Թղթե քրոմատագրություն/Ուլտրամանուշակագույն-Վիս փորձ Arduino- ի հետ. 10 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Այս փորձը օգտագործում է Arduino միկրոպրոցեսոր ՝ կենցաղային իրերի հետ միասին, թղթե քրոմատոգրաֆիայի փորձ կատարելու և արդյունքները վերլուծելու համար ՝ օգտագործելով ուլտրամանուշակագույն-տեսանելի (UV-Vis) սպեկտրոսկոպիայի նման տեխնիկա: Այս փորձը կոչված է կրկնելու HPLC (բարձր կատարողական հեղուկ քրոմատագրություն) գործիքի մի քանի ասպեկտներ, ինչպիսիք են քրոմատոգրաֆիկ տարանջատումը և ուլտրամանուշակագույն-վիզ հայտնաբերումը: Այս փորձով դուք կսովորեք բազմաթիվ գիտական տեխնիկա, ինչպես նաև կսովորեք Arduino միկրոպրոցեսորի մասին:

Քայլ 1: Տեսաֆիլմերի ցուցադրում

Քայլ 2: Նպատակը

Այս փորձի նպատակն է կրկնել HPLC գործիքի որոշ գործառույթներ: HPLC- ն առանձնացնում է միացությունները հեղուկ քրոմատոգրաֆիայի միջոցով և օգտագործում UV-Vis- ը որպես դետեկտոր: Այս փորձի ընթացքում այս երկու գործառույթները կկատարվեն առանձին: Թղթե քրոմատոգրաֆիան կներկայացնի HPLC- ի հեղուկ քրոմատոգրաֆիան և կօգտագործվի սննդային ներկերի խառնուրդները առանձնացնելու համար: Այնուհետև տարանջատված ներկանյութերը կօգտագործվեն նմուշներ ստեղծելու համար, որոնք կվերլուծվեն `օգտագործելով UV-Vis սպեկտրոսկոպիայի նման տեխնիկա: Ստեղծվելու է UV-Vis գործիքի պարզեցված տարբերակ, որը կներկայացնի HPLC- ի դետեկտորը: Այս փորձով դուք կսովորեք քրոմատագրության, UV-Vis սպեկտրոսկոպիայի, HPLC գործիքների գործառույթների և Arduino Uno միկրոպրոցեսորի մասին:

Քայլ 3: Հավաքեք այս պարագաները

Թղթե քրոմատագրության պարագաներ

• Թղթե սրբիչներ (1 ռուլետից 1-2 դոլար)
• Ատամնափայտեր (box 3 դոլար մեկ տուփի համար)
• Սննդի գույներ (box 4 դոլար մեկ տուփի համար)
• Իզոպրոպիլ (շփում) սպիրտ (bottle 3 դոլար մեկ շշի համար)
• Կարիչ
• Մատիտ
• Քանոն
• Գավաթ
• Ուր
• Մկրատ
• Պլաստիկ Փաթեթավորում

Arduino պարագաներ

• Arduino Uno կամ նման միկրոպրոցեսոր (15 դոլար)
• Ֆոտոռեզիստոր
• Ռեզիստոր (10 Կ Օմ)
• Հաղորդալարեր (տղամարդ-տղամարդ)
• Հացաթուղթ (~ 5 դոլար)

Գործիքային պարագաներ

• Լապտեր
• Այս տեսակի մեջ օգտագործվող թափանցիկ ապակու որոշ տեսակներ
• Փրփուրի կտոր `մեջտեղում անցքով
• Toուգարանի թղթի գլան
• Սկոտչ

