第七章 气相色谱法
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第七章⽓相⾊谱法第七章⽓相⾊谱法基本要求:1. 了解⽓相⾊谱法的优点及适⽤范围2. 理解固定相及重要操作条件选择的原则3. 理解常⽤检测器原理、优缺点及适⽤范围4. 理解常⽤定性⽅法及定量⽅法的优缺点⽓相⾊谱法是⼀种以⽓体为流动相的柱⾊谱分离分析⽅法,它⼜可分为⽓液⾊谱法和⽓固⾊谱法。
它的原理简单,操作⽅便。
在全部⾊谱分析的对象中,约20%的物质可⽤⽓相⾊谱法分析。
⽓相⾊谱法具有分离效率⾼、灵敏度⾼、分析速度快及应⽤范围⼴等特点。
⽓相⾊谱法能分离性质极相似的物质,如同位素、同分异构体、对映体以及组成极复杂的混合物,如⽯油、污染⽔样及天然精油等。
它的分离能⼒主要是通过选择⾼选择性固定相和增加理论塔板数来达到。
⽓相⾊谱法使⽤⾼灵敏度的检测器,有的检测器其检测下限可达10-12—10-14g,是痕量分析不可缺少的⼯具之⼀。
例如,它可检测⾷品中10-9数量级的农药残留量、⼤⽓污染中10-12数量级的污染物等。
⽓相⾊谱法测定⼀个样品只需⼏分钟到⼏⼗分钟,分析速度很快,如⽤微机控制整个操作过程和数据处理系数,分析周期更短。
在仪器允许的⽓化条件下,凡是能够⽓化且热稳定、不具腐蚀性的液体或⽓体,都可⽤⽓相⾊谱法分析。
有的化合物因沸点过⾼难以⽓化或热不稳定⽽分解,则可以通过化学衍⽣化的⽅法,使其转变成易⽓化或热稳定的物质后再进样分析。
7.1 ⽓相⾊谱仪⽓相⾊谱仪的型号和种类较多,但它们都是由⽓路系统、进样系统、⾊谱柱、温度控制系统、检测器和信号记录系统等部分组成,如图7-1所⽰。
图7-1 ⽓相⾊谱仪⽰意图⽓相⾊谱法中把作为流动相的⽓体称为载⽓。
载⽓⾃钢瓶经减压后输出,通过净化器、稳压阀或稳流阀、转⼦流量计后,以稳定的流量连续不断地流过⽓化室、⾊谱柱、检测器,最后放空。
被测物质(若液体须在⽓化室内瞬间⽓化)随载⽓进⼊⾊谱柱,根据被测组分的不同分配性质,它们在柱内形成分离的谱带,然后在载⽓携带下先后离开⾊谱柱进⼊检测器,转换成相应的输出信号,并记录成⾊谱图。
第七章 气相色谱法
15. 以Chromosorb P 为载体,邻苯二甲酸二壬酯为固定液,固定液重2.40g ,其密度为 0.97g.mL -1 ,用皂膜流量计测得载气流量为38.4mL ·min -1,柱入口压力为 162kPa ,大气压力 101kPa ,柱温为50.0℃,室温为22.0℃,记录纸走速为2.50cm ·min -1。
从色谱图上测得苯与空气峰的间隔为52.00cm ,试计算:
(1) 调整保留体积; (2) 净保留体积; (3) 比保留体积; (4) 分配系数。
解:
(1)由题意知: t R ’=52/2.5=20.8min
V R ’=t R ’×F c =20.8×38.4=799mL (2)00
162162kPa,101kPa, 1.60101
i i P P P P ===
=
查P149表7.6,知j=0.756
54
05
50+273 1.01100.298310(
)(
)38.40.756(
)(
)
22+273
1.011030.85mL /min
c w
c r
T P P F Fj T P -
-⨯-⨯==⨯⨯⨯⨯=
'
20.830.85642c N R
V t F mL -
==⨯=
(3)-1273642273226.g 2.4050273N g s c V V mL W T =
=⨯=+ (4)6420.972592.4
N N s
s
V V K V W ρ⨯=
==
=
16. 在一色谱柱上A 、B 两组分的比保留体积分别为14.2和12.9mL .g -1,且能达到基线分离,柱温为100℃,柱死体积9.80mL ,固定液重1.40g ,试求该柱的理论塔板数。
解:
由题意知:()14.2 1.1()
12.9
g g V A V B α=
=
=
()()14.2 1.4373() 2.7722732739.8
g s c
s N m
m
m
V A W T V V A k A K
V V V ⨯⨯==
=
=
=⨯
因A,B 两组分能达到基线分离,即Rs=1.5
'222222
