第一篇：氨基酸的離子交換柱色譜分離實(shí)驗(yàn)教案

氨基酸的離子交換柱色譜分離

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1.2.3.掌握離子交換樹脂分離氨基酸的基本原理； 掌握離子交換柱層析法的基本操作；

掌握氨基酸和茚三酮顯色反應(yīng)機(jī)理及洗脫曲線的繪制。

【實(shí)驗(yàn)原理】

1.離子交換層析原理

離子交換層析是一種用離子交換樹脂做支持劑的層析法.離子交換樹脂是具有酸性或堿性基團(tuán)的人工合成聚苯乙烯和苯二乙烯等不溶性高分子化合物.樹脂一般都制成球形的顆粒.陽離子交換樹脂含有的酸性基團(tuán)如磺酸基(一S03H),磷酸基(一P03H),亞磷酸基(一PO2H),羧基(一COOH),酚羥基(一OH)等,可解離出H離子,當(dāng)溶液中含有其他陽離子時(shí),例如在酸性環(huán)境中的氨基酸陽離子,它們可以和H離子發(fā)生交換而“結(jié)合”在樹脂上

本實(shí)驗(yàn)采用磺酸型陽子交換樹脂（732型）分離酸性氨基酸（天冬氨酸Asp pI=2.97）和堿性氨基酸(賴氨酸Lys pI=9.74)的混合液。在pH5.3條件下，由于pH低于Lys的pI值，Lys可解離成陽離子，吸附在樹脂上；又由于pH高于Asp的pI值，則Asp可解離為陰離子，不能被樹脂吸附而直接流出色譜柱。在pH12條件下，因pH高于Lys的pI值，Lys又解離為陰離子從樹脂上被交換下來，這樣通過改變洗脫液的pH值可使它們被分別洗脫而達(dá)到分離的目的。

2.茚三酮反應(yīng)機(jī)理

在弱酸條件下（pH5-7），蛋白質(zhì)或氨基酸與茚三酮共熱，可生成藍(lán)紫色縮合物。此反應(yīng)為一切蛋白質(zhì)和α—氨基酸所共有(亞氨基酸如脯氨酸和羥脯氨酸產(chǎn)生黃色化合物)。含有氨基的其他化合物亦可發(fā)生此反應(yīng)。該反應(yīng)顏色產(chǎn)物在570nm處有最大吸收峰。

【儀器與試劑】

1.儀器：

層析柱（20cmX1cm）；鐵架臺(tái)；恒流泵；部分收集器；分光光度計(jì)；移液槍；恒溫水浴鍋；試管玻璃棒燒杯等常用器材。

2.試劑： A．732型陽離子交換樹脂

B．2mol/L氫氧化鈉溶液

1mol/L氫氧化鈉溶液

0.01mol/L氫氧化鈉溶液 C．2mol/L鹽酸溶液

D．混合氫基酸溶液：天冬氨酸、賴氨酸均配制成2 mg／mL的檸檬酸緩沖液溶液。將上述天冬氨酸、賴氨酸溶液按1：1.5的比例混合 E．檸檬酸緩沖液（pH5.3，鈉離子濃度為0.45mol/L）F．茚三酮顯色劑

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.樹脂的處理（小老師完成）

將干的強(qiáng)酸型樹脂用蒸餾水浸泡過夜，使之充分溶脹。用4倍體積的2mol/L的鹽酸浸泡1小時(shí)，傾去清液，洗至中性。再用2mol/L的氫氧化鈉處理，做法同上。（檢驗(yàn)中性用試紙即可）

2.樹脂的轉(zhuǎn)型與保存（小老師完成）

以1mol/L氫氧化鈉溶液浸泡處理后的樹脂1h，使樹脂轉(zhuǎn)化為Na型，用蒸餾水洗至中性，多余樹脂放入1mol/L氫氧化鈉溶液保存，需使用的用欲使用緩沖溶液浸泡。

3.裝柱

?。?0cm X 1cm）層析柱，檢驗(yàn)氣密性。驗(yàn)得氣密性良好后，將柱垂直夾于鐵架上。用夾子夾緊柱底出口處橡皮管，在柱頂放一漏斗并向柱內(nèi)加入2-3cm高的緩沖溶液。用小燒杯取少量樹脂及浸泡液，將其攪拌成懸浮狀，通過漏斗緩慢倒入柱內(nèi)。待樹脂在底部沉降時(shí)，慢慢打開出口夾子，放出少許液體，持續(xù)加入樹脂，直至樹脂高度達(dá)到10cm。

注意：裝好的柱要求連續(xù)、均勻，無紋格、無氣泡，表面平整，否則倒回?zé)?，重新裝柱。整個(gè)過程液面不可低于樹脂床面。

4.平衡

層析柱裝好后，緩慢加入適量緩沖液至液面高于樹脂面2-3cm。取一燒杯盛有25ml緩沖液，裝好柱子，柱上端膠皮管通過恒流泵浸入燒杯液面以下，柱下端置另一燒杯收集洗出液。后開啟泵，調(diào)節(jié)流速，以0.5ml/min（10滴/min）流速進(jìn)行平衡，待25ml緩沖液基本用盡時(shí)即可加樣。平衡過程大約40-50分鐘。