Քայլ 4. Կատարեք թղթե քրոմատագրություն և ստեղծեք նմուշներ

Թղթե քրոմատագրություն

1. Կտրեք մոտ 4x6 դյույմ ուղղանկյուն թղթե սրբիչից:
2. Մատիտով և քանոնով, ներքևից 1 դյույմ թղթե սրբիչի ավելի երկար եզրին զուգահեռ ուղիղ գիծ գծեք:
3. Մատիտ օգտագործելով ՝ X- ներ գծեք այս գծի երկայնքով մոտավորապես 1/2 - ից 3/4 դյույմ հեռավորության վրա:
4. Ստեղծեք սննդի ներկերի խառնուրդներ (կապույտ+դեղին, կապույտ+կարմիր, կարմիր+դեղին):
5. Ատամի մածուկի միջոցով սննդի գույնի խառնուրդները և մաքուր սննդի գույները դրեք գծված X- երի վրա: Յուրաքանչյուր գույն կամ խառնուրդ կետավոր կլինի իր X- ի վրա: Թողեք չորանա:
6. Գլորեք թղթե սրբիչը գլանի մեջ ՝ միացնելով ավելի կարճ կողմերը: Կցեք այս գլանը միասին ՝ թողնելով փոքր բացվածք թղթե սրբիչի երկու կողմերի միջև:
7. Մոտավորապես 1/4 դյույմ ջուր ավելացրեք մի բաժակի վրա, որը կհամապատասխանի ձեր ստեղծած գլանին:
8. Մխոցը դրեք բաժակի մեջ, ջրագծին ամենամոտ կետավոր կողմը:
9. Դուք կտեսնեք, որ ջուրը ներծծվում է թղթե սրբիչի մեջ, և սննդի գույները կսկսեն շարժվել դեպի թղթե սրբիչը:
10. Երբ թղթե սրբիչի վրա ջրի գիծը հասնում է վերևից մոտ 3/4 դյույմ, հեռացրեք թղթե սրբիչը բաժակից: Հեռացրեք կեռերը և թույլ տվեք չորացնել մեկ այլ թղթե սրբիչի վրա:

Նմուշների ստեղծում

1. Թղթե սրբիչը չորացնելուց հետո կտրեք տարբեր գույնի բծերը և՛ խառնուրդներից, և՛ մաքուր սննդային երանգներից:
2. Այս կտրված բծերը ավելացրեք իզոպրոպիլային (շփող) սպիրտին:
3. Thisածկեք այն պլաստիկ փաթեթավորմամբ և թույլ տվեք ներծծվել այնքան ժամանակ, մինչև գույնի մեծ մասը հանվի թղթե սրբիչից:
4. Սրանք այն նմուշներն են, որոնք վերլուծվելու են ուլտրամանուշակագույն-տես սպեկտրոսկոպիայի միջոցով:

Քայլ 5: Հավաքեք էլեկտրոնիկան

Շղթայի սխեմայից և տախտակի տեղադրման պատկերից հետո միացրեք հացի տախտակը Arduino- ին:

Arduino- ում դուք կօգտագործեք հետևյալը.

• 5 Վ ելք
• Գետնին
• A0 ելք

Դուք կօգտագործեք հետևյալ մասերը.

• Արական և արական լարեր
• 10 Կ Օմ դիմադրություն
• Ֆոտոռեզիստոր

Քայլ 6: Հավաքեք գործիքը

1. Ստեղծեք նմուշի սեփականատեր

   • Օգտագործեք մի կտոր պոլիստրոփ, որի կենտրոնում մի անցք բավականաչափ մեծ է `ձեր նմուշը պահելու համար:
   • Փոսորակի կողմերում միմյանցից բացվածքներ բացեք, որոնք բավականաչափ մեծ են ֆոտոընդդիմադիրը տեղավորելու համար: Մյուս անցքը կլինի լույսի մուտքը:
   • Տեղադրեք այն տախտակի վրա `անցքերից մեկում գտնվող ֆոտոռեզիստորով:

2. Ստեղծեք խողովակ ՝ շրջապատող լույսը փակելու համար

   • Օգտագործեք զուգարանի թղթի գլան և կպչուն ժապավեն, որի ծայրը փակված է:
   • Սա նստելու է նմուշի սեփականատիրոջ վրա `չափումներ կատարելիս` անցանկալի լույսի քանակը նվազեցնելու համար:

