Karatasi ya Chromatografia / Jaribio la UV-Vis na Arduino: Hatua 10

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Jaribio hili hutumia microprocessor ya Arduino, pamoja na vitu vya nyumbani, kufanya jaribio la chromatografia ya karatasi na kuchambua matokeo kwa kutumia mbinu inayofanana na taswira ya Ultraviolet-Visible (UV-Vis). Jaribio hili lina maana ya kuiga mambo kadhaa ya chombo cha HPLC (High Performance Liquid Chromatography), kama utengano wa chromatografia na ugunduzi wa UV-Vis. Utajifunza mbinu nyingi za kisayansi na jaribio hili, na vile vile ujifunze kuhusu microprocessor ya Arduino.

Hatua ya 1: Maonyesho ya Video

Hatua ya 2: Kusudi

Kusudi la jaribio hili ni kuiga kazi zingine za chombo cha HPLC. HPLC hutenganisha misombo kupitia chromatografia ya kioevu na hutumia UV-Vis kama kigunduzi. Katika jaribio hili, kazi hizi mbili zitafanywa kando. Chromatografia ya karatasi itawakilisha chromatografia ya kioevu ndani ya HPLC na itatumika kutenganisha mchanganyiko wa rangi ya chakula. Rangi zilizotengwa zitatumika kuunda sampuli ambazo zitachambuliwa kwa kutumia mbinu inayofanana na utazamaji wa UV-Vis. Toleo rahisi la chombo cha UV-Vis kitaundwa, na hii itawakilisha kichunguzi cha HPLC. Pamoja na jaribio hili, utajifunza juu ya chromatografia, utazamaji wa UV-Vis, kazi za vyombo vya HPLC, na microprocessor ya Arduino Uno.

Hatua ya 3: Kusanya Vifaa hivi

Ugavi wa Chromatografia ya Karatasi:

• Taulo za karatasi (~ $ 1-2 kwa roll)
• Chagua meno (~ $ 3 kwa sanduku)
• Rangi ya chakula (~ $ 4 kwa sanduku)
• Isopropyl (kusugua) pombe (~ $ 3 kwa chupa)
• Stapler
• Penseli
• Mtawala
• Kikombe
• Maji
• Mikasi
• Kufunga kwa plastiki

Vifaa vya Arduino:

• Arduino Uno au microprocessor sawa (~ $ 15)
• Mpinga picha
• Kizuizi (10 K ohms)
• Waya (wa kiume-wa kiume)
• Bodi ya mkate (~ $ 5)

Vifaa vya Vifaa:

• Tochi
• Aina fulani ya bomba la glasi wazi - sindano ya glasi iliyotumiwa katika mfano huu
• Kipande cha Styrofoam na shimo katikati
• Karoli ya choo
• Mkanda wa bomba

Hatua ya 4: Fanya Chromatography ya Karatasi na Unda Sampuli

Chromatografia ya karatasi:

1. Kata mstatili wa inchi 4x6 kutoka kitambaa cha karatasi.
2. Kutumia penseli na rula, chora laini moja kwa moja sambamba na makali ya muda mrefu ya kitambaa cha karatasi inchi 1 kutoka chini.
3. Kutumia penseli, chora Xs kando ya mstari huu kwa urefu wa inchi 1/2 hadi 3/4.
4. Unda mchanganyiko wa rangi ya chakula (bluu + njano, bluu + nyekundu, nyekundu + njano).
5. Kutumia dawa ya meno, weka mchanganyiko wa rangi ya chakula na rangi safi ya chakula kwenye X zilizochorwa. Kila rangi au mchanganyiko utawekwa nukta kwenye X yake mwenyewe. Ruhusu ikauke.
6. Pindisha kitambaa cha karatasi kwenye silinda, ukileta pande fupi pamoja. Funga silinda hii pamoja, ukiacha pengo ndogo kati ya pande mbili za kitambaa cha karatasi.
7. Ongeza takribani inchi 1/4 ya maji kwenye kikombe ambacho kitatoshea silinda uliyoiunda.
8. Weka silinda kwenye kikombe na upande wa nukta karibu na maji.
9. Utaona maji yakiingizwa kwenye kitambaa cha karatasi, na rangi za chakula zitaanza kusafiri kwa kitambaa cha karatasi.
10. Wakati mstari wa maji kwenye kitambaa cha karatasi unafikia karibu inchi 3/4 kutoka juu, toa kitambaa cha karatasi kutoka kwenye kikombe. Ondoa chakula kikuu na kuruhusu kukausha gorofa kwenye kitambaa kingine cha karatasi.

