Работа 12. Качественный и количественный анализ смеси углеводородов с помощью газовой хроматографии на колонке с апьезоном, нанесенном на хроматон

Цель работы.

1. Провести качественный анализ углеводородов по временам удерживания, удерживаемым объемам и индексам Ковача.

2. Определить количественный состав контрольной смеси углеводородов.

Условия опыта: Хроматограф ЛХМ-80

Сорбент - апьезон, нанесенный на хроматон.

Газ-носитель - азот.

Детектор - катарометр. Ток моста детектора 60 mА

Температура детектора 150° С.

Температура испарителя 150° С.

Температура колонки 125° С.

Порядок выполнения работы:

1. Измерить объемную скорость газа-носителя на выходе из колонки w с помощью пенометра. Для этого нажатием груши пенометра получить движущуюся пленку и измерить секундомером время t, за которое пленка пройдет заданный объём V, например, 10 мл. Для получения достаточной точности измерения время не должно быть меньше 30 сек. Измерения проводятся не менее 3 раз и усредняются. Результаты измерений записать в табл.6.1.

Величину w рассчитать по формуле

w = V /t (6.9)

Значение скорости потока должно находиться в пределах от 15 до 22 мл/мин в каждой колонке.

2. Рассчитать объёмную скорость газа-носителя в колонке при 125° С (w_испр) по формуле (6.10) с учетом того, что измерение потока газа производится при комнатной температуре.

(6.10)

где Т_кол - температура колонки, T_ком - температура в комнате в градусах Кельвина.

3. Определить времена удерживания гексана, гептана, октана и нонана. Для этого микрошприцем набрать 1-2 мкл гексана так, чтобы в шприце не оставалось пузырьков воздуха. Включить тумблер "диаграмма" на самописце 6. Ввести пробу микрошприцем в колонку 1, включив секундомер в момент впуска вещества и отметив время выхода максимума пика. Аналогичные впуски повторить для гептана, октана и нонана. Результаты измерений записать в таблицу 6.2.

ВНИМАНИЕ! Работа с микрошприцем требует внимания и аккуратности. Первую пробу вводить только после объяснения лаборанта.

4. Получить хроматограмму эквимолярной смеси углеводородов С₆-С₉, сделав впуск 1-2 мкл смеси. По мере выхода углеводородов в порядке возрастания их молекулярных весов записывать время выхода максимумов пиков t_u. Повторить опыт еще 2-3 раза. Записать полученные t_u в табл.6.2.

5. Определить время удерживания несорбирующегося газа - воздуха t_u,air=t₀ и записать его значение в таблицу 6.2.

6. Сделать 2 впуска контрольной смеси по 1-2 мкл и записать времена выхода максимумов пиков в табл.6.3.

7. Сделать впуск неизвестного вещества, предложенного преподавателем, определить время выхода tux и записать его в таблицу 6.2.

I. Определение качественного состава смеси углеводородов

а. по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов С₆ –С₉.

1. Сравнить времена, удерживания t_u компонентов контрольной смеси (табл.6.3) с временами удерживания гексана, гептана, октана и нонана (табл.6.2). По совпадению величин t_uсделать вывод о составе контрольной смеси.

б. по индексам Ковача.

2. Рассчитать для каждого компонента эквимолярной смеси исправленное время удерживания t_Rno формуле (6.11) и результаты записать в таблицу 6.2.

t_R=t_u- t_u,air (6.11)

З. По формуле (6.2) рассчитать V_R, lgV_R и записать эти результаты в табл.6.2. Построить график зависимости Ig V_R от n_c. Убедиться в линейности этой зависимости.

4. Рассчитать величину V_R и IgV_R неизвестного вещества и результаты записать в таблицу 6.2.

5. Определить индекс Ковача I_Х неизвестного вещества графически и рассчитать по формуле (6.4). Полученные результаты записать в таблицу 6.3.

6. Сравнить рассчитанные I_Х со справочными данными (взять у преподавателя) и определить неизвестное вещество.

ΙΙ.Определение количественного состава контрольной смеси углеводородов в мольных процентах.

1. Определить площади пиков эквимолярной смеси методом треугольника по формуле

S=hσ (6.12)

где h - высота пика, а σ- ширина его на половине высоты. Отсчет высот пиков производится от положения базовой линии, экстраполированной в пределы записанного пика, как показано на рис.6.4. Определенные таким образом площади записать в табл.6.4.

2. Рассчитать относительные мольные поправочные коэффициенты для каждого впуска эквимолярной смеси, приняв за стандарт н-гексан по формуле

K_i ⁰=S_st/S_i (6.13)

Записать рассчитанные Kio в табл.6.4 и найти их средние значения.

3. Определить площади пиков компонентов контрольной смеси.

4. Рассчитать мольный процент каждого компонента смеси по формуле (6.7). Результаты записать в табл.6.4.

Таблица 6.1

Определение объемной скорости газа-носителя.

№	t,сек	t¯,сек	V, мл	w, мл/сек	W испр,мл/сек

Таблица 6.2

Времена выхода t_u и удерживаемые объемы н-алканов С₆ - С₉ эквимолярной смеси, неизвестного вещества и воздуха.

Компонент	№ впуска	tu	t¯u	tR	VR	lgVR	nc	I
гексан
гептан
октан
нонан
неизв. в-во
воздух

Таблица 6.3

Качественный анализ неизвестных веществ по временам удерживания и индексам Ковача.

Контрольная смесь	Неизвестное вещество
№ пика	t u	вещество	Ix	вещество
из графика	вычисл.
…….

Таблица 6.4

Определение количественного состава контрольной смеси.

вещество	Эквимолярная смесь	Контрольная смесь
№ впуска	Si	Ki0	K¯i0	Si	xi
гексан
гептан
октан
нонан

Контрольные вопросы

Перед выполнением работы

1. Цель данной работы.

2. Нарисуйте схему газового хроматографа.

3. Назовите основные части хроматографической установки.

4. Какие параметры необходимо определить для качественного анализа смеси неизвестного состава?

5. Зачем делают импульсный ввод воздуха?

6. Как определить, какой пик хроматограммы соответствует каждому из четырех углеводородов стандартной смеси?

7. Что является количественной характеристикой вещества при хроматографическом анализе?

8. Какие параметры необходимо знать для определения количественного состава смеси веществ?

9. Как определить площадь пика на хроматограмме?

10. Как определить относительные мольные поправочные коэффициенты веществ по смеси этих веществ известного состава?

К защите работы

1. Как происходит разделение компонентов смеси в хроматографическом опыте?

2. Что является качественной характеристикой данного вещества в хроматографическом анализе?

3. Какие зависимости параметров удерживания наблюдаются в гомологических рядах углеводородов?

4. Как определить количество выходящего из колонки вещества по площади его пика на хроматограмме?

5. Дайте определение относительному поправочному коэффициенту.