Քայլ 7: Programրագրավորեք գործիքը

1. Օգտագործեք տրամադրված ծածկագիրը (UV_Vis_readings):
2. Հաստատեք ծածկագիրը:
3. Վերբեռնեք կոդը Arduino- ում:
4. Ստուգեք, որ սերիական մոնիտորի գործառույթն աշխատում է ՝ տեսնելով, թե արդյոք կան ավելի մեծ թվեր, երբ ֆոտոռեզիստորը ենթարկվում է լույսի և փոքր թվերի, երբ դիմադրողը մթության մեջ է:

Քայլ 8: Փորձարկեք գործիքը

1. Իզոպրոպիլային սպիրտը դրեք ապակե խողովակի կամ ներարկիչի մեջ:
2. Խողովակը դրեք նմուշի կրիչի մեջ ՝ համոզվելով, որ այն համընկնում է պոլիստրոփի անցքերի հետ:
3. Տեղադրեք լապտերը, երբ լույսը մտնում է անցքերից մեկը:
4. Տեղադրեք զուգարանի թուղթը վերևում ՝ լրացուցիչ լույսը փակելու համար:
5. Միացրեք SerialMonitor- ը և կայունությունը մեկ անգամ գրանցեք:
6. Այս արժեքը հաղորդունակություն է, բայց փոխակերպման կարիք ունի:
7. Բազմապատկեք արժեքը (5/1024) -ով `իրական հաղորդունակությունը (T) ստանալու համար:
8. Կլանում ստանալու համար կատարեք հետևյալ հաշվարկը. Կլանում = տեղեկամատյան (1/Տ):
9. Սա դատարկի արժեքն է:
10. Կրկնեք 1-8 քայլերը յուրաքանչյուր առանձնացված նմուշի համար:
11. Այս արժեքներից հանեք դատարկի կլանումը `հաշվի առնելով ֆոնային լուսավորությունը:
12. Համեմատեք ներծծումները. Տեսնու՞մ եք որևէ միտումներ: Արդյո՞ք ավելի ինտենսիվ բծերը ավելի մեծ էին կամ ավելի ցածր էին կլանման մեջ:

Քայլ 9: Բարելավումներ

Տարբեր նյութեր

• Սուրճի ֆիլտրերը լավ փոխարինում կլինեն թղթե սրբիչներին:
• LED լամպը կարող է ծրագրավորվել կոդի մեջ ՝ որպես լապտերի փոխարեն օգտագործելու որպես աղբյուրի լույս:
• Փորձնական խողովակները կարող են օգտագործվել ապակե ներարկիչի փոխարեն:

Բաժանման բարելավում

Թղթե քրոմատագրման ժամանակ տարբեր լուծիչներ կարող են օգտագործվել սննդի գույների տարանջատումը բարելավելու համար: Սա կարելի է ստուգել ՝ տեսնելով, թե որ լուծիչներն են ավելի ակնհայտ դարձրել սննդի գույնի խառնուրդների գույների տարանջատումը: Կարող են փորձարկվել նաև վճարունակ խառնուրդների տարբեր հարաբերակցություններ:

Լրացուցիչ ծրագրեր

• Նմանատիպ փորձ կարող է իրականացվել ՝ պիգմենտները բույսերից առանձնացնելով:
• Այլ գունավոր նյութեր նույնպես կարող են փորձարկվել:

Քայլ 10: Հղումներ

Այս նախագծի ոգեշնչումը ստացվել է հետևյալ աղբյուրներից.

www.purdue.edu/science/science-express/lab…

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Տախտակի տեղադրման և ծածկագրի ոգեշնչումը ստացվեց.

www.instructables.com/id/How-to-use-a-phot…

create.arduino.cc/projecthub/Ayeon0122/rea…