5.加樣

關(guān)閉恒流泵，打開層析柱上端，緩慢打開柱底出口夾子，放出層析柱內(nèi)液體至層析柱內(nèi)液體凹液面與樹脂上表面約距1mm，立即關(guān)閉出口。由上端緩慢加入氨基酸混合液0.5ml（用吸量管沿柱壁四周均勻加入）。加樣后打開止水夾，使液緩慢流出至凹液面與樹脂上表面約距1mm，立即關(guān)閉止水夾。再加入0.5ml緩沖液（用吸量管沿柱壁四周均勻加入），打開止水夾，使液體緩慢流出至凹液面與樹脂上表面再次約距1mm，重復(fù)此加入緩沖液操作2-3次，最后加緩沖液至液面高于柱頂2cm左右。

6.洗脫

將層析柱裝好并使下端對準(zhǔn)部分收集器上的一號(hào)小試管口，用PH5.3檸檬酸鈉緩沖溶液以0.5ml/min（10滴每分鐘）流速開始洗脫，小試管收集洗脫液，每管收集1ml，收集10管后，關(guān)閉恒流泵，同時(shí)夾住下端，改用0.01mol/L氫氧化鈉溶液洗脫，同法繼續(xù)收集11-35管。收集完畢后，關(guān)閉止水夾和恒流泵。(實(shí)驗(yàn)時(shí)柱內(nèi)液體不可流干，柱子氣密性不好時(shí)易出現(xiàn)流干情況)7.氨基酸色譜的測定

向各管收集液中加入2.5ml檸檬酸鈉緩沖溶液，混勻后加入1ml茚三酮顯色劑，在沸水中加熱15min，取出冷卻10min。以收集液第1管為空白，測定570nm波長處各管的光吸收值。以光吸收值為縱坐標(biāo)，以洗脫管號(hào)（洗脫體積）為橫坐標(biāo)繪制氨基酸色譜圖。（比色時(shí)請戴手套，避免將液體粘在手上或衣服上，實(shí)驗(yàn)完畢后請將樹脂倒入指定回收處，并清洗所有實(shí)驗(yàn)用具）

8.樹脂的回收與再生（小老師完成）

樹脂回收后，用1mol/L氫氧化鈉洗滌浸泡，再用蒸餾水洗至中性后，可再次使用。

【數(shù)據(jù)處理】

以光吸收值為縱坐標(biāo)，洗脫管號(hào)（洗脫體積）為橫坐標(biāo)繪制氨基酸色譜圖。

【思考題】 1.2.3.若實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖譜中出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，試分析其原因。樹脂的預(yù)處理中為何要將樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型？ 試簡述平衡的作用及流速快慢對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

第二篇：氨基酸的離子交換色譜分離-上課講稿

同學(xué)們好！下面開始上課。

今天我們的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是“氨基酸的離子交換色譜分離”。大家翻到書本第69頁。我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠腥齻€(gè)：

1）了解層析法的概念、特點(diǎn)和分類； 2）復(fù)習(xí)氨基酸的理化性質(zhì)；

3）掌握離子交換層析分離生物大分子的原理和方法。

今天實(shí)驗(yàn)題目是氨基酸的離子交換色譜分離。所以首先向同學(xué)們介紹離子交換色譜。顧名思義，離子交換色譜，就是分離過程是基于離子交換的原理而進(jìn)行的。具體來說，就是基于帶相反電荷的分子的相互吸引。也就是異種電荷相互吸引、同種電荷相互排斥。所以，按照帶電荷的正負(fù)，離子交換層析一般分為兩種類型，一種是陽離子交換色譜，填料上結(jié)合有帶負(fù)電荷的基團(tuán)，可以與溶液中帶正電荷的樣品結(jié)合；另一種是陰離子交換色譜，填料上結(jié)合帶正電荷的基團(tuán)，可以與溶液中帶負(fù)電荷的樣品結(jié)合。那么，我們今天使用的是陽離子交換柱，就是你們桌子上的黃色填料。

離子交換色譜是利用樣品的帶電性質(zhì)進(jìn)行的分離。那么，氨基酸的帶電性是怎么樣的呢？這是基于氨基酸的組成。氨基酸是一種兼性離子。什么是兼性離子呢？就是在溶液中既可以帶正電荷，又可以帶負(fù)電荷。氨基酸包含一個(gè)氨基，可以作為氫離子的受體，這是氨基酸成為陽離子；氨基酸又帶有一個(gè)羧基，可以作為氫離子的供體，這時(shí)氨基酸成為陰離子。有這個(gè)性質(zhì)，引申出一個(gè)等電點(diǎn)的概念，也就是氨基酸所帶凈電荷為0的狀態(tài)。在PH小于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶負(fù)電荷，當(dāng)PH大于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶正電荷。

如何利用離子交換色譜分離兩種不同的氨基酸？

因?yàn)殡x子交換色譜根據(jù)“同種電荷相斥，異種電荷相吸”原理分離樣品，而不同的氨基酸具有不同的等電點(diǎn)，它們在溶液中可能攜帶相反電荷。所以，我們將溶液調(diào)到一特定pH值，讓一種氨基酸攜帶正電荷，使之與離子柱結(jié)合；同時(shí)，讓另一種氨基酸攜帶負(fù)電荷，使之保留在溶液中。

