تعرف على علم الكيمياء
عزل الكافيين من الشاي Isolation of natural products
أولاً/ الجزء النظري لتجربة عزل الكافيين من الشاي
– يعد الكافائين (الكافيين) من أهم و أشهر المنتجات الطبيعية لمشتقات الميثيل للزانثالين حيث يوجد الكافائين في الشاي الأخضر و الأسود.
– و تعتمد نسبته على طبيعة الشاي وطريقة و منطقة زراعته وعلى العمليات التي تجري عند صناعته. وهذه النسبة تتراوح بين(2 – 4.6%).
– فمثلاً يحتوي الشاي الصيني الأسود على نسبة تتراوح بين (2.6 – 3.6%) أما البرازيلي (2.2 – 2.0%)، بينما التركي (2.1 – 4.6%) من الكافائين.
– كما يوجد الكافائين أيضاَ في نباتات أخرى مثلا حبوب القهوة و الكاكاو. وللكافائين تأثير مهدئ على الجهاز العصبي المركزي.
– في الصورة التالية نجد نسبة الكافيين بالجرام لكل كوب من المشروبات المذكورة كما يتضح من الصورة التالية:
– في هذه التجربة يفصل الكافائين من أوراق الشاي باستخلاصه بالكحول الإيثيلي و امتصاص المستخلص على أكسيد المغنيسيوم.
ثانياَ/ الجزء العملي لتجربة عزل الكافيين من الشاي
الأجهزة والمواد المستخدمة Instruments and Chemicals
الأجهزة:
جهاز السوكسليت للاستخلاص soxhlet ، جهاز التنقية بالتسامي ، جهاز التقطير تحت الضغط المخلخل
المواد الكيميائية:
هيدروكسيد الامونيوم ، أكسيد المغنيسيوم ، الكلوروفورم ، هيدروكسيد الصوديوم ، ايثانول 95 % ،حمض الكبريتيك ، حامض النتريك ، الشاي
طريقة العمل Procedure
(1) توضع 100g من الشاي المسحوق جيدا في جهاز ال soxhletو تستخلص لمدة 3ساعات من الايثانول .
(2) ينقل المستخلص الى جفنة خزفية تحتوي 50g من أكسيد المغنيسيوم مع 300ml من الماء.
(3) يبخر المزيج حتى الجفاف فوق حمام بخاري مع الرج المتناوب .
(4) يغلي المتبقي مرة واحدة مع 500ml من الماء ثم يرشح وهو ساخن بقمع بخنر.
(5) يضاف 50ml من حامض الكبريتيك 10% الى الراشح ويركز الراشح الى ثلث الحجم الأصلي باستخدام التقطير تحت الضغط المخلخل.
(6) يرشح المحلول وهو ساخن بإزالة الرواسب .
(7) يستخلص الراشح بـ 30X5 ml من الكلوروفورم ثم الى المحلول الأصفر الشاحب بضعة ملليترات من محلول هيدروكسيد الصوديوم 1%بإزالة اللون ثم تفصل الطبقة المائية وتعاد معاملة محلول الكلوروفورم ببضعة ملليترات من الماء .
(8) يبخر الكلوروفورم ويتبقى الكافائين الذي تعاد بلورته من كمية قليلة جداً من الماء الساخن .
تعليمات السلامة داخل المختبر الكيميائي
يجب عليك قبل بدء التجربة مراعاة الآتي:
1) يجب مراعاة نظافة المختبر والأدوات المستخدمة به.
2) يجب عدم إلقاء المواد الكيماوية بالأحواض إلا بعد تخفيفها ، كما لا يجوز نهائيا إلقاء قطع أو قشور الصوديوم في الأحواض.
3) يجب أن تكون الأرضيات وكذلك أسطح الطاولات من مواد مقاومة للحريق والمواد الكيماوية وسهلة التنظيف.
4) يجب غسل الأواني التي بها بقايا مواد سريعة الاشتعال بعد انتهاء العمل بها.
5) يجب عدم تخزين الكيماويات أو عينات المواد المراد حفظها داخل المختبر إلا بأقل قدر ممكن ولحاجة العمل فقط.
6) يجب عدم حفظ السوائل السريعة التبخر إلا في الثلاجات، كما يجب الانتباه عند تغطية زجاجات الكيماويات.
7) يجب وضع إناء مملوء بالرمل تحت القناني التي لا يوجد سبيل آخر لحمايتها ، واعلم أن استخدام الرمال والتراب لامتصاص الأحماض المنسكبة على الأرض من الوسائل الآمنة من وجهة نظر السلامة.
8)عند تسخين مواد سريعة الاشتعال يجب استخدام حمام مائي .
تعليمات أخري
9) لا تحاول أن تدخل بقوة أنبوبة في سدادة فلين أو مطاط ، بلل الزجاج بالماء أو الزيت أولاً لان ذلك يسهل ألي حد كبير هذه العملية.
10) يجب تداول المواد الخطرة حسب الأسس العلمية ، وكمثال عند تخفيف حمض الكبريتيك فأن الحمض يضاف للماء ولا يضاف الماء إليه .
11) يجب عدم استخدام المواد الخطرة كالفوسفور إلا تحت الإشراف الفعلي لمسئول المختبر. كما يجب مراعاة حفظ الفوسفور الأبيض والأصفر تحت سطح الماء لمنع اشتعالها تلقائيا حيث إنها تشتعل بمجرد تعرضها للهواء.
12) يجب أن يكون بكل مختبر أكثر من مخرج وكما يفضل أن تكون الأبواب من النوع المفصلي التي تفتح للداخل والخارج.
13) يجب أن يتأكد محضر المختبر من فصل الكهرباء وإغلاق الغاز والماء عند انتهاء العمل بالمختبر يوميا ما لم يكن هناك أجهزة تلزمها الكهرباء باستمرار مثل الثلاجات أو أجهزة تكييف الهواء لظروف معينة
14) يجب على محضر المختبر إجراء التفتيش الدوري على توصيلات الغاز والمياه والمجاري والكهرباء للتأكد من سلامتها والإبلاغ عن أي خلل بها فور اكتشافه.
15) يجب على محضر المختبر التأكد من توفير التهوية المناسبة والإضاءة المناسبة بالمختبر.
16) يجب التأكد من أن غرفة الغازات (غرفة التجارب) محكمة الغلق لمنع تسرب الغازات الضارة منها أثناء إجراء التجارب الخطرة وان تكون مزودة بمروحة سحب مناسبة.
المراجع: – تجارب في الكيمياء العضوية. أسعد هاشم عنيد – حيدر مصطفي كمال – نهي سلمان صالح – أحمد حسون مجيد ، الطبعة لأولى (2015م) / جامعة الكوفة – كلية العلوم – العراق .
