3. Separační metody 3.06 Přírodní a syntetická barviva. (Chromatografie) Projekt úroveň 1 2 3
1. Předmět výuky Metodika je určena pro vzdělávací obsah vzdělávacího předmětu Chemie. Chemie 2. Cílová skupina Metodika je určena pro žáky 2. stupně ZŠ (8. a 9. třída) a nižší ročníky osmiletých gymnázií (tercie a kvarta). 2. stupeň ZŠ (8. a 9. třída) Osmiletá gymnázia (tercie a kvarta) 3. Abstrakt Směsi látek přírodní či syntetické povahy se dělí na jednotlivé složky s použitím různých chromatografických technik. Metoda využívá rozdílnou mobilitu separovaných látek. Úspěšně lze separovat fixy, potravinářská barviva, barevné složky koření nebo listová barviva. Jednotlivé složky směsi putují rozdílnou rychlostí. Proto se dozvíme, z kolika a kterých složek se směs skládá. 4. Startovní znalosti žáků Předpokládáme znalosti načerpané v 1. a 2. stupni ZŠ v předmětech Prvouka, Vlastivěda, Přírodopis, Fyzika, Chemie a rovněž obecné znalosti jevů každodenního života z oblasti člověk a příroda (individuální látky, jejich směsi, možnosti dělení směsí, příprava roztoků, rozpustnost, barvy a míchání barev, pohlcování záření a barevnost). Co mají žáci znát: míchání barev; směsi a dělení směsí; rozpouštědla. 5. Cílové znalosti žáků, nabyté vědomosti, přínos Individuální provedení experimentu prohloubí rozvoj zručnosti a tvůrčího myšlení nezbytných pro provádění badatelské činnosti. Žáci se seznámí s některými separačními technikami používanými rutinně v chemických i jiný laboratořích, zejména s metodami chromatografickými. Naučí se připravovat a pracovat s roztoky, současně budou izolovat chemické látky z různých materiálů. Na příkladech dělení přírodních nebo umělých barviv se seznámí s možnostmi analýzy směsí látek a možnostmi detekce jednotlivých složek. Potvrdí si svoje znalosti týkající se míchání barev. Jednoduché a krátké experimenty demonstrují různé možnosti zkoumání směsí látek a způsoby detekce jednotlivých separovaných složek, mezi které patří zejména detekce vizuální. Co se žáci dozví: Co je chemická látka. Co je směs. Způsoby dělení směsí. Chromatografie. Izolace látek z materiálů. Rozpustnost. Příprava roztoků. 2
Pokusy využívají známé i běžně dostupné materiály a chemické látky. Lze je provádět s dětmi napříč všemi věkovými kategoriemi. 6. Chemikálie, pomůcky a vybavení 6.1 Použité chemikálie Voda H 2 O Chlorid sodný (kuchyňská sůl) NaCl Ethanol CH 3 CH 2 OH Aceton CH 3 COCH 3 Propan-2-ol, Isopropylalkohol (CH 3 ) 2 CHOH Kyselina octová CH 3 COOH Uhličitan vápenatý CaCO 3 Benzín technický 6.2 Pomůcky a laboratorní vybavení Kádinka 250 ml, ev. 400 ml (2 ks) Kádinka 100 ml (4 ks) Hodinové sklo (2 ks) Krystalizační (nebo Petriho) miska, průměr 10 cm Laboratorní střička s vodou (volitelně) Laboratorní střička s ethanolem (volitelně) Školní křídy bílé Desky na tenkovrstvou chromatografii Nůžky Pinzeta Sada fixů: na vodní bázi, na alkoholové (lihové) bázi Filtrační papír Měkká tužka Písek Rostlinný materiál (břečťan popínavý, mrkev) Koření (paprika mletá, kurkuma, kari, skořice, zelený ječmen aj.) Lentilky Odměrný válec 100 ml Pipeta dělená 5 ml Třecí miska s tloučkem Skleněná nálevka Pasteurova pipeta (nebo mikropipeta) Laboratorní lžička 6.3 Přístrojové vybavení Provedení experimentu nevyžaduje použití laboratorních měřicích přístrojů. NEZAPOMENOUT NA FIXY! Cestou ze školy musím navštívit papírnictví a koupit sadu 4 až 6 fixů (může být i více) na vodní a/nebo alkoholové (lihové) bázi. MYSLET NA NÁKUP! Pro pokusy se musím také zásobit kořením a lentilkami. Obojí nakoupím v prodejně potravin. MUSÍM OSTŘÍHAT BŘEČŤAN! Pro chromatografii rostlinných barviv budu potřebovat rostlinný materiál. Vhodnou rostlinou je břečťan popínavý, který je stálezelený a jeho zelené listy získáme i v zimě. 3
