 根據測量的距離計算 Rf 值
- 利用色層分析圖辨認混合物的成分，並比對未知樣品
- 解釋為什麼溶劑會影響結果
使用方法
- 1實驗開始前先預測：每種黑色墨水會保持為一個斑點，還是會分離成多個斑點？
- 2選擇水作為溶劑並按下「執行」。觀察溶劑前緣，它上升的速度穩定嗎？
- 3實驗結束後，數一數每條泳道中的斑點。哪些墨水是混合物？
- 4點選斑點進行測量。記錄每個斑點和溶劑前緣移動的距離，並計算 Rf 值。
- 5判斷是哪支筆寫了便條 X，並選擇它。用 Rf 值，而不只是顏色，來說明你的依據。
- 6用乙醇重複實驗。這次哪種染料移動得最遠？順序為什麼會改變？
- 7開啟錯誤設定：溶劑高於基線。斑點會發生什麼變化？
模型
假設
- 這些 Rf 值僅供示意，並經過選擇以達到良好的分離效果。實際數值取決於紙張、溫度和溶劑的確切成分。
- 每種染料在紙上升的過程中始終保持相同的 Rf 值。斑點會隨著移動而擴散，就像在真正的紙張上一樣。
- 基線以不會溶解的鉛筆繪製。當溶劑前緣到達距紙張頂端 1 公分處時，停止實驗。
- 如果溶劑覆蓋基線，染料就會溶解在容器中的溶劑裡，而不會向上移動。
在課堂上試試這個實驗
- Q1一個斑點移動了 4.2 cm，而溶劑前緣移動了 10.5 cm。它的 Rf 值是多少？
- Q2為什麼基線要用鉛筆而不是墨水筆畫？
- Q3為什麼溶劑液面必須低於基線？
- Q4一種物質在水中停留在基線上。請推測原因，並說明可以改變什麼來使它移動。
- Q5展開過程中為什麼通常要給容器蓋上蓋子？
常見問題
為什麼要比較 Rf 值，而不只是比較顏色？
不同染料的顏色可能非常相似。只有當兩種染料在相同溶劑中具有相同的 Rf 值時，才有可能是同一種物質；最好還要用不止一種溶劑進行驗證。
什麼是固定相和流動相？
固定相是紙（更準確地說，是纖維素纖維中吸附的水）。流動相是沿著紙向上移動的溶劑。每種物質都會在這兩個相之間分配，這種平衡決定了它的 Rf 值。
純物質會產生不止一個斑點嗎？
不。純物質在任何溶劑中都只會出現一個斑點。出現多個斑點表示樣品是混合物，不過兩種物質可能偶然出現在同一個位置，因此只有一個斑點並不能證明樣品是純淨的。