32'21 1.11 2.77216()()16 1.5()()8.1101 1.11 2.772
s
k n R k αα++==⨯⨯⨯=⨯--
17. 一色谱图上有六个色谱峰,在记录纸上量得各峰从进样开始至峰极大值间的距离如下:
组 分 空 气 正己烷 环己烷 正庚烷 甲 苯 正辛烷
距离/cm 2.20 8.50 14.60 15.90 18.70 31.50 试计算甲苯和环已烷的保留指数。
解:
由公式:''
,,'
',,(lg lg )
100100[
]lg lg R X R n x
R n z
R n
Z t t I n t
t
+-=+-
对于甲苯,由已知得:
'''
,,,7,Z 118.70 2.2016.50,13.70,29.30,R X R n R n z n d d d +===-===,
代入:'',,'
',,(lg d lg d )100100[
]lg d
lg d
1(lg16.50lg13.70)1007100[
]lg 29.30lg13.70
724.5
R X R n R n z
R n
Z I n +-=+-⨯-=⨯+⨯-=甲苯
对于环已烷,由已知得:
'''
,,,6,Z 114.60 2.2012.40, 6.30,13.70,R X R n R n z n d d d +===-===,代入上式,
'',,'
',,(lg d lg d )100100[]lg d
lg d
1(lg12.40lg 6.30)1006100[]lg13.70lg 6.30
687.2
R X R n R n z
R n
Z I n +-=+-⨯-=⨯+⨯-=环己烷
18. 用热导检测器分析仅含乙二醇、丙二醇和水的某试样,测得结果如下。
求各组分的质量分数。
组 分 乙 二 醇 丙 二 醇 水
峰高/mm 87.9 18.2 16.0 半峰宽/mm 2.0 1.0 2.0 相对校正因子f'i (文献值) 1.0 1.16 0.826 解:
由公式:A=1. 065×h×W 1/2 A 乙二醇=1. 065×87.9×2.0=187.227 A 丙二醇=1.065×18.2×1.0=19.383 A 水=1.065×16×2.0=34.08
112233187.227 1.0
187.227 1.019.383 1.1634.080.826
187.227
187.2270.787
187.22722.48428.150
237.861
i
i i m A f P m A f A f A f '⨯===
''⨯+⨯+⨯'++=
==++乙二醇 11223319.383 1.16
187.227 1.019.383 1.1634.080.826
22.484
22.4840.095
187.22722.48428.150
237.861
i
i i m A f P m A f A f A f '⨯===
''⨯+⨯+⨯'++=
==++丙二醇
10.7870.0950.118P =--=水
19. 用内标法测定二甲苯氧化母液中的乙苯和二甲苯异构体,该母液中含有杂质甲苯和甲酸等,称取样品0.2728g ,加入内标物正壬烷0.0228g ,测得结果如下:
组 分 正壬烷 乙 苯 对-二甲苯 间-二甲苯 邻-二甲苯
相对校正因子f'i 1.02 0.970 1.00 0.960 0.980 峰面积/cm 2 0.890 0.741 0.906 1.42 0.880 试求样品中乙苯和二甲苯各异构体的质量分数。
解:
''
i i s i s s
A f m P A f m
=
⨯
''
''
'
'''
0.7410.9700.02280.06620.890 1.020.27280.906 1.000.02280.0834
0.890 1.020.27280.960 1.420.02280.12550.890 1.02
0.2728i i s s s
i i s s s i i
s s s
i i s s
A f m P A f m A f m P A f m A f m P A f m A f m P A f ⨯=⨯=⨯=⨯⨯=⨯=⨯=⨯⨯=⨯=⨯
=⨯=
⨯乙苯
对二甲苯间二甲苯邻二甲苯0.9800.8800.02280.0794
0.890 1.02
0.2728
s m
⨯=
⨯
=⨯。