7. Časový harmonogram 7.1 Příprava experimentu Do doby přípravy experimentu je nutno zahrnout shromáždění všech výše uvedených chemikálií, pomůcek a nádobí. Časy: Shromáždění pomůcek, nádobí a chemikálií odhadujeme na maximálně 10 minut. ČASY: 10 minut 7.2 Realizace experimentu Realizace pokusu probíhá v reálném čase a ve velmi krátké době, proces dělení jednotlivých směsí je okamžitě vizuálně pozorovatelný. Snadné a časově nenáročné je i vyhodnocení výsledků separací. Časy: Realizaci jednoho experimentu (vlastního experimentu včetně jeho vyhodnocení) odhadujeme na 10 minut. Další potřebný čas závisí na počtu různých experimentů, které lze provádět buď postupně nebo i současně. 10 minut 8. Laboratorní postup 8.1 Fixy na křídě Ze sady fixů na vodní bázi vybereme jednu. Touto fixou namalujeme po obvodu bílé školní křídy tenkou čáru ve vzdálenosti zhruba 1 cm od konce křídy. Do kádinky vneseme malé množství pitné vody tak, aby výška hladiny vody byla zhruba 0,5 cm ode dna. Přidáme špetku kuchyňské soli a mícháme do jejího rozpuštění. Opatrně postavíme připravenou školní křídu do kádinky s vodou tak, aby fixou označený konec byl dole. Tento fixový proužek je tedy mírně nad hladinou vody. Voda vzlíná porézní křídou, postupně s sebou unáší fixový proužek. V případě, že barva fixy je směsí několika základních barev, tyto barvy vzlínají po křídě každá různou rychlostí. Takto dojde k separaci (oddělení) jednotlivých složek barvy. Zjistíme tak počet a druh jednotlivých barev ve směsi. Křídu z kádinky vyjmeme, když voda po křídě vyvzlíná asi 2 až 1 cm pod horní okraj křídy. Toto místo si poté označíme měkkou tužkou. Křídu necháme vyschnout. Mobilní fází je voda. Hurá! Barvy ve fixkách se dělí! 4
Varianty: Do kádinky můžeme vložit více kříd současně a na každé z nich tedy budeme separovat fixku jiné barvy. Další z možností je ta, že na každou ze čtyř hran křídy aplikujeme fixku jiné barvy. Jiná možnost realizace pokusu je taková, že každý z žáků použije fixku jiné barvy a výsledky analýz vzájemně porovnají. Experiment můžeme rozšířit tak, že otestujeme jiné druhy mobilní fáze (jiná rozpouštědla). Namísto vody můžeme použít ethanol, aceton, toluen, petrolej a jiná běžně dostupná organická rozpouštědla nebo i komerční směsná rozpouštědla ( nitro ředidlo S6000, syntetické ředidlo S6006 aj.). V tomto případě je nutné kádinku zakrýt hodinovým sklem. Pro volbu kapaliny zde neplatí žádná omezení. Organická rozpouštědla jsou vhodnější pro separaci barev z fixů na alkoholové bázi (permanentní fix, lihový fix apod.). V závěru můžeme porovnávat vliv typu rozpouštědla na kvalitu a způsob separace. Použití jiných mobilních fází Srovnání různých mobilních fází 8.2 Tenkovrstvá chromatografie (TLC) Z desky pro tenkovrstvou chromatografii (např. Silufol, Alugram, Polygram) vystřihneme obdélník požadované velikosti. Šířku volíme podle počtu látek, které chceme vedle