2011.11.12 第三次上課紀錄~管柱層析(Column Chromatography)

這一次上課是分析課程的最後一次上課喔！這一次要介紹的是在實驗室當中做常用到的技巧，稱為"管柱層析(Column Chromatography)"，通常我們為"Column"，相同的Column也是利用每一個物質相對於靜項和動項的吸附力不同，造成速率的不同，而達到分離的效果，這也是三次上課以來一直提到的"層析( Chromatography)"概念，相信大家都很熟悉了。

在正式介紹"管柱層析(Column Chromatography)"之前，我們再次向大家複習一下"薄層層析 ( Thin-Layer Chromatography )"，可以和Column互相對照之後，會發現，兩樣技巧之間的共通點喔！

[圖1.1]  阿管老師正在替大家複習TLC片的使用方法和步驟。 

[圖1.2]  這是今天要點在TLC片上的色素喔！ 

[圖1.3]  因為這次用的是色素，可以用眼睛就看的到，不需要照射紫外光！(左至右分別是綠色→紅色→未知色) 

[圖1.4]  要開始電TLC片囉！(左至右分別是，毛細管→色素→TLC片)

[圖1.5]  這次點TLC片的順序，再次重點提醒：
1.未知色素(Unknoe)要放在中間；
2.要記得畫起跑線和終點線(距離底邊與頂端0.5公分，不夠高會有慘案發生喔！)
3.由於這次色素算是濃的，不要點太多，輕輕一點就夠了。

[圖1.6]  此為助教操作的示範，提供大家做為參考。

[圖1.7]  技巧很好，真的只有點一小點而已喔！

[圖1.8]  這樣跑出來的TLC片很直，也不會互相干擾。

[圖1.9]  根據跑出來的順序，我們可以知道紅色跑最快，而黃色幾乎不動
(速率大約是 紅色>藍色>綠色>黃色) 

[圖1.10]  此為同學們的作品，雖然起跑線畫的有點彎曲，但是
大致上跑起來是直的，而且，有分離出來喔！不錯~

[圖1.11]  這一張圖跑得漂亮，有清楚的分離開來，起跑線畫的也漂亮！佳作一枚！

[圖1.12]  "叫我TLC片王"：上面兩片優秀的作品就是這兩位同學跑出來的喔!!大家掌聲鼓勵鼓勵！

根據TLC片出來的結果，我們可以大致上了解到：1.各色素的速率快慢 2.展層液的比例是否合適。藉由以上的資訊，可告訴我們等一下"管柱層析(Column Chromatography)"所需要的沖提液大致上的比例。
"管柱層析(Column Chromatography)"原理和之前所學一樣，不過不同的是，它可以將分離開的物質一一分開的蒐集起來(之前的濾紙層析以及薄層層析都無法達到這樣的目的)，等到蒐集到比較純的物質時，可以再由其他的純化方式再將物質純化(加熱或是加壓等技巧)，這樣的話就可以達到我們所需要的濃度。因此，在實驗室裡"管柱層析"，是很基本的技巧，算是確認產物和純化產物的第一關，也算是份外的重要！

[圖2.1]  阿管老師線講解大致上的步驟和原理。

[圖2.2]  發放口罩與手套之後，先聽助教的實際演練(要注意，此實驗一定要全程戴上口罩!!!)  

[圖2.3]  管柱一定要架的筆直，不然等到跑出來的圖形會歪七扭八！  

[圖2.4]  每個人都有一根管柱可以自己做做看喔！ 

[圖2.5]  助教正在幫大家配置管柱的填充物，矽膠(Silica gel)，是由氧化矽(SiO2)的粉末加上沖提液而成。 

[圖2.6]  第一步先填充棉花。

[圖2.7]  要注意棉花不可以填充太多喔！這樣管柱會被塞住，使得沖提液流不出來。                                

[圖2.8]  架好管柱之後，先用沖提液潤洗，確認可以填充液會微量流出，
就可以把Silica gel (填充物)填入，要邊搖燒杯邊用漏斗加入喔！
這樣Silica gel才會混著液體一起進入管柱中。  

[圖2.9]  填充完之後可以選擇等待至沖提液略高於Silica gel表面
(一定要略高於，不然Silica gel 會乾掉，整根管柱就不能使用了！) 