在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們需要分離天冬氨酸與賴氨酸，天冬氨酸的等電點(diǎn)時(shí)2.97，賴氨酸的等電點(diǎn)時(shí)9.74。我們可以看到，存在三種情況：

1）pH < 2.97，Asp與Lys均帶正電荷

2）2.97 < pH < 9.74，Asp帶負(fù)電荷，Lys帶正電荷 3）pH > 9.74，Asp與Lys均帶負(fù)電荷 是不是只有第二種情況符合我們之前說的方案？

因此，我們的實(shí)驗(yàn)基本步驟是：上樣，樣品液：0.005 mol/L 的Asp與Lys溶于0.02 mol/L HCl中形成的混合液（pH < 2）。1）先用pH5.3的檸檬酸緩沖液洗脫；2）pH 12 的氫氧化鈉溶液洗脫。

1）平衡，向?qū)游鲋尤雙H 5.3的檸檬酸緩沖液，直到流出液的pH與洗脫液的pH相同為止，用pH試紙檢查。

2）上樣。降低液面至填料表面上方1 厘米左右，加入0.5毫升氨基酸混合液樣品。

3）向?qū)游鲋尤雙H 5.3的檸檬酸緩沖液進(jìn)行洗脫。

4）用短試管收集天冬氨酸。每管5毫升，收集1-5管。

5）向?qū)游鲋尤雙H 12的NaOH緩沖液進(jìn)行洗脫。每管5毫升，用短試管收集6-12管。

6）測定。取0.5毫升收集液于長試管中，加入1毫升pH5.3檸檬酸緩沖液，0.5毫升茚三酮，混合后在100℃加熱25分鐘，然后水冷卻5-10分鐘，加入3毫升60%乙醇稀釋，用分光光度計(jì)在570 nm處檢測。

7）繪制洗脫曲線。

8）再生色譜柱：用蒸餾水洗至流出液為中性。

注意事項(xiàng)：

1）柱子不能干。始終保持柱面上方有液體。

2）液體流速與柱面上方液面高度有關(guān)，液面越高，流速越快?？梢赃m當(dāng)增高液面，加大流速，對結(jié)果沒有影響，可以節(jié)省時(shí)間。

3）建議大家分工合作。一組進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)，一組進(jìn)行后面的檢測實(shí)驗(yàn)。思考題：

1.何為色譜法？其特點(diǎn)是什么？

2.離子交換樹脂有幾類，各類有何特點(diǎn)？

3.我們這次用的是陽離子交換色譜，假如使用陰離子交換色譜，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

4.是不是所有的氨基酸都能用離子交換色譜進(jìn)行分離？

第三篇：柱色譜分離技術(shù)

實(shí)訓(xùn)操作規(guī)程

柱色譜分離技術(shù)操作規(guī)程

1．裝柱

裝柱的好壞直接影響分離效率。裝柱之前，先將空柱洗凈干燥，然后將柱垂直固定在鐵架臺(tái)上。如果色譜柱下端沒有砂芯橫隔，就取一小團(tuán)脫脂棉，用玻璃棒將其推至柱底，再在上面鋪上一層厚0.5~1cm的石英砂，然后進(jìn)行裝柱。

裝柱的方法有濕法和干法兩種。

①濕法裝柱：將吸附劑用洗脫劑中極性最低的洗脫劑調(diào)成糊狀，在柱內(nèi)先加入約3/4柱高的洗脫劑，再將調(diào)好的吸附劑邊敲打柱身邊倒入柱中，同時(shí)打開柱子的下端活塞，在色譜柱下面放一個(gè)干凈并干燥的錐形瓶，接收洗脫劑。當(dāng)裝入的吸附劑有一定的高度時(shí)，洗脫劑流下速度變慢，待所用吸附劑全部裝完后，用流下來的洗脫劑轉(zhuǎn)移殘留的吸附劑，并將柱內(nèi)壁殘留的吸附劑淋洗下來。在此過程中，應(yīng)不斷敲打色譜柱，以使色譜柱填充均勻并沒有氣泡。柱子填充完后，在吸附劑上端覆蓋一層約0.5cm厚的石英砂或覆蓋一片比柱內(nèi)徑略小的圓形濾紙。

②干法裝柱：在色譜柱上端放一個(gè)干燥的漏斗，將吸附劑倒入漏斗中，使其成為細(xì)流連續(xù)地裝入柱中，并輕輕敲打色譜柱柱身，使其填充均勻，再加入洗脫劑濕潤。

2．加樣

液體樣品可以直接加入到色譜柱中，如濃度低可濃縮后再進(jìn)行分離。固體樣品應(yīng)先用少量的溶劑溶解后再加入到柱中。在加入樣品時(shí)，應(yīng)先將柱內(nèi)洗脫劑排至稍低于石英砂表面后停止排液，用滴管沿柱內(nèi)壁把樣品一次加完。在加入樣品時(shí)，應(yīng)注意滴管盡量向下靠近石英砂表面。樣品加完后，打開下旋塞，使液體樣品進(jìn)入石英砂層后，再加入少量的洗脫劑將壁上的樣品洗脫下來，待這部分液體的液面和吸附劑表面相齊時(shí)，即可打開安置在柱上裝有洗脫劑的滴液漏斗的活塞，加入洗脫劑，進(jìn)行洗脫。