sebe chromatografovat. Šířka je vždy stejná nebo menší než vnitřní průměr použité nádoby, např. kádinky. Délka obdélníku odpovídá výšce nádoby. Desku bereme vždy do rukou za okraje, nikdy za plochu. Obdélník orientujeme na výšku. Asi 1 cm od spodního okraje vyznačíme lehce měkkou tužkou tenkou čáru, tzv. start, a to tak, abychom neporušili vrstvu sorbentu. Na připravený start zlehka vyznačíme vybranými fixkami na vodní bázi malé skvrny o průměru asi 2 až 3 mm. Začneme asi 1 cm od okraje a postupujeme tak, aby vzdálenosti mezi skvrnami byly rovněž zhruba 1 cm. Vedle toho do kádinky vneseme malé množství pitné vody tak, aby výška hladiny vody byla zhruba 0,5 cm ode dna. Přidáme špetku kuchyňské soli a mícháme do jejího rozpuštění. Připravenou desku umístíme na výšku do připravené kádinky skvrnami dolů, skvrny jsou nad hladinou vody. Použijeme pinzetu. Deska musí stát mírně nakloněná a o vnitřní stěnu kádinky se opírat horními rohy. Chromatogram se vyvíjí, to znamená, že voda postupně vzlíná a unáší s sebou fixové skvrny. V případě, že barva fixy je směsí několika základních barev, tyto barvy vzlínají po desce každá různou rychlostí a od startu tedy urazí různou dráhu. Takto dojde k separaci (oddělení) jednotlivých složek barvy. Zjistíme tak počet a druh jednotlivých barev ve směsi. Chromatografická deska Start chromatogramu Vyvíjení chromatogramu Čelo mobilní fáze 5
Když čelo vody po desce vyvzlíná asi 2 až 1 cm pod horní okraj desky nebo když je separace dostatečně kvalitní, desku z kádinky vyjmeme a čelo označíme měkkou tužkou. Chromatogram (desku) necháme oschnout. Varianty: Alternativou k popsanému provedení je papírová chromatografie. Vystřihneme požadovaný proužek filtračního papíru, který bude představovat stacionární fázi, a dále postupujeme stejně jako v případě použití chromatografické desky. Je vhodné použít o trochu delší proužek filtračního papíru a přečnívající část přehnout přes okraj kádinky. Tak zvýšíme stabilitu papíru při vyvíjení chromatogramu. Chromatografii na filtračním papíře můžeme realizovat i v kruhovém uspořádání. Na filtračním papíře čtvercového formátu o velikosti asi 12 12 cm vyznačíme střed. Kolem středu namalujeme fixou kruh o průměru asi 2 cm. Střed papíru propíchneme a dírou prostrčíme tenkou ruličku filtračního papíru nebo tlustou bavlněnou nit, které budou plnit funkci knotu. K vyvíjení použijeme namísto kádinky Petriho misku nebo krystalizační misku o průměru 10 cm. Na dno nádoby vneseme mobilní fázi (vodu s trochou soli) a poté na vršek nádoby položíme připravený chromatogram tak, aby knot směřoval pod hladinu vody. Chromatogram se vyvíjí tím způsobem, že mobilní fáze ( slaná voda ) vzlíná po knotu a postupně se šíří po ploše filtračního papíru od středu k okrajům. Vyvíjení ukončíme, když nejrychlejší skvrny dosáhnout vzdálenosti opět zhruba 2 až 1 cm od okraje. Počáteční fixovou kružnici můžeme namalovat i z většího počtu barev, např. sestavit ji ze dvou půlkruhů, ze čtyř dílů apod. Výsledný obrazec připomíná kruhovou duhu. Tenkovrstvou chromatografii můžeme modifikovat různými způsoby podobně jako při použití školní křídy coby stacionární fáze (viz. kap. 8.1). Například výběr rozpouštědla je pouze v režii Vaší fantazie. Papírová chromatografie Kruhové uspořádání Kruhová duha 8.3 Lentilky (separace potravinářských barviv) Provedení je totožné jako při separaci fixů na filtračním papíře v kruhovém uspořádání (viz. kap. 8.2). Na filtračním papíře čtvercového formátu o velikosti asi 12 12 cm vyznačíme střed. Kolem středu vyznačíme kružítkem kružnici o průměru asi 2 cm. Střed papíru prostřihneme a dírou prostrčíme tenkou ruličku filtračního papíru nebo tlustou bavlněnou nit, které budou plnit funkci knotu. Na dno krystalizační nebo Petriho misky o průměru 10 cm vneseme mobilní fázi. Jako mobilní fázi 6
