Отчет о лабораторной работе 1 Хроматография
 Скачать 110.79 Kb.
|
|
Жаркевич Валентин Игоревич Шуляковская Мария Брониславовна 20.03.2018 ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1 Хроматография Цель. Провести количественный хроматографический анализ смеси органических веществ, предварительно подобрав оптимальные условия для его проведения. Принцип метода. Метод хроматографии основан на многократном повторении процесса распределения разделяемых компонентов между двумя фазами, одна из которых – неподвижная, а другая – подвижная, непрерывно протекающая через неподвижную фазу. В варианте газо-жидкостной хроматографии многократно повторяется процесс растворения компонентов анализируемой смеси в неподвижной жидкой фазе и их десорбция в газ-носитель. Разделение основано на различном сродстве компонентов пробы к неподвижной жидкой фазе. Анализ хроматограммы позволяет провести установить качественный и количественный состав смеси. Используемое оборудование и реактивы. Пенициллиновый флакон, дозаторы с насадками, аналитические весы, микрошприц на 10 мкл, газовый хроматограф ЛХМ-8МД (рис. 1; неподвижная жидкая фаза – апиезон L (смесь высших ненасыщенных углеводородов), газ-носитель – гелий; насадочная колонка длиной 2 м, диаметром 6 мм).  Рисунок 1. Принципиальная схема газового хроматографа Расчетные формулы.  (1)где n – число теоретических тарелок (эффективность хроматографической колонки), tR – время удерживания, b – ширина хроматографического пика у основания.  (2)где h – высота, эквивалентная теоретической тарелке, L – длина хроматографической колонки (мм).  (3)где RS – степень разделения.  , (4)где K – поправочный коэффициент, mi, mст – массы i-того компонента и стандарта, Si, Sст – площади под пиками, которые соответствуют i-тому компоненту и стандарту.  , (5)где Ci – мольная доля i-того компонента в смеси. Экспериментальная часть. Подготовка к анализу. Как уже было отмечено, до проведения качественного и количественного анализа необходимо подобрать условия, при которых этот анализ будет проводиться, а именно силу тока моста детектора и температуру колонки. Хроматограмму (рис. 2) получили путем введения в хроматограф по 2 мл ацетона при значениях силы тока моста детектора 60, 80 и 100 мА. Площади под пиками приведены в таблице 1. Таблица 1. Площадь под пиком в зависимости от силы тока моста детектора
График зависимости площади под пиками от силы тока приведен на рисунке 3.  Рисунок 3. Зависимость площади под пиком (мВ∙мин) от силы тока моста детектора (мА) Дальнейшие исследования проводились при силе тока 100 мА, так как при этом значении пик наиболее крупный. Для выбора оптимальной температуры в хроматограф вводили 2 мл анализируемой смеси органических веществ (гексан, гептан, октан, нонан, бутилацетат и изопропанол) при разных температурах (100, 120 и 140оС) и анализировали полученные хроматограммы (рисунки 4-6). Первичные результаты анализа занесены в таблицу 2. Таблица 2. Ширина пика у основания и время удерживания органических веществ при различных температурах.
Из таблицы видно, что с повышением температуры уменьшаются время удерживания и ширина пика у основания. По формуле (3) можно рассчитать степень разделения RS для всех пар веществ (таблица 3). Таблица 3. Степень разделения органических веществ при различных температурах.
Как видно из таблицы, с повышением температуры степень разделения в общем уменьшается, поэтому дальнейшие исследования проводятся при температуре 100оС. По формулам (1) и (2) можно рассчитать эффективность хроматографической колонки и ВЭТТ, например, по второму пику (таблица 4). Таблица 4. Эффективность хроматографической колонки и ВЭТТ при различных температурах (по второму пику).
Несмотря на то, что число теоретических тарелок с ростом температуры увеличивается, их емкость, скорее всего, понижается, что и обуславливает уменьшение степени разделения. Для того чтобы установить, какому веществу соответствует каждый из пиков, воспользовались методом стандарта и методом добавки. Метод стандарта заключался в следующем. В хроматограф ввели 2 мкл изопропанола и определили его время удерживания (рисунок 7), оказавшееся равным 0,7167 мин. Путем сравнения с хроматограммой, представленной на рис. 4, можно установить, что изопропанолу соответствует 1-й пик. Метод добавки состоял в следующем. В хроматограф ввели 2 мкл исследуемой смеси органических веществ, в которую предварительно добавили избыток бутилацетата. На полученной хроматограмме (рисунок 8) явно заметно увеличение 4-го пика. Следовательно, этот пик соответствует бутилацетату. Остальные пики принадлежат гексану, гептану, октану и нонану (слева направо), поскольку чем выше молекулярная масса гомолога, тем дольше время его удерживания. Выполнение анализа. Для количественного анализа смеси органических веществ требовалось установить так называемые поправочные коэффициенты, вычисляемые по формуле (4). Для этого был приготовлен раствор, состав которого отражен в таблице 5. Хроматограмма, полученная при внесении небольшого количества полученного раствора, была обработана; результаты обработки также занесены в таблицу 5. Таблица 5. Состав раствора для определения поправочных коэффициентов и данные для их вычисления
С использованием хроматограммы (см. рис. 4) и формулы (5) можно установить количественный состав смеси органических веществ (таблица 6). Таблица 6. Количественный состав анализируемой смеси органических веществ
Вывод. При помощи метода ГЖХ был установлен количественный состав смеси органических веществ. Предварительно были подобраны оптимальные условия для анализа этой смеси: сила тока моста электрода и температура. Положение пиков было установлено методом стандарта и методом добавки. Для грамотной оценки количественного состава смеси были рассчитаны поправочные коэффициенты. Состав смеси органических веществ: изопропанол – 25,0%, гексан – 9,0%, гептан – 11,4%, бутилацетат – 28,6%, октан – 13,1%, нонан – 12,9%. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||