3．洗脫

在洗脫過程中，樣品在柱內(nèi)的下移速度不能太快，如果溶劑流速較慢，則樣品在柱中保留的時(shí)間長，各組分在固定相和流動(dòng)相之間能得到充分的吸附或分配作用，從而使混合物，尤其是結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似的組分得以分離。但樣品在柱內(nèi)的下移速度也不能太慢(甚至過夜)，因?yàn)槲絼┍砻婊钚暂^大，時(shí)間太長有時(shí)可能造成某些成分被破壞，使色譜帶擴(kuò)散，影響分離效果。因此，層析時(shí)洗脫速度要適中。通常洗脫劑流出速度為每分鐘5~10滴，若洗脫劑下移速度太慢可適當(dāng)加壓或用水泵減壓，以加快洗脫速度，直至所有色帶被分開。

4．收集

如果樣品中各組分都有顏色時(shí)，可根據(jù)不同的色帶用錐形瓶分別進(jìn)行收集，然后分別將洗脫劑蒸除得到純組分。如果沒有顏色的，只能分段收集洗脫液，再用薄層色譜或其他方法鑒定各段洗脫液的成分，成分相同者可以合并。

1.吸附劑的選擇及處理

吸附劑分為無機(jī)吸附劑如硅膠、氧化鋁、活性炭、氧化鎂、碳酸鈣、磷酸鈣，有機(jī)吸附劑如纖維素、淀粉、蔗糖、聚酰胺等。一般來說，所選擇吸附劑應(yīng)有較大的比表面積和足夠的吸附能力：對欲分離的不同物質(zhì)應(yīng)有不同的吸附能力，即有足夠的分辨力；與洗脫劑、溶劑及樣品組分不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；吸附劑顆粒均勻。吸附劑一般先經(jīng)過篩獲得均勻的顆粒（100-200目），對含有雜質(zhì)的吸附劑可用有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇、乙酸乙酯等浸泡處理或提取除去，有些吸附劑可用沸水洗去酸堿使呈中性，有些需經(jīng)加熱處理活化。2.溶劑與洗脫劑

兩者常為同一組分,但用途不同。習(xí)慣上把用于溶解樣品的溶液稱為溶劑，把用于洗脫洗脫柱的溶液稱洗脫劑。原則上所選的溶劑和洗脫劑要求純度高，與樣品和吸附劑不起化學(xué)反應(yīng)，對樣品的溶解度大，粘度小，易流動(dòng)，易與洗脫的組分分開。常用的溶劑和洗脫劑有飽和碳?xì)浠衔铩⒋?、酚、醚、鹵化烷、有機(jī)酸等。

3．柱的裝填和樣品的加入

色譜柱一般為玻璃或有機(jī)玻璃管制成，柱下端裝上一塊2-4號(hào)燒結(jié)玻璃或墊一層玻璃絲以支持吸附劑，管內(nèi)裝吸附劑。有條件可附加壓或減壓裝置，使流速保持恒定，色譜柱外也可配恒溫管套。

裝柱的方法通常是將一種在適當(dāng)溶劑中的吸附劑調(diào)成糊狀，慢慢地倒入關(guān)閉了出水口的柱中，同時(shí)不斷攪拌上層糊狀物，趕去氣泡，并使裝填物均勻的自然下降，裝置所需要的高度后，打開出水口，讓溶劑流出。注意柱的任何部分不能流干，即是說、再柱的表面始終保持著一層溶劑。

小心地用移液管把樣品液繞柱內(nèi)壁小心地加入，不要沖擊著吸附劑的表面。加樣的另一個(gè)辦法是用一個(gè)注射器和蠕動(dòng)泵把樣品直接送到柱表面上。4.洗脫

在整個(gè)洗脫過程中，要使洗脫液通過柱時(shí)保持恒定的流速，可以用調(diào)節(jié)“操作壓”來調(diào)控（操作壓相當(dāng)于在柱上面的貯液瓶中溶劑的水平和柱出口位置的水平之差）。另一個(gè)方法是時(shí)用蠕動(dòng)泵。

洗脫過程中柱內(nèi)不斷發(fā)生溶解（解吸），吸附，在溶解，在吸附。被吸附的物質(zhì)被溶劑解吸，隨著溶劑向下移動(dòng)，又遇到新的吸附劑又把該物質(zhì)自溶劑中吸附出來，后來流下的新溶劑又在使該物質(zhì)溶解而向下移動(dòng)。如此反復(fù)解析，吸附，經(jīng)過一段時(shí)間后，該物質(zhì)向下移動(dòng)至一定距離，此距離的長短與吸附劑對該物質(zhì)的吸附力及溶劑對該物質(zhì)的溶解能力有關(guān)，分子結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)溶解度和吸附能力不同，移動(dòng)距離也不同,吸附較弱的就易溶解，移動(dòng)距離較大。經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間后，各物質(zhì)就形成了各種區(qū)帶,，每一區(qū)帶可能是一種純物質(zhì)，如果被分離物質(zhì)是有色的，就可以清楚地看到色層。隨著洗脫劑向下移動(dòng)，最后各組份按吸附力的不同順序流出色譜柱，以流出體積對濃度作圖，可得由一系列峰組成的曲線，每一峰可能相當(dāng)于一個(gè)組分。

