色譜參數的測試及計算

色譜參數的測試及計算（色譜理論驗證性實驗）一、 目的要求通過本實驗基本色譜參數的測試與計算，定量地了解溶質組分在色譜柱過程中熱力學和動力學作用的量度。理解各色譜參數的意義及其相互關系。通過本實驗進一步掌握柱效、柱選擇性、分離能力、保留值等性質，使之能選擇出最佳色譜操作條件，得到可靠的定性，定量結果。二、 測定意義通過試驗，了解色譜中的各個基本參數，從色譜圖中學會參數的獲得及各基本參數計算。在規(guī)定的色譜條件下，測定惰性組分的死時間（tM）及被測組分的保留時間（tR）、半高峰寬（W1/2）、及峰高（H）等參數，便可計算出基本色譜參數值。1調整保留時間：用公式計算出'疽TOC\o"1-5"\h\zt, V V,a=R(i)=々(i)=N(i)\o"CurrentDocument"ist V V,R(S) g(s) N(s)2相對保留值：計算出（正庚烷，正已烷）；（乙酸正丁酯，正已烷）；（正辛烷，正已烷）的相對保留值，以正已烷作標準。t-tt，K,=—R =―R'M 'M3容量因子：正辛烷的K正辛烷的K’，以其中K’=2-5的組分進行計算。4理論塔板數：以其中K’=2-5的組分進行計算。n=5.54(tR)2=16(tR)2W1/2 W5有效塔板數：以其中K’=2-5的組分進行計算。當K’足夠大時理論塔板數與有效t,t' 、J/t,、n=5.54（―『）2=16（皿）2

ef W/2 W塔板數是否近似相等。6分離度：計算出較難分離二組分的分離度。r=2（七2一、）牝n二叫/2+W1/2 WTZ='R(z+i) '(z)一1W1/2(ZW1/2(Z+1)7分離數：計算出任意二相鄰正構烷烴峰之間的TZ值(即二峰間可容納的峰數)。8保留指數：計算出任意二相鄰正構烷烴峰之間的I值lgt, -lgt,I=100[Z+ _R(乙)]x lgt， 一lgt，R(Z+n) R(Z)三、方法原理“塔板理論”：把色譜柱看作一個有若干層塔板的分餾塔，通過物質在每層塔板中進行平衡的物理模型過程，導引出一個描述色譜流出曲線的數學表達式：式中c——色譜流出曲線上任意一點樣品的濃度；n——理論塔板數；m——溶質的質量；VR一溶質的保留體積，即從進樣到色譜峰極大點出現時通入色譜柱中載氣的體積;在色譜流出曲線上任意一點的保留體積。四、 儀器與試劑儀器氣相色譜儀一套，鄰苯二甲酸二壬酯與吐溫混合固定液填充柱（DNP柱）1mX3mm；微量注射器（5—10pl）一支試劑甲烷，正己烷，正庚烷，正辛烷，乙酸正丁酯，混合樣。五、 實驗步驟聯結好儀器系統(tǒng)，檢查并排除故障至正常工作狀態(tài)2.色譜條件Td=120°C，Tc=100°C，T,=120°C；載氣％流速40ml/min；進樣量：空氣50p1，乙酸正丁酯+n-C06+n-C07+n-C08混合樣川1；純樣進0.4p1。信號衰減視靈敏度而定。色譜條件Tj=120°C，Tc=100^，Td=120°C；載氣：N2流速30m1/min，H2流速40ml/min，空氣流速350m1/min記錄儀靈敏度10mV/25cm,紙速10mm/min；甲烷，乙酸正丁酯+n-C06n-C07+n-C08混合樣4閆，信號衰減視靈敏度狀況而定。測試待儀器開啟運行至基線平穩(wěn)后，取純凈CH4樣品10閆注入GC儀器系統(tǒng)（如信號過大則可以適當減少進樣量），計時，準確記錄保留時間（tM）。重復進樣5-10次，至tM值絕大多數重復為止。取其平均值，為本實驗的tM值［tM（甲烷）］。再取四種混合組分的樣品溶液4M注入儀器系統(tǒng)，得到較理想譜圖后，再重復進樣3-5次，取其平均保留時間為本實驗各組分的保留時間［tR（乙酸正丁脂），tR（正已烷）、tR（正庚烷）、tR（正辛烷）］。測試結果在儀器操作條件穩(wěn)定無誤的情況下，應得到分離狀況良好的色譜圖六、 數據處理記錄甲烷的t值和四組分混合樣的各保留值（平均值）。令Rt=t（正己烷）；t=t（正庚烷）；t=t（正辛烷）；t=t（乙酸正丁酯）.n-1R nR n+1R iR測量并記錄各組分的半高峰寬Wh/2各基本參數計算：2和峰寬W值（1）調整保留時間：以t'r=tR-tM關系計算出t'n1、t'n、t'n+1及t'i；⑵相對保留值匕）：按］「R（/tM的關系,計算出Y正庚垸，正已垸，Y乙酸正丁酯，正已烷，Y正辛護以正已烷作標準物時）^烷，正已（3） 容量因子：根據K=t'R/tM的關系，計算出K'（正己烷）K（正庚烷），K（乙酸正丁脂），K（正辛烷）值（4） 理論塔板數：以其中K'=2—5的某組分為代表，根據n=5.54（tR/Wh/2）2或n=16（tR/W）2的關系計算出柱效率（每米柱長所具有的理論塔板數）（5） 有效塔板數:nff=5.54（t'R/Wh/2）2或neff=16（t'R/W*的關系計算出有效塔板數（仍可用K'=2—5的組分）。