[圖2.10]  或是，可以尋求"加壓裝置"的幫忙，可以提高效率喔！

[2.11]  完成填充管柱就是會長這樣喔！沖提液略高於填充物表面，
在過程當中可以用軟橡皮擦敲擊管壁，讓填充物更緊實，這樣出來的結果也會比較清楚。

[圖2.12]  加入色素之後，再補充沖提液，可以發現，紅色立刻就跑出來了！ 

[圖2.13]  再過一陣子，顏色分離的越來越清楚，此時要注意
隨時看看填充物的表面是否有被沖提液覆蓋！ 

[圖2.14]  過一段時間之後，會發現紅色已經慢慢地向下跑，
上方的顏色也有被拉開的趨勢。此時，紅色尚未跑出管柱的時候，沖提液都可以依在地重複利用。 

[圖2.15]  紅色差不多已經要出來了，要開始換瓶子接起紅色囉！
(此時流出的液體已經不可以再重複使用囉！)※大家有注意到化學系姚主任有到場巡視狀況嗎？@畫面後方... ...

[圖2.16]  這是完成管柱層析(Column Chromatography)的結果，有顏色的區別，還有什麼發現呢？
根據結果發現，紅色跑最快，黃色則跑不太動。(速率大約是 紅色>藍色>綠色>黃色) 

管柱層析(Column Chromatography)實驗的原理其實不難(和前幾次大致相同)，但是，步驟比較不同，也需要一些技巧，因此同學可能會覺得難度比較高，每個同學做出來的成品都有些許的不一樣，這就是這一次課程的意義，讓我們可以提早接觸這些技能，可以用多一點時間來練習，等到真的要使用的時候，我們可以很快就上手，必且做得更好！！熟能生巧並不是沒有道理，尤其是在實驗室中，平均每天至少要Run"兩支Column"並且是從測試極性開始、點TLC片，再Run Column，有機會的話一定要常常重複練習喔！

[圖3.1]  大家集合囉~要幫這三次課程做總結囉！ 

[圖3.2]  阿管老師拿著分離出來的"紅色"、"綠色"、"黃色"色素給同學們看，
並介紹一些可以再將它們純化的技巧。

大家在做完"薄層層析 ( Thin-Layer Chromatography )"與"管柱層析(Column Chromatography)"之後有一些疑問嗎？這兩者之間有什麼相關嗎？助教說兩者的靜項都是二氧化矽，動項都是一樣的，那結果會是一樣嗎？如果有想到這些問題的話，表示你在這幾堂的課程當中有學到一些事情囉！很好請繼續保持下去！

[圖4.1]  這一張圖是將TLC的結果照片顛倒過來，會發現，
展開液(沖提液)都是同方向流的話(起跑的方向相同)，結果會是一模一樣的！
→ 速率是：紅色>藍色>綠色>黃色) 

在實驗當中大家有問到，那怎麼把管柱之中的Silica gel取出來呢？很好！有這樣的想法，在這裡就替大家解惑！

方法有兩個，
第一：使用壓力裝置從尖嘴處施予一壓力，Silica gel與棉花自然地就會從頂端噴出。
第二：一般在實驗室，會利用壓力裝置，將Silica gel之中的沖提液全部趕出來，這樣Silica gel就會呈現乾且鬆的二氧化矽粉末，就輕輕鬆鬆地從頂步道出來就好囉！

[圖5.1]  使用方法一，從尖嘴處加壓！ 

[圖5.2]  將沖提液趕出，使Silica gel成為乾且鬆的二氧化矽粉末！

經過了幾次的實驗之後，有些同學真的以認真的在做筆記，這樣才是學習的過程喔！

[圖6.1]  很優秀喔！但是... ...中文要練一下，不要老是寫注音拉~XD很棒!!

"分析"的課程大致上就結束了，其實，重點是在這幾個實驗的技巧和方法，因為，接下來的課程"有機"的部分一樣會用到喔！大家一定要把不熟的部分再次複習，下星期一樣的要上課，聽說是由師大化學系副教授 林文偉老師來幫大家上課，我在大學的時候曾經有上過林文偉老師的"有機化學"以及"有機化學特論"，林文偉老師上的都十分的棒！能上到老師的課是你們的幸福啊！大家要好好把握喔~可以感覺一下大學上課的氣氛喔！記得~一定要帶筆記本!!!

參考資料：

有機實驗動手做 － 管柱層析法 Column Chromatography（上）

有機實驗動手做 － 管柱層析法 Column Chromatography（下）

以上兩個網站都有項近的介紹喔~有一些不同的步驟，同學們可以參考看看，

增廣自己的見聞~