použijeme pitnou vodu, slanou vodu nebo sladkou vodu (tzn. vodu se špetkou soli, resp. cukru), minerálku, 20% nebo 50% vodný roztok ethanolu či 2% vodný roztok kyseliny octové (ev. zředěný ocet). Poté na vršek nádoby položíme připravený chromatogram tak, aby knot směřoval pod hladinu kapaliny (mobilní fáze) a na kruh vyznačený na papíře položíme různobarevné lentilky. Pozorujeme vyvíjení chromatogramu, které včas ukončíme. Seřadíme barevné složky dle rozpustnosti. 8.4 Listová barviva (chlorofyly) Příprava extraktu rostlinných barviv Asi 2 g sušených listů břečťanu popínavého (pokud možno sytě zelených a nepříliš dužnatých), který je dostupný i v zimě, nebo sušené mrkve rozetřeme v třecí misce s malým množstvím písku nebo křemenného prachu a přidáme na špičku lžičky uhličitan vápenatý CaCO 3. Větší kusy rostlinného materiálu je vhodné předem nastříhat na malé kousky. K rozmělněnému materiálu přidáme 1 ml acetonu a po chvíli roztírání ještě 3 ml benzínu, důkladně promícháme. Vzniklou směs pak přefiltrujeme přes suchý skládaný filtr s použitím skleněné nálevky. POZOR! Extrakt nesmí přijít do kontaktu s vodou, jinak může dojít k vysrážení barviv. Většina vyextrahovaných barviv se pozvolna rozkládá na vzduchu a na světle, proto je vhodné extrakty skladovat v lednici. Břečťan popínavý Tenkovrstvá chromatografie Provedení je totožné jako při separaci fixů na chromatografické desce (viz. kap. 8.2). Z desky pro tenkovrstvou chromatografii vystřihneme obdélník požadované velikosti. Asi 2 cm od spodního okraje vyznačíme lehce měkkou tužkou tenkou čáru, tzv. start. Na připravený start zlehka naneseme malé skvrn jednotlivých extraktů o průměru asi 3 až 5 mm. Začneme asi 1 cm od okraje a skvrny nanášíme rovněž ve vzdálenostech zhruba 1 cm. Skvrny necháme oschnout. Vedle toho do chromatografické nádoby (kádinka) vneseme mobilní fázi (benzín, propan-2-ol a voda v poměru 100:10:0,25) takovém množství, aby výška hladiny byla zhruba 1 cm ode dna. Připravenou desku umístíme na výšku do připravené kádinky skvrnami dolů a kádinku překryjeme hodinovým sklem. Separaci barev ukončíme dříve, než čelo mobilní fáze dosáhne horního okraje. Poté desku vyjmeme, měkkou tužkou vyznačíme čelo a desku necháme oschnout. Sledujeme eluci jednotlivých rostlinných barviv. Nejrychleji se pohybují karoteny, následuje chlorofyl a, chlorofyl b a nejpomalejší jsou xanthofyly. 7