當K'值足夠大時，noneff（6） 分離度:可根據R=2（tR2-tR1）/（W1+W2）關系，計算出四種組分中較難分離的二組分間的分離度；⑺分離數：可根據TZ=（tRE-tR（z））/（Wh/2m+WhM1））的關系，計算出任意二相鄰正構烷烴峰之間的TZ值（即二峰間可容納的峰數）（8）保留指數：是色譜定性的重要指標，準確測量十分重要。只要嚴格保證色譜條件的一致性（同文獻Sandtler保留指數的色潛條件比較），該指數可作為未知物可靠的定性指標。保留指數計算可按I=100［（logt,R（i）—logt'R⑵）/（logt'R（z+1）—logt'R⑵）+z］的關系計算出任意二相鄰正構烷烴伺某組分的I值。如載氣流速不非常穩(wěn)定時，可用V'R⑴，V'R（z）,V'R（Z+1），代替上述的t'R（i）、t，r（z））和t'昨+1），這樣可以使I值測量更準確些。例在上述條件下測得以下實驗數據：乙酸正丁酯 t，r（乙酸正丁脂）=3.10minlog3.10=0.4914正庚烷t，r（正庚烷）=1.74minlogl.74=0.2405正辛烷t，r（正辛烷）=3.73minlog3.73=0.5722試計算乙酸正丁酯的保留指數。解因z=7,所以I（乙酸正丁脂）=100［（0.0914一0.2405）/（0.5722—0.2405］=75.6+700.0=775.6七、問題討論色譜定性尚有一些色譜參數可以用，如tR,t，R,V'R,r，i,s等，為什么說用I值最可靠？因為采用保留值定性要求兩次進樣條件完全一致，這是比較困難的，r'i,s要求溫度一定，且需要標準物質。保留指數定性的重現性最佳，當固定液和柱溫一定時，定性可不需要標準物質。一般講只要色譜柱（固定液）和柱溫相同，就可以利用文獻或手冊發(fā)表的保留指數來定性。關于tM值的測量：從tM定義看，tM值的測量規(guī)定為惰性組分從進樣開始至柱后流出濃度極大點所對應的時間，即該惰性組分不能與固定相發(fā)生任何作用（溶解或吸附）便流出色譜柱。實際上不存在這種州想的惰性組分，或多或少在柱中有保留作用，因此直接測量而得到的tM值，相對說不那么準確，特別是數值小的tM，會引入一定的誤差（而數值大的誤差往往可以略而不計）。因tM射值是諸色譜參數的基淮數據，故有許多人研究它的準確計算方法。如利用三個同系物的保留值來推算死時間，其三個同系物的碳數必須符合如下條件，Cn—C（n—i）=C（n+i）—Cn （5—又根據同系物的碳原子.數與調整保留時間的對數呈線性關系而推導出來的方程式，即C=mlogt'+q=mlog（t—tM）+q （5—2）式中，Cn——同系物中的碳原子數；tn——具有cn同系物的保留時間；t'n——Cn同系物的調整保留時間；m、q 方程式中常數。三個同系物（正己烷，正庚烷，正辛烷）的t'R值可分別設定為［匚、一t］、［t—t］、［t.—（n-i）MnM（n+i）tM］，把它們代入（3—1—2）式；則得：C（n—1）=mlOg（t（n-i）—tM）+q （5—3）cn=mlog（tn—tM）+q （5—4）TOC\o"1-5"\h\zC(n+1)=mlOg(t(n+1)-tM)+q (5—5)將(3—1—4)式減去(3—1—3)式，(3—1—5)式減去(3—1—4)式得：\o"CurrentDocument"C-C.、=mlog[(t-tA)/(t-t^)] (5—6)n(n-i)°LVnM八(n-i)M/J ' 'C(n+i)-Cn=mlOg[(t(n+i)-tM)/(tn-tM)] (5—7)又因為存在(3—1—1)式的關系，所以得：\o"CurrentDocument"(t—t)/(t—t)=(t —t)/(t—t) (5—8)nM (n-i) M(n+i) M nM整理(3—1—8)式，得到最終結果：\o"CurrentDocument"t—Ct +t -2t)/(t +t -2t) (5—9)M (n+i)(n-i)n(n+i)(n-i)n式中i=1,2,3...；tn-i——第一個同系物的保留時間(正己烷)，tn——第二個同系物的保留時間(正庚烷)，tn+i——第三個同系物的保留時間(正辛烷)。X.Guardino等人的驗證認為(5—9)式準確可靠，并提出i值愈大則計算出來的tM值愈準確。請同學們根據本實