色層分析 (Chromatography) 是利用混合物中各物質在特定介質中移動速度的不同,達到分離物質的方法,需要所謂的「移動相」(mobile phase) 攜帶混合物,「固定相」(stationary phase) 作為供移動相移動,以及觀察實驗結果的介質。聽起來好像是很高深的學問,但如果把前述「混合物」換成彩色筆中的色素,「移動相」換成水,「特定介質」或「固定相」換成咖啡濾紙,在家就可以進行簡單的色層分析實驗喔!

我們參考了「實驗好好玩」─化學的遊戲中的一個實驗「找出躲起來的顏色」,按照實驗小卡的指示,準備黑、紅、棕、紫、藍、綠、灰等顏色的水性彩色筆,還有煮咖啡用的濾紙、水和一個裝水的淺盤,召集家裡所有小朋友一起來玩色層分析。首先,以各色彩色筆分別在濾紙的上緣與下緣各點兩個點,這兩個點可分別視為移動相的 "起跑點" 和 "終點","起跑點" 點在咖啡濾紙圓弧狀的一側,"終點" 則在另一側,濾紙最短的一邊。要注意的是,所有顏色點出的起點或終點都要位在同一水平線上,也就是說,當各種顏色的起點連成一線、終點連成一線時,會構成兩條互相平行的 "起跑線" 和 "終點線"。

接下來,我們就要開始找出躲在彩色筆中的顏色囉!在淺盤裡放一點水,高度須低於濾紙上的 "起跑線",把濾紙打開,"起跑線" 朝下並平行於水平面,放進淺盤中,當濾紙邊緣接觸到水的時候,色層分析就開始囉!這時候,水就會攜帶彩色筆中的顏色,在濾紙上 "賽跑"。當起跑線上的色點暈開,我們就可以觀察每個色點中是否包含其他顏色,同時做實驗紀錄。當水平面移動到接近 "終點線" 的時候,就可以把濾紙拿起來,結束色層分析囉!維持終點線不接觸到水,可幫助我們記憶當初從 "起點" 跑出來的是什麼顏色。


看到藏在彩色筆中的顏色了嗎?


雖然聽過我的解說,但當大家開始進行各自的色層分析時,卻是這樣的局面...
(最左邊的是甯甯的 "傑作",右邊是晴晴的。)


儘管如此,大家玩得開心最重要!


後來,姊姊們有了其他 "盤算"...


可愛的青蛙也要被 "色層分析" 囉!


只剩眼睛了...


接下來是玫瑰花...


希望大家還記得今天的實驗目的,呵呵!

色層分析是化學分析原理中很重要的一環,依據所要分析的物質,選擇適當的移動相和固定相,就可以達到分離待測物,並進行濃度或純度測定的目的。許多精密的化學分析儀器,就是利用色層分析的原理,揪出食物中微量的有毒成分,如蔬菜中的農藥,為大眾的飲食安全把關喔!

在這項色層分析實驗中,我們利用水性彩色筆中的色素可溶於水的特性,以水作為移動相,帶著色素在濾紙上跑,並藉由不同色素在濾紙上移動速度的不同,分離出彩色筆中所包含的顏色。想想看,如果今天我們以油性筆點出色點,是否仍然可以看到隱藏的顏色?如果不行的話,該如何調整移動相或固定相呢?

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