8.5 Barevná koření Příprava extraktu(ů) barviv z koření Koření v množství asi jedné malé lžičky rozmícháme v kádince ve 20 ml 50% vodného ethanolu a extrakt přefiltrujeme přes skládaný filtr s použitím skleněné nálevky. Jako vzorky jsou vhodné paprika, kurkuma, kari, sušená červená řepa, skořice, zelený ječmen (potravinový doplněk). Pro dlouhodobé použití je nutno extrakty skladovat v lednici. Tenkovrstvá chromatografie Provedení je totožné jako při separaci rostlinných barviv břečťanu na chromatografické desce (viz. kap. 8.4). Na start je vhodné nanést více vzorků různých koření a jejich separaci tak provádět současně. Jako eluční činidlo (mobilní fázi) použijeme ethanol, slanou vodu (pitnou vodu se špetkou soli), destilovanou vodu aj. Sledujeme eluci jednotlivých přírodních barviv. 9. Princip experimentu Chromatografie je separační (dělicí) metoda. Metodu v roce 1905 objevil a poprvé použil ruský chemik Michail Semjonovič Cvet, který separoval petroletherový extrakt rostlinných barviv na uhličitanu vápenatém. Pojmenování metody vychází z řeckého slova chromos neboli barevný. Chromatografie se provádí za účelem analýzy směsi (identifikovat látku/látky) nebo za preparativním účelem (získat látku/látky ze směsi). Separace látek se dosahuje na základě jejich rozdílné migrace (pohyblivosti) v systému dvou fází, kdy jedna fáze je stacionární (pevná, zakotvená) a druhá mobilní (pohyblivá). Rozdílnou migraci způsobují různé fyzikálněchemické principy jako například rozdílná adsorpce, výměna iontů na iontoměničích, rozdílné rozdělování mezi dvě rozpouštědla nebo i kombinace několika principů. Jako stacionární fáze se obvykle používají různé adsorbenty, nejčastěji oxid křemičitý SiO 2 či oxid hlinitý Al 2 O 3, využití nachází i papír. V rolích mobilních fází se uplatňují rozmanitá čistá nebo i směsná rozpouštědla, eventuálně také plyny (plynová chromatografie). V mnoha případech do procesu separace zasahuje i voda zakotvená na stacionární fázi. Dělení chromatografických metod se provádí většinou na základě způsobu provedení chromatografie. Tenkovrstvá (TLC, Thin Layer Chromatography) nebo papírová chromatografie mají hlavně analytické využití, sloupcovou chromatografii nebo flash chromatografii obvykle provádíme za účelem preparace. Další Chromos = barevný Princip separace Stacionární fáze Mobilní fáze Typy chromatografií chromatografické techniky vyžadují použití náročných 8
a nákladných přístrojů, patří k nim například plynová chromatografie (GC, Gas Chromatography) nebo vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC, High Performance Liquid Chromatography). Tyto přístroje pak používají rozmanité způsoby detekce látek, většinou různé spektroskopické metody (UV/VIS, IR, MS aj.) Chromatografie nachází uplatnění nejenom v chemické laboratoři a v chemickém průmyslu, nýbrž i v odvětvích potravinářských, farmaceutických, environmentálních, v lékařství, kriminalistice a jinde. Oblasti využití chromatografie 10. Bezpečnost práce Kromě dodržování zásad bezpečné práce a hygieny práce je nutné seznámit se s povahou použitých chemických látek, se způsoby jejich likvidace a také s nutnými úkony, které je třeba provést v případě poškození zdraví. V případě použití organických rozpouštědel pracujeme v dobře větrané místnosti. Ethanol Ethanol (líh) je všemi známá bezbarvá kapalina, její t.v. je 78 C. V chemické praxi se hojně používá jako rozpouštědlo, a to buďto v roli reakčního prostředí při provádění chemických reakcí v laboratořích nebo průmyslu nebo jako rozpouštědlo pro různé separační techniky (chromatografie, krystalizace, extrakce aj.). Je volně k prodeji (Líh technický), obvykle jako 95% a denaturovaný. H-věty a P-věty: H225 Vysoce hořlavá kapalina a páry. P210 Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/ /horkými povrchy. - Zákaz kouření. Zbytky ethanolu můžeme likvidovat v kanalizaci. Aceton Aceton je organická látka patřící do skupiny ketonů. Jedná se o čirou kapalinu charakteristického zápachu s t.v. 56 C. V individuální formě je běžně k dostání v drogeriích nebo prodejnách barev a laků. Je rovněž součástí různých ředidel. H-věty a P-věty: H225 - Vysoce hořlavá kapalina a páry. H319 - Způsobuje vážné podráždění očí. H336 - Může způsobit ospalost nebo závratě. P210 - Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/ horkými povrchy. Zákaz kouření. P303+P361+P353 - PŘI STYKU S KŮŽÍ (nebo s vlasy): Veškeré kontaminované části oděvu okamžitě svlékněte. Opláchněte kůži vodou/osprchujte. 9
P370+P378 - V případě požáru: K hašení použijte práškový hasicí přístroj. P305+P351+P338 - PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. P337+P313 - Přetrvává-li podráždění očí: Vyhledejte lékařskou pomoc/ošetření. P403+P233 - Skladujte na dobře větraném místě. Uchovávejte obal těsně uzavřený. P304+P340 - PŘI VDECHNUTÍ: Přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu v poloze usnadňující dýchání. Propan-2-ol Propan-2-ol (isopropylalkohol) je bezbarvá kapalina s t.v. 82 C. Je součástí běžně používaných komerčních rozpouštědel nebo čisticích přípravků (Okena). H-věty a P-věty: H225 Vysoce hořlavá kapalina a páry. H319 Způsobuje vážné podráždění očí. H336 Může způsobit ospalost nebo závratě. P210 Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/ /horkými povrchy. - Zákaz kouření. P261 Zamezte vdechování prachu/dýmu/plynu/mlhy/par/ aerosolů. P305 + P351 + P338 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. Kyselina octová Kyselina octová je bezbarvá kapalina charakteristického štiplavého zápachu s t.t. 16,5 C a t.v. 118 C. Je to středně silná organická kyselina. V přírodě se vyskytuje jako přirozený metabolit živých organismů, v kvasícím ovoci, ve formě solí acetátů (octanů) apod. Její vodný roztok o koncentraci zhruba 5 8 % se používá v potravinářství pod názvem ocet, je rozšířeným konzervantem s označením E260. H-věty a P-věty: H226 Hořlavá kapalina a páry. H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí. P280 Používejte ochranné rukavice/ ochranný oděv/ ochranné brýle/obličejový štít. P305 + P351 + P338 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. P310 Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. 10
Benzín (technický) Technický benzín je čirá bezbarvá kapalina používaná v domácnosti nebo dílně k odstraňování skvrn a nečistot nebo k odmašťování. Jedná se o směs chemických látek, obvykle alkanů a s malým podílem aromatických uhlovodíků. H-věty a P-věty: H225 Vysoce hořlavá kapalina a páry. H304 Při požití a vniknutí do dýchacích cest může způsobit smrt. H315 Dráždí kůži. H336 Může způsobit ospalost nebo závratě. H361 Podezření na poškození reprodukční schopnosti nebo plodu v těle matky. H411 Toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky. P102 Uchovávejte mimo dosah dětí. P210 Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/ /horkými povrchy. Zákaz kouření. P280 Používejte ochranné rukavice/ochranný oděv/ochranné brýle/obličejový štít. P301+P330+P331 PŘI POŽITÍ: Vypláchněte ústa. NEVYVOLÁVEJTE zvracení. P301+P310 PŘI POŽITÍ:Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. P273 