Kromatografi Kertas/Eksperimen UV-Vis Dengan Arduino: 10 Langkah

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Eksperimen ini menggunakan mikroprosesor Arduino, bersama dengan barang-barang rumah tangga, untuk melakukan eksperimen kromatografi kertas dan menganalisis hasilnya menggunakan teknik yang mirip dengan spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis). Eksperimen ini dimaksudkan untuk mereplikasi beberapa aspek instrumen HPLC (High Performance Liquid Chromatography), seperti pemisahan kromatografi dan deteksi UV-Vis. Anda akan belajar banyak teknik ilmiah dengan percobaan ini, serta belajar tentang mikroprosesor Arduino.

Langkah 1: Demonstrasi Video

Langkah 2: Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mereplikasi beberapa fungsi dari instrumen HPLC. HPLC memisahkan senyawa melalui kromatografi cair dan menggunakan UV-Vis sebagai detektor. Dalam percobaan ini, kedua fungsi ini akan dilakukan secara terpisah. Kromatografi kertas akan mewakili kromatografi cair dalam HPLC dan akan digunakan untuk memisahkan campuran pewarna makanan. Pewarna yang dipisahkan kemudian akan digunakan untuk membuat sampel yang akan dianalisis menggunakan teknik yang mirip dengan spektroskopi UV-Vis. Versi sederhana dari instrumen UV-Vis akan dibuat, dan ini akan mewakili detektor HPLC. Dengan percobaan ini, Anda akan belajar tentang kromatografi, spektroskopi UV-Vis, fungsi instrumen HPLC, dan mikroprosesor Arduino Uno.

Langkah 3: Kumpulkan Perlengkapan Ini

Perlengkapan Kromatografi Kertas:

• Handuk kertas (~$1-2 per gulung)
• Tusuk gigi (~$3 per kotak)
• Pewarna makanan (~$4 per kotak)
• Alkohol isopropil (gosok) (~$3 per botol)
• Stapler
• Pensil
• Penggaris
• cangkir
• Air
• Gunting
• Bungkus plastik

Perlengkapan Arduino:

• Arduino Uno atau mikroprosesor serupa (~$15)
• fotoresistor
• Resistor (10 K ohm)
• Kabel (pria-pria)
• Papan tempat memotong roti (~$5)

Perlengkapan Instrumen:

• Senter
• Beberapa jenis tabung kaca bening - jarum suntik kaca yang digunakan dalam contoh ini
• Potongan styrofoam dengan lubang di tengah
• Gulungan kertas toilet
• Lakban

Langkah 4: Lakukan Kromatografi Kertas & Buat Sampel

Kromatografi kertas:

1. Potong persegi panjang kira-kira 4x6 inci dari handuk kertas.
2. Dengan menggunakan pensil dan penggaris, buat garis lurus sejajar dengan tepi yang lebih panjang dari handuk kertas 1 inci dari bawah.
3. Dengan menggunakan pensil, gambar Xs di sepanjang garis ini kira-kira 1/2 hingga 3/4 inci terpisah.
4. Buat campuran pewarna makanan (biru+kuning, biru+merah, merah+kuning).
5. Dengan menggunakan tusuk gigi, beri titik pada campuran warna makanan dan warna makanan murni pada X yang digambar. Setiap warna atau campuran akan dibubuhi tanda X-nya sendiri. Biarkan hingga kering.
6. Gulung handuk kertas ke dalam silinder, satukan sisi yang lebih pendek. Jepit silinder ini bersama-sama, sisakan celah kecil di antara kedua sisi handuk kertas.
7. Tambahkan kira-kira 1/4 inci air ke dalam cangkir yang sesuai dengan silinder yang Anda buat.
8. Masukkan silinder ke dalam cangkir dengan sisi putus-putus paling dekat dengan air.
9. Anda akan melihat air diserap ke dalam handuk kertas, dan warna makanan akan mulai naik ke atas handuk kertas.
10. Ketika garis air pada handuk kertas mencapai sekitar 3/4 inci dari atas, keluarkan handuk kertas dari cangkir. Lepaskan staples dan biarkan mengering rata di atas handuk kertas lain.