Kuunda sampuli:

1. Mara kitambaa cha karatasi kikiwa kavu, kata matangazo tofauti ya rangi kutoka kwa mchanganyiko na rangi safi ya chakula.
2. Ongeza matangazo haya kwa pombe ya isopropyl (kusugua).
3. Funika hii na kifuniko cha plastiki na uruhusu loweka mpaka rangi nyingi ziondolewe kwenye kitambaa cha karatasi.
4. Hizi zitakuwa sampuli ambazo zitachambuliwa kwa kutumia mwangaza wa UV-Vis.

Hatua ya 5: Kusanya Elektroniki

Kufuatia mchoro wa mzunguko na picha ya usanidi wa bodi, weka bodi ya mkate kwa Arduino.

Utatumia yafuatayo kwenye Arduino:

• 5 V pato
• Ardhi
• Pato la A0

Utatumia sehemu zifuatazo:

• Waya wa kiume na wa kiume
• 10 K ohm kupinga
• Mpinga picha

Hatua ya 6: Kusanya Ala

1. Unda mmiliki wa sampuli

   • Tumia kipande cha styrofoam na shimo katikati kubwa ya kutosha kushikilia sampuli yako.
   • Vuta mashimo kutoka kwa kila mtu pande za styrofoam kubwa ya kutosha kuweka stresor ya picha. Shimo lingine litakuwa pembejeo nyepesi.
   • Weka hii kwenye ubao na photoresistor katika moja ya mashimo.

2. Unda bomba kuzuia taa iliyoko

   • Tumia roll ya karatasi ya choo na mkanda wa ncha mwisho wa juu umefungwa.
   • Hii itakaa juu ya mmiliki wa sampuli wakati wa kuchukua vipimo ili kupunguza kiwango cha taa isiyohitajika.

Hatua ya 7: Mpango wa Ala

1. Tumia nambari iliyotolewa (UV_Vis_readings).
2. Thibitisha nambari.
3. Pakia nambari hiyo kwa Arduino.
4. Angalia kwamba kazi ya kufuatilia serial inafanya kazi kwa kuona ikiwa nambari kubwa zipo wakati mpiga picha anapatikana kwa nambari nyepesi na ndogo wakati kontena iko gizani.

Hatua ya 8: Jaribu Hati

1. Weka pombe ya isopropili kwenye bomba la glasi au sindano.
2. Weka bomba ndani ya mmiliki wa sampuli, hakikisha inaambatana na mashimo kwenye styrofoam.
3. Weka tochi na mwanga ukiingia kwenye moja ya mashimo.
4. Weka karatasi ya choo juu juu ili kuzuia taa ya ziada.
5. Washa SerialMonitor na kurekodi kipimo mara moja kimara.
6. Thamani hii ni kupitisha, lakini inahitaji kubadilishwa.
7. Zidisha thamani kwa (5/1024) kupata upitishaji halisi (T).
8. Fanya hesabu ifuatayo ili kupata kunyonya: Absorbance = logi (1 / T).
9. Hii ndio thamani ya tupu.
10. Rudia hatua 1-8 kwa kila sampuli iliyotengwa.
11. Ondoa uingizaji wa tupu kutoka kwa maadili haya kwa akaunti ya nuru ya nyuma.
12. Linganisha vitu vya kunyonya - Je! Unaona mwenendo wowote? Je! Matangazo yenye nguvu zaidi yalikuwa juu au chini katika kunyonya?

Hatua ya 9: Maboresho

Vifaa tofauti:

• Vichungi vya kahawa itakuwa nafasi nzuri ya taulo za karatasi.
• Balbu ya LED inaweza kusanidiwa kwenye nambari ya kutumia kama taa ya chanzo, badala ya tochi.
• Mirija ya majaribio inaweza kutumika badala ya sindano ya glasi.

Kuboresha kujitenga:

Vimumunyisho tofauti vinaweza kutumika wakati wa chromatografia ya karatasi ili kuboresha utengano wa rangi za chakula. Hii inaweza kujaribiwa kwa kuona vimumunyisho gani vilifanya mgawanyiko wa rangi kwenye mchanganyiko wa rangi ya chakula iwe wazi zaidi. Uwiano tofauti wa mchanganyiko wa kutengenezea pia unaweza kupimwa

Matumizi zaidi:

• Jaribio kama hilo linaweza kufanywa kwa kutenganisha rangi kutoka kwa mimea.
• Dutu zingine zenye rangi zinaweza kupimwa, vile vile.

Hatua ya 10: Marejeleo

Uvuvio wa mradi huu ulitoka kwa vyanzo vifuatavyo:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Ushawishi wa usanidi wa bodi na nambari ilitoka kwa:

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

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