Zabraňte uvolnění do životního prostředí. P501 Odstraňte obsah/obal: Použitý, řádně vyprázdněný obal odevzdejte na sběrné místo obalových odpadů. Obaly se zbytky výrobku odkládejte na místě určeném obcí k odkládání nebezpečných odpadů nebo předejte osobě oprávněné k nakládání s nebezpečnými odpady. Uhličitan vápenatý Uhličitan vápenatý se přirozeně vyskytuje v přírodě, je hlavní složkou horniny vápenec, z každodenního života ho známe například ve formě vodního kamene, vzniká při tuhnutí malty apod. Látka není legislativou klasifikována jako nebezpečná. Použité chromatogramy (papíry a desky) můžeme likvidovat v běžném komunálním odpadu. Některé výše uvedené experimenty lze modifikovat s použitím různých organických rozpouštědel v roli mobilních fází. Použitá znečištěná rozpouštědla pak shromažďujte v uzavřené láhvi a na dobře větraném místě a předejte je k likvidaci (sběrný dvůr, periodický svoz nebezpečného odpadu v místě bydliště, likvidační firma apod.). 11
11. Poznámky ke strategii výuky Experiment je snadný a časově nenáročný. Rovněž se vyznačuje malou potřebou laboratorního nádobí a materiálu a velmi nízkou spotřebou chemikálií. Doporučujeme individuální provedení pokusu jednotlivými žáky, dokonce nejsou potřeba téměř žádné zkušenosti laboratorní techniky a práce s chemickými látkami. Provedení pokusu zvládnou děti všech věkových skupin. Ačkoli je možno testovat chromatografickou separaci rozmanitých materiálů, pro žáky cílové věkové skupiny jsou vhodné barevné látky. Zhodnocení výsledků pokusů usnadňuje právě barevnost látek. Při separaci bezbarvých materiálů je nutno na výsledném chromatografu jednotlivé skvrny detekovat (UV světlo, detekční činidla apod.) Experiment neprodukuje téměř žádné odpady. Použité desky a papíry likvidujeme jako běžný komunální odpad. Rozpouštědla můžeme používat opakovaně, pokud jsme je v průběhu experimentů neznečistili. Pracujeme v dobře větrané místnosti. Při použití jiných rozpouštědel než vody je nutno rutinně zakrývat chromatografické nádoby (kádinky aj.) hodinovými skly. 12. Přínos Pokus představuje velmi snadno realizovatelnou demonstraci jedné ze separačních metod. Její individuální provedení samotnými žáky může být využito jako vhodný vstup žáků do výuky základních laboratorních technik a správné laboratorní praxe. Žáci se takto mohou prvně seznámit s principy badatelské činnosti, jako jsou například pečlivá a systematická práce, cílené modifikování parametrů experimentu, schopnost logické dedukce, zhodnocení faktorů ovlivňujících experiment, analýza výsledků pokusu, dodržování zásad bezpečné práce a požární ochrany. Žáci si osvojují postupy míchání barev již v předškolním věku. Realizované experimenty je provedou procesy opačnými, při kterých mohou v reálném čase pozorovat proces rozdělování barev na barvy základní a mohou zpětně dedukovat možnosti a varianty míchání barev. Vhodný vstup žáků do výuky 12
13. Fotografie Počáteční a finální stav, eventuálně i průběh experimentu, můžeme dokumentovat pořízením fotografií. Obr. 1 Průběh tenkovrstvé chromatografie fixů Následující série obrázků ilustruje počáteční stav, průběh a výsledek papírové chromatografie fixů realizované v kruhovém uspořádání. Obr. 2 Obr. 3 Připravený chromatogram Vyvíjení na počátku Obr. 4 Obr. 5 Závěr vyvíjení Výsledek chromatografie 13