Arduino के साथ पेपर क्रोमैटोग्राफी/यूवी-विज़ प्रयोग: 10 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यह प्रयोग एक पेपर क्रोमैटोग्राफी प्रयोग करने और अल्ट्रावाइलेट-विज़िबल (यूवी-विज़) स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीक का उपयोग करके परिणामों का विश्लेषण करने के लिए घरेलू सामानों के साथ एक Arduino माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करता है। यह प्रयोग एचपीएलसी (हाई परफॉर्मेंस लिक्विड क्रोमैटोग्राफी) इंस्ट्रूमेंट के कई पहलुओं को दोहराने के लिए है, जैसे क्रोमैटोग्राफिक सेपरेशन और यूवी-विज़ डिटेक्शन। आप इस प्रयोग से कई वैज्ञानिक तकनीकें सीखेंगे, साथ ही साथ Arduino माइक्रोप्रोसेसर के बारे में भी सीखेंगे।

चरण 1: वीडियो प्रदर्शन

चरण 2: उद्देश्य

इस प्रयोग का उद्देश्य एचपीएलसी उपकरण के कुछ कार्यों को दोहराना है। एचपीएलसी तरल क्रोमैटोग्राफी के माध्यम से यौगिकों को अलग करता है और एक डिटेक्टर के रूप में यूवी-विज़ का उपयोग करता है। इस प्रयोग में इन दोनों कार्यों को अलग-अलग किया जाएगा। पेपर क्रोमैटोग्राफी एचपीएलसी के भीतर तरल क्रोमैटोग्राफी का प्रतिनिधित्व करेगी और इसका उपयोग खाद्य रंगों के मिश्रण को अलग करने के लिए किया जाएगा। अलग किए गए रंगों का उपयोग तब नमूने बनाने के लिए किया जाएगा जिनका विश्लेषण यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीक का उपयोग करके किया जाएगा। यूवी-विज़ उपकरण का एक सरलीकृत संस्करण बनाया जाएगा, और यह एचपीएलसी के डिटेक्टर का प्रतिनिधित्व करेगा। इस प्रयोग के साथ, आप क्रोमैटोग्राफी, यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी, एचपीएलसी इंस्ट्रूमेंट फ़ंक्शंस और अरुडिनो यूनो माइक्रोप्रोसेसर के बारे में जानेंगे।

चरण 3: इन आपूर्तियों को इकट्ठा करें

कागज क्रोमैटोग्राफी आपूर्ति:

• कागज़ के तौलिये (~$1-2 प्रति रोल)
• टूथपिक्स (~$3 प्रति बॉक्स)
• खाद्य रंग (~$4 प्रति बॉक्स)
• आइसोप्रोपिल (रगड़) अल्कोहल (~$3 प्रति बोतल)
• ऊन बेचनेवाला
• पेंसिल
• शासक
• कप
• पानी
• कैंची
• प्लास्टिक की चादर

Arduino आपूर्ति:

• Arduino Uno या इसी तरह का माइक्रोप्रोसेसर (~$15)
• फोटोरेसिस्टर
• रोकनेवाला (10 K ओम)
• तार (पुरुष-पुरुष)
• ब्रेडबोर्ड (~$5)

उपकरण आपूर्ति:

• टॉर्च
• इस उदाहरण में प्रयुक्त कुछ प्रकार की स्पष्ट कांच की नली - कांच की सीरिंज
• बीच में छेद के साथ स्टायरोफोम का टुकड़ा
• टॉयलेट पेपर रोल
• डक्ट टेप

चरण 4: पेपर क्रोमैटोग्राफी करें और नमूने बनाएं

पेपर क्रोमैटोग्राफी:

1. एक कागज़ के तौलिये से लगभग 4x6 इंच के आयत को काटें।
2. एक पेंसिल और शासक का उपयोग करके, नीचे से 1 इंच कागज़ के तौलिये के लंबे किनारे के समानांतर एक सीधी रेखा खींचें।
3. पेंसिल का उपयोग करके, इस रेखा के साथ Xs को लगभग 1/2 से 3/4 इंच अलग करें।
4. खाद्य रंग (नीला + पीला, नीला + लाल, लाल + पीला) का मिश्रण बनाएं।
5. टूथपिक का उपयोग करके, तैयार किए गए Xs पर खाद्य रंग मिश्रण और शुद्ध खाद्य रंगों को डॉट करें। प्रत्येक रंग या मिश्रण अपने स्वयं के X पर बिंदीदार होगा। सूखने दें।
6. कागज़ के तौलिये को एक सिलेंडर में रोल करें, छोटे पक्षों को एक साथ लाएं। कागज़ के तौलिये के दोनों किनारों के बीच एक छोटा सा अंतर छोड़ते हुए, इस सिलेंडर को एक साथ चिपका दें।
7. एक कप में लगभग 1/4 इंच पानी डालें जो आपके द्वारा बनाए गए सिलेंडर में फिट हो जाए।
8. सिलिंडर को पानी के सबसे नजदीक बिंदीदार साइड वाले कप में डालें।
9. आप देखेंगे कि पानी कागज़ के तौलिये में समा गया है, और खाने के रंग कागज़ के तौलिये से ऊपर जाने लगेंगे।
10. जब कागज़ के तौलिये पर पानी की रेखा ऊपर से लगभग 3/4 इंच तक पहुँच जाए, तो कागज़ के तौलिये को कप से हटा दें। स्टेपल निकालें और दूसरे पेपर टॉवल पर फ्लैट सूखने दें।

