色譜參數(shù)的測試及計算

色譜參數(shù)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(shù)的測試與計算，定量地了解溶質(zhì)組分在色譜柱過程中熱力學(xué)和動力學(xué)作用的量度。理解各色譜參數(shù)的意義及其相互關(guān)系。通過本實驗進(jìn)一步掌握柱效、柱選擇性、分離能力、保留值等性質(zhì)，使之能選擇出最佳色譜操作條件，得到可靠的定性，定量結(jié)果。二、測定意義通過試驗，了解色譜中的各個基本參數(shù)，從色譜圖中學(xué)會參數(shù)的獲得及各基本參數(shù)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MR高峰寬（W?）、及峰高（H）等參數(shù)，便可計算出基本色譜參數(shù)值。調(diào)整保留時間：用公式計算出t,=t—tTOC\o"1-5"\h\zR R Mt, V V,a=R（）=g（i）=N（）is t V V,R（S） g（s） N（s）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(biāo)準(zhǔn)。K,t—tt,K, =R M= _Rt tMM容量因子：計算出正已烷；正庚烷；乙酸正丁酯；正辛烷的K'，以其中K'=2-5的組分進(jìn)行計算。4理論塔板數(shù)：以其中K'=2-5的組分進(jìn)行計算。n=5.54(tR)2=16(tR)2W W1/2

5有效塔板數(shù)：以其中K'=2-5的組分進(jìn)行計算。當(dāng)K'足夠大時理論塔板數(shù)與有效n=5.