Membuat sampel:

1. Setelah handuk kertas kering, potong bintik-bintik berwarna yang berbeda dari campuran dan pewarna makanan murni.
2. Tambahkan titik potong ini ke alkohol isopropil (gosok).
3. Tutupi ini dengan bungkus plastik dan biarkan meresap sampai sebagian besar warna telah dihilangkan dari handuk kertas.
4. Ini akan menjadi sampel yang akan dianalisis menggunakan spektroskopi UV-Vis.

Langkah 5: Merakit Elektronik

Mengikuti diagram sirkuit dan gambar pengaturan papan, sambungkan papan roti ke Arduino.

Anda akan menggunakan yang berikut ini di Arduino:

• keluaran 5V
• Tanah
• keluaran A0

Anda akan menggunakan bagian-bagian berikut:

• Kabel pria-pria
• Resistor 10 K ohm
• fotoresistor

Langkah 6: Merakit Instrumen

1. Buat pemegang sampel

   • Gunakan sepotong styrofoam dengan lubang di tengah yang cukup besar untuk menampung sampel Anda.
   • Buat lubang melintang satu sama lain di sisi styrofoam yang cukup besar untuk menampung fotoresistor. Lubang lainnya akan menjadi input cahaya.
   • Atur ini di papan dengan photoresistor di salah satu lubang.

2. Buat tabung untuk menghalangi cahaya sekitar

   • Gunakan gulungan kertas toilet dan lakban ujung atas ditutup.
   • Ini akan duduk di atas pemegang sampel saat melakukan pengukuran untuk mengurangi jumlah cahaya yang tidak diinginkan.

Langkah 7: Program Instrumen

1. Gunakan kode yang disediakan (UV_Vis_readings).
2. Verifikasi kode.
3. Unggah kode ke Arduino.
4. Periksa apakah fungsi monitor serial bekerja dengan melihat apakah ada angka yang lebih besar saat fotoresistor terkena cahaya dan angka yang lebih kecil saat resistor dalam gelap.

Langkah 8: Uji Instrumen

1. Masukkan isopropil alkohol ke dalam tabung gelas atau spuit.
2. Masukkan tabung ke dalam wadah sampel, pastikan sejajar dengan lubang-lubang di styrofoam.
3. Posisikan senter dengan cahaya yang masuk ke salah satu lubang.
4. Tempatkan gulungan kertas toilet di atasnya untuk menghalangi cahaya ekstra.
5. Nyalakan SerialMonitor dan catat pengukuran setelah stabil.
6. Nilai ini adalah transmitansi, tetapi perlu dikonversi.
7. Kalikan nilai dengan (5/1024) untuk mendapatkan transmitansi aktual (T).
8. Lakukan perhitungan berikut untuk mendapatkan absorbansi: Absorbansi = log (1/T).
9. Ini adalah nilai kosong.
10. Ulangi langkah 1-8 untuk setiap sampel yang dipisahkan.
11. Kurangi absorbansi blanko dari nilai-nilai ini untuk memperhitungkan cahaya latar belakang.
12. Bandingkan absorbansi - Apakah Anda melihat tren? Apakah tempat yang lebih intens memiliki absorbansi yang lebih tinggi atau lebih rendah?

Langkah 9: Peningkatan

bahan yang berbeda:

• Filter kopi akan menjadi pengganti yang baik untuk handuk kertas.
• Bola lampu LED dapat diprogram ke dalam kode untuk digunakan sebagai sumber cahaya, bukan senter.
• Tabung reaksi dapat digunakan sebagai pengganti spuit kaca.

Meningkatkan pemisahan:

Pelarut yang berbeda dapat digunakan selama kromatografi kertas untuk meningkatkan pemisahan warna makanan. Hal ini dapat diuji dengan melihat pelarut apa yang membuat pemisahan warna dalam campuran warna makanan lebih jelas. Rasio yang berbeda dari campuran pelarut juga dapat diuji

Lebih banyak aplikasi:

• Eksperimen serupa dapat dilakukan dengan memisahkan pigmen dari tanaman.
• Zat berwarna lainnya juga dapat diuji.

Langkah 10: Referensi

Inspirasi untuk proyek ini berasal dari sumber berikut:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Inspirasi untuk pengaturan dan kode papan berasal dari:

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

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