नमूने बनाना:

1. पेपर टॉवल के सूख जाने के बाद, मिश्रण और शुद्ध भोजन रंग दोनों से अलग-अलग रंग के धब्बे काट लें।
2. इन कटे हुए धब्बों को आइसोप्रोपिल (रगड़) अल्कोहल में मिलाएं।
3. इसे प्लास्टिक रैप से ढक दें और तब तक भीगने दें जब तक कि पेपर टॉवल से अधिकांश रंग न निकल जाए।
4. ये ऐसे नमूने होंगे जिनका विश्लेषण यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके किया जाएगा।

चरण 5: इलेक्ट्रॉनिक्स को इकट्ठा करें

सर्किट आरेख और बोर्ड सेटअप छवि के बाद, ब्रेड बोर्ड को Arduino पर तार दें।

आप Arduino पर निम्नलिखित का उपयोग करेंगे:

• 5 वी आउटपुट
• ज़मीन
• ए0 आउटपुट

आप निम्नलिखित भागों का उपयोग करेंगे:

• नर-नर तार
• 10 K ओम रोकनेवाला
• फोटोरेसिस्टर

चरण 6: उपकरण को इकट्ठा करें

1. एक नमूना धारक बनाएँ

   • अपने नमूने को पकड़ने के लिए केंद्र में एक छेद के साथ स्टायरोफोम के एक टुकड़े का उपयोग करें।
   • स्टायरोफोम के किनारों में एक दूसरे से छेद करें जो फोटोरेसिस्टर को रखने के लिए पर्याप्त हों। दूसरा छेद लाइट इनपुट होगा।
   • इसे एक छेद में फोटोरेसिस्टर के साथ बोर्ड पर सेट करें।

2. परिवेश प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए एक ट्यूब बनाएं

   • एक टॉयलेट पेपर रोल और डक्ट टेप का उपयोग करें जो शीर्ष छोर को बंद कर देता है।
   • अवांछित प्रकाश की मात्रा को कम करने के लिए माप लेते समय यह नमूना धारक के ऊपर बैठ जाएगा।

चरण 7: उपकरण प्रोग्राम करें

1. दिए गए कोड (UV_Vis_readings) का उपयोग करें।
2. कोड सत्यापित करें।
3. कोड को Arduino पर अपलोड करें।
4. जाँच करें कि सीरियल मॉनिटर फ़ंक्शन यह देखकर काम कर रहा है कि क्या फोटोरेसिस्टर के प्रकाश के संपर्क में आने पर बड़ी संख्याएँ मौजूद हैं और जब रेसिस्टर अंधेरे में है तो छोटी संख्याएँ मौजूद हैं।

चरण 8: उपकरण का परीक्षण करें

1. आइसोप्रोपिल अल्कोहल को कांच की ट्यूब या सिरिंज में डालें।
2. ट्यूब को सैंपल होल्डर में डालें, यह सुनिश्चित करते हुए कि यह स्टायरोफोम में छेद के साथ है।
3. एक छेद में प्रवेश करने वाली रोशनी के साथ टॉर्च रखें।
4. अतिरिक्त प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए टॉयलेट पेपर रोल को ऊपर रखें।
5. सीरियल मॉनिटर चालू करें और एक बार स्थिर होने पर माप रिकॉर्ड करें।
6. यह मान संप्रेषण है, लेकिन इसे परिवर्तित करने की आवश्यकता है।
7. वास्तविक संप्रेषण (T) प्राप्त करने के लिए मान को (5/1024) से गुणा करें।
8. अवशोषण प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित गणना करें: अवशोषण = लॉग (1/टी)।
9. यह रिक्त का मान है।
10. प्रत्येक अलग किए गए नमूने के लिए चरण 1-8 दोहराएँ।
11. पृष्ठभूमि प्रकाश के लिए इन मानों से रिक्त के अवशोषण को घटाएं।
12. अवशोषण की तुलना करें - क्या आपको कोई रुझान दिखाई देता है? क्या अधिक तीव्र धब्बे अवशोषण में उच्च या निम्न थे?

चरण 9: सुधार

विभिन्न सामग्री:

• कागज़ के तौलिये के लिए कॉफी फिल्टर एक अच्छा प्रतिस्थापन होगा।
• एक एलईडी बल्ब को फ्लैशलाइट के बजाय स्रोत प्रकाश के रूप में उपयोग करने के लिए कोड में प्रोग्राम किया जा सकता है।
• कांच की सीरिंज की जगह टेस्ट ट्यूब का इस्तेमाल किया जा सकता है।

अलगाव में सुधार:

पेपर क्रोमैटोग्राफी के दौरान खाद्य रंगों के पृथक्करण में सुधार के लिए विभिन्न सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जा सकता है। इसका परीक्षण यह देखकर किया जा सकता है कि किस सॉल्वैंट्स ने खाद्य रंगों के मिश्रण में रंगों के पृथक्करण को और अधिक स्पष्ट कर दिया है। विलायक मिश्रण के विभिन्न अनुपातों का भी परीक्षण किया जा सकता है।

अधिक आवेदन:

• इसी तरह का प्रयोग पौधों से वर्णक को अलग करके किया जा सकता है।
• अन्य रंगीन पदार्थों का भी परीक्षण किया जा सकता है।

चरण 10: संदर्भ

इस परियोजना के लिए प्रेरणा निम्नलिखित स्रोतों से मिली:

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

www.scientificamerican.com/article/chromat…

बोर्ड सेटअप और कोड के लिए प्रेरणा मिली:

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

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