第四篇：說明及實(shí)驗(yàn)方法-離子交換

離子交換實(shí)驗(yàn)裝置使用說明

本實(shí)驗(yàn)裝置由四根柱子組成，從左到右第一根為沙濾柱，第二根為陽離子交換柱，第三根為陰離子交換柱，第四根為陰、陽樹脂混合交換柱。采用上進(jìn)下出的進(jìn)水方式進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)。圖中反沖洗管路沒有畫出。

使用本實(shí)驗(yàn)裝置可以對自來水進(jìn)行脫鹽份處理；或者采用純凈水加鹽的方法人工配制水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)；或者采用純凈水加重金屬離子的方法，人工配制模擬重金屬廢水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)。

注意，由于本實(shí)驗(yàn)裝置中的離子交換樹脂量有限，為了延長樹脂的使用壽命，故在配制實(shí)驗(yàn)用水時(shí)的濃度不宜過高，一般控制在10～50ppm之間。交換樹脂的再生采用體外再生的方法進(jìn)行，由于交換樹脂的總量有限，再生又比較麻煩，故建議直接購買再生好的交換樹脂進(jìn)行更換（價(jià)格低廉）。

第一步：實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

1.檢查關(guān)閉以下閥門

①進(jìn)水箱和出水箱的排空閥門。

②進(jìn)水流量計(jì)的調(diào)節(jié)閥。

2.將實(shí)驗(yàn)水倒入進(jìn)水箱。

第二步：進(jìn)行離子交換實(shí)驗(yàn)

1.首先制定好您的實(shí)驗(yàn)方案

①如果采用自來水或純水加鹽的方法來進(jìn)行脫鹽處理實(shí)驗(yàn)，則要準(zhǔn)備好鹽度計(jì)。②如果采用配制重金屬離子的實(shí)驗(yàn)水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則要準(zhǔn)備好檢測重金屬的分析方法和手段。

③制定好進(jìn)水流量和交換時(shí)間等一系列實(shí)驗(yàn)條件。

2.插上進(jìn)水泵電源插頭，水泵開始工作，慢慢打開流量計(jì)調(diào)節(jié)閥，讓流量計(jì)轉(zhuǎn)子處于1/3位高度。慢慢打開最后一根離子交換柱的下端出水閥（不要開大），開至出水流量與進(jìn)水流量基本平衡（流量計(jì)轉(zhuǎn)子基本上處于1/3位高度）。然后再調(diào)節(jié)流量計(jì)至您所需要的實(shí)驗(yàn)流量，并開始計(jì)時(shí)。

3.實(shí)驗(yàn)水動(dòng)態(tài)流經(jīng)三根離子交換柱一定時(shí)間后（實(shí)驗(yàn)時(shí)間），慢慢打開陽柱和陰柱的下端出水閥，分別取陽柱、陰柱和混合柱的出水，去測定相應(yīng)的檢測項(xiàng)目（如鹽度、重金屬離子濃度等）。陽柱和陰柱取完水樣后要立即關(guān)閉出水閥。

4.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，如果出現(xiàn)離子交換柱的上端積累空氣太多的現(xiàn)象，則可打開上端的排積氣閥，排除多余的空氣后關(guān)閉排積氣閥門。

第三步：實(shí)驗(yàn)完畢后的整理

1.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉最后一根混合柱的出水閥，關(guān)閉進(jìn)水流量計(jì)的調(diào)節(jié)閥。

2.拔掉進(jìn)水泵電源插頭。

3.放空進(jìn)水箱和出水箱。

4.用自來水清洗進(jìn)水箱和出水箱。

5.放空進(jìn)水箱和出水箱的積水（沙濾柱和離子交換柱內(nèi)始終保持滿水狀態(tài)），待下次實(shí)驗(yàn)備用。

注意事項(xiàng)：

當(dāng)設(shè)備長期不使用后重新開始使用，由于水泵的泵體中留有空氣，可能會(huì)引起水泵的泵水情況不正常，或沒有水被泵出。此時(shí)要立即關(guān)閉水泵，因?yàn)樗玫娜彼\(yùn)轉(zhuǎn)很容易損壞水泵。請采用擠、捏皮管和一會(huì)兒開啟水泵、一會(huì)兒關(guān)閉水泵的方法來排除空氣，直至水泵正常工作為止。

離子交換實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過本實(shí)驗(yàn)來加深理解離子交換樹脂交換處理正負(fù)離子的原理。

2.測定該離子交換設(shè)備動(dòng)態(tài)處理某種實(shí)驗(yàn)廢水時(shí)的處理效果。

3.通過本實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解工業(yè)化離子交換樹脂交換處理設(shè)備的工藝流程。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1.陰、陽離子交換樹脂的離子交換原理。

2.利用離子交換樹脂的離子交換特性，結(jié)合相應(yīng)的交換柱結(jié)構(gòu)，開展動(dòng)態(tài)的離子交換處理實(shí)驗(yàn)。通過人工配制模擬廢水或采用實(shí)際的工業(yè)廢水，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的離子交換處理實(shí)驗(yàn)。通過相應(yīng)的檢測手段，得到離子交換處理結(jié)果。

三、實(shí)驗(yàn)器材

1.動(dòng)態(tài)處理的離子交換樹脂實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2.實(shí)驗(yàn)用水

由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備內(nèi)的交換樹脂量有限，為了延長樹脂的使用時(shí)間，我們建議采用低濃度的實(shí)驗(yàn)水進(jìn)行離子交換實(shí)驗(yàn)。可以有以下幾種方法配制實(shí)驗(yàn)用水開展實(shí)驗(yàn)：

（1）使用純凈水+自來水進(jìn)行脫鹽份處理實(shí)驗(yàn)

自來水的總鹽度一般在100——300ppm，采用純凈水將自來水稀釋至30ppm左右的鹽度開展離子交換實(shí)驗(yàn)，用鹽度計(jì)或電導(dǎo)率儀來測定離子濃度的變化情況。

（2）使用純凈水+固體鹽（NaCl）進(jìn)行脫鹽份處理實(shí)驗(yàn)

純凈水中加固體鹽其鹽份濃度的控制就比較方便，濃度可以控制在10——30ppm范圍，用鹽度計(jì)或電導(dǎo)率儀來測定離子濃度的變化情況。

（3）使用純凈水+重金屬離子進(jìn)行脫重金屬離子處理實(shí)驗(yàn)

純凈水中加重金屬離子（Cu）的濃度控制也很方便，濃度可以控制在3——10ppm

范圍，用原子吸收儀來測定重金屬離子濃度的變化情況。

附：可以采用電滲析器生產(chǎn)的脫鹽份水來作為本實(shí)驗(yàn)的純凈配水。

3.檢測設(shè)備

（1）根據(jù)選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來選擇，起碼要有鹽度計(jì)和電導(dǎo)儀。

（2）如果能開展交換脫除重金屬離子的實(shí)驗(yàn)，則更加能說明離子交換樹脂的選擇性交換特

性，經(jīng)過陽離子交換柱的處理后，實(shí)驗(yàn)水中就應(yīng)該檢測不到重金屬離子。因此，就需要有原子吸收儀來測定重金屬離子。

4.玻璃器皿

100ml的燒杯5個(gè)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.配制相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)用水。

2.準(zhǔn)備相應(yīng)的儀器。

3.選擇一定的實(shí)驗(yàn)進(jìn)水流量（推薦40升/小時(shí)）通入實(shí)驗(yàn)設(shè)備，流經(jīng)10分鐘后從各個(gè)不同實(shí)驗(yàn)柱的出水口取水樣，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測定（如：鹽濃度、電導(dǎo)率、重金屬離子濃度）。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

2.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)的去除率。

3.回答思考題。

例如：（1）為什么經(jīng)過陽離子和陰離子交換樹脂交換處理后，出水的鹽度計(jì)讀數(shù)和電導(dǎo)率

讀數(shù)還是比較大？而經(jīng)過混合交換樹脂處理后，出水的鹽度計(jì)讀數(shù)和電導(dǎo)率讀

數(shù)明顯減??？

（2）為了防止鍋爐積垢，常常要對鍋爐用水進(jìn)行軟化處理，如果采用離子交換樹脂

來處理鍋爐用水，你認(rèn)為需要采用什么類型的離子交換樹脂，為什么？

附：離子交換樹脂的鑒定方法（也可以作為實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容之一）

第一步：

1.取試樣樹脂約2g，置于20ml試管中，用吸管吸去樹脂的附著水。

2.加入1molL-1HCl5ml，搖動(dòng)1～2min，將上部清液吸去，重復(fù)操作2～3次。

3.加入純水，搖動(dòng)后將上部清液吸去，重復(fù)操作2～3次。

4.加入10%CuSO45ml，搖動(dòng)1min，按3充分用純水清洗。

第二步：

經(jīng)第一步處理，如樹脂變?yōu)闇\綠色，加入5molL-1 NH4OH2ml，搖動(dòng)1min，用純水充分清洗。如樹脂經(jīng)處理后，顏色加深（深藍(lán)）則為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。如樹脂淺綠顏色不變，則為弱堿性陰離子交換樹脂。

第三步：

經(jīng)第一步處理后，如樹脂不變色，則：

1.加入1molL-1NaOH5ml，搖動(dòng)1min后用純水充分清洗干凈。

2．加入酚酞5滴，搖動(dòng)1min，用純水充分清洗。

3．經(jīng)此處理后，樹脂呈紅色，則為強(qiáng)堿性陰樹脂。

第四步：

1． 加入1 molL-1HCl5ml，搖動(dòng)1min，然后用純水清洗2～3次。

2． 加入5滴甲基紅，搖動(dòng)1min，用純水充分清洗。

3． 經(jīng)處理后，樹脂呈桃紅色，則為弱酸性陽樹脂。經(jīng)處理后如樹脂不變色，則該樹脂

無離子交換能力。

第五篇：公開課教案蛋白質(zhì)氨基酸

教案

蘇教版 化學(xué)必修2 專題三《有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用》

第二單元《食品中的有機(jī)化合物》 第五課時(shí) 《蛋白質(zhì) 氨基酸》

子江中學(xué) 黃娜娜

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識(shí)與技能

1、了解蛋白質(zhì)的組成，知道蛋白質(zhì)的生理作用；

2、了解蛋白質(zhì)的鹽析和變性；

二、過程與方法

1、通過對蛋白質(zhì)性質(zhì)的探究，認(rèn)識(shí)化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，增加生活常識(shí)；

2、通過蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)，提高對“蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)”的認(rèn)識(shí)；

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、感受蛋白質(zhì)對生命活動(dòng)的重要意義；

2、感受生命的復(fù)雜、脆弱，學(xué)會(huì)尊重生命、熱愛生命?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】蛋白質(zhì)的性質(zhì)

【教學(xué)難點(diǎn)】辨析鹽析與變性過程 【教學(xué)方法】講授法、實(shí)驗(yàn)探究法 【教學(xué)課時(shí)】一課時(shí)

【教學(xué)資源】多媒體輔助教具 【教學(xué)過程】

板書： 蛋白質(zhì) 氨基酸

導(dǎo)入：這節(jié)課我們來共同學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是組成細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)。像動(dòng)物的肌肉、血液、人體中的酶、運(yùn)輸氧氣的血紅蛋白以及引起疾病的細(xì)菌和病毒等都含有蛋白質(zhì)。一切重要的生命現(xiàn)象和生理機(jī)能都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)。蛋白質(zhì)在希臘文Proteios的意思是“第一”，即蛋白質(zhì)是生命的基石。也就是說，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。

現(xiàn)在我們通過一段視頻來共同了解蛋白質(zhì)的強(qiáng)大功能。

多媒體播放：蛋白質(zhì)的功能

講述：蛋白質(zhì)是由C、H、O、N、S等元素組成。蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量很大，從幾萬到幾千萬。因此，蛋白質(zhì)屬于天然有機(jī)高分子化合物。

板書：

一、蛋白質(zhì)的組成：C、H、O、N 高分子

講述：蛋白質(zhì)是日常生活中必不可少的營養(yǎng)成分，特別是嬰幼兒需要補(bǔ)充大量的蛋白質(zhì)滿足生長發(fā)育的需要。成年人一天要攝入60~80g蛋白質(zhì)。魚類、雞蛋、乳制品都是優(yōu)質(zhì)的高蛋白食物。PPT展示：魚類、雞蛋、乳制品圖片

講解：通過視頻我們了解到蛋白質(zhì)確實(shí)是維持我們正常生命活動(dòng)的大功臣。那么，同學(xué)們動(dòng)腦思考蛋白質(zhì)是否還有其他的功能？在生活中，我們經(jīng)常會(huì)利用蛋白質(zhì)進(jìn)行解毒。譬如，用雞蛋清或者牛奶解毒。這是利用了蛋白質(zhì)的什么性質(zhì)呢？

下面我們就一起通過蛋白質(zhì)的性質(zhì)探究來回答這個(gè)問題。板書：

二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)一：取1mL雞蛋清溶液于一支試管中，逐滴加入飽和硫酸銨溶液，振蕩至出現(xiàn)沉淀。再加蒸餾水，振蕩。提問：從本實(shí)驗(yàn)可得出何結(jié)論？

學(xué)生思考并得出結(jié)論：向蛋白質(zhì)溶液中加（NH4）2SO4等飽和鹽溶液時(shí)，會(huì)使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀出來，加入蒸餾水沉淀重新溶解。講解：對了，實(shí)際上往蛋白質(zhì)溶液中加入飽和無機(jī)輕金屬鹽溶液，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的溶解性降低，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀而析出，這種作用，我們稱之為鹽析。

板書：

1、鹽析

講述：鹽析是可逆的，注意加入的物質(zhì)為無機(jī)輕金屬鹽 板書：

2、鹽析：可逆

無機(jī)輕金屬鹽

實(shí)驗(yàn)二：按照實(shí)驗(yàn)一的步驟，我們一起來試驗(yàn)稀硫酸、硫酸銅溶液、甲醛溶液與蛋白質(zhì)作用的情況。下面，我請三位同學(xué)上來動(dòng)手做做。

學(xué)生報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果：蛋白質(zhì)均凝結(jié)，分別加入清水后凝結(jié)的蛋白質(zhì)不能重新溶解。

設(shè)疑：不能溶解？這事有蹊蹺，是不是幾位同學(xué)操作出問題？ 演繹：當(dāng)然不是，大家有沒有注意到，實(shí)驗(yàn)二與實(shí)驗(yàn)一的區(qū)別，對了，加入的物質(zhì)不同，實(shí)驗(yàn)一加入的是無機(jī)輕金屬鹽，而這里，加入的是強(qiáng)酸、重金屬鹽和甲醛。蛋白質(zhì)遇到強(qiáng)酸、重金屬鹽、2

和甲醛時(shí)發(fā)生的不是簡單的物理變化，而是化學(xué)變化，此時(shí)蛋白質(zhì)失去原來的活性，這種改變叫蛋白質(zhì)的變性。板書：

2、變性

講解：關(guān)于變性，我們要注意兩點(diǎn)，（1）由蛋白質(zhì)變性引起的凝結(jié)不可逆的，會(huì)使蛋白質(zhì)的性質(zhì)變化。（2）蛋白質(zhì)變性凝結(jié)后喪失可溶性，還失去生理活性，是不可逆的。板書：

2、變性 不可逆

追問：究竟有哪些因素可使蛋白質(zhì)變性？

講解：除了剛剛提到的強(qiáng)酸、重金屬鹽、甲醛，還有哪些因素會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性呢？請同學(xué)們觀察一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)三：取2mL雞蛋清溶液于試管中，放在酒精燈上加熱。再加入蒸餾水，不斷振蕩。

學(xué)生觀察得出結(jié)論：加熱也可以使蛋白質(zhì)變性。

教師補(bǔ)充：除了上述因素，強(qiáng)堿、酒精、紫外線也會(huì)使蛋白質(zhì)變性。

板書：

2、變性：不可逆

因素：強(qiáng)酸、重金屬鹽、甲醛、酒精

強(qiáng)堿、加熱、紫外線

講解：通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們來總結(jié)一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。PPT展示：

講解：從這些現(xiàn)象，我們可以將鹽析與變性進(jìn)行對比。PPT展示：表格

提問：(1)醫(yī)院搶救重金屬中毒的病人時(shí)會(huì)采取哪些措施？

學(xué)生回答：可以服用大量牛乳、蛋清或豆?jié){，以吸收重金屬鹽解毒，免使人體蛋白質(zhì)變性中毒。

提問：(2)為什么打針前先用衛(wèi)生酒精擦洗皮膚 ？

學(xué)生回答：用衛(wèi)生酒精擦洗皮膚，能使皮膚表面附著的細(xì)菌（體內(nèi)的蛋白質(zhì)）凝固變性而死亡，達(dá)到消毒殺菌，避免感染的目的。提問：(3)冬天為什么要在樹木的枝干上涂抹石灰漿?

學(xué)生回答：可以消滅寄生在樹干上的一些越冬的真菌、細(xì)菌和害蟲。

提問：(4)你知道哪些消毒方法？

學(xué)生回答：高溫消毒、酒精消毒、紫外消毒 泛問：為什么用福爾馬林浸泡動(dòng)物標(biāo)本？ 學(xué)生回答：甲醛使蛋白質(zhì)凝固變性，使標(biāo)本透明而不渾濁，說明甲醛溶液能長期保存標(biāo)本，不影響展示效果。

講述：說到動(dòng)物標(biāo)本，你們希望自己和自己的家人朋友長生不老嗎？遺憾的是長生不老是不可能的，但科學(xué)家們正積極研究如何防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白質(zhì)緩慢變性。各種各樣的化妝品，防衰老保健品應(yīng)運(yùn)而生，如大寶SOD蜜等。

講解：在一定條件下，蛋白質(zhì)可以發(fā)生水解，最終轉(zhuǎn)化為氨基酸。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元 板書：

3、水解

板書：

三、組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元—氨基酸 PPT展示

提問：大家觀察甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的結(jié)構(gòu)簡式，能總結(jié)出他們在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)嗎？ 學(xué)生回答：都有氨基、羧基

講解：不錯(cuò)，胺基和羧基是氨基酸的特征官能團(tuán) 板書：

1、通式

教師補(bǔ)充：大家注意氨基的位臵，我們發(fā)現(xiàn)三種氨基酸中氨基連接在離羧基最近的碳原子上，這樣的氨基酸叫做a-氨基酸。板書：

2、a-氨基酸

講解;在一定條件下，氨基酸之間能發(fā)生反應(yīng)，合成更復(fù)雜的化合物多肽，構(gòu)成蛋白質(zhì)。

小結(jié);本節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)的性質(zhì)，大家要注意辨析蛋白質(zhì)的鹽析和變性過程。

附：主板書

一、蛋白質(zhì)的組成： C、H、O、N 高分子

二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

1、鹽析：可逆 飽和輕金屬鹽

2、變性：不可逆

因素：強(qiáng)酸、重金屬鹽、甲醛、酒精

強(qiáng)堿、加熱、紫外線

3、水解

三、組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元—氨基酸

1、通式

2、a-氨基酸

現(xiàn)場練兵：

1.下列說法正確的是()

A.糖類、油脂、蛋白質(zhì)都能發(fā)生水解反應(yīng)

B.糖類、油脂、蛋白質(zhì)都是由C、H、O三種元素組成的 C.糖類、油脂、蛋白質(zhì)都是高分子化合物 D.油脂有油和脂肪之分，但都屬于酯

2．下列物質(zhì)不能發(fā)生水解反應(yīng)的是()

A．蛋白質(zhì) B．油脂 C．蔗糖 D．葡萄糖 3．下列物質(zhì)加入蛋白質(zhì)中，會(huì)使蛋白質(zhì)變性的是() A．水 B．飽和Na2SO4溶液 C．飽和(NH4)2SO4溶液 D．硝酸

作業(yè)：

1、P79 第六題

2、背景：同學(xué)們對最近發(fā)生的三鹿奶粉事件應(yīng)該都有所耳聞，毒奶粉里的罪魁禍?zhǔn)拙褪侨矍璋?。三聚氰胺是一種化工原料，國家規(guī)定食品中是絕對不允許添加的。不法廠商為了牟取暴利，就在奶粉中添加三聚氰胺，通過增加含氮量而提高奶粉中的蛋白質(zhì)含量，從而蒙混過關(guān)，嚴(yán)重傷害了嬰幼兒的身體健康。三聚氰胺和奶粉都是白色晶體，從外觀上根本看不出二者的區(qū)別。請同學(xué)們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明三聚氰胺不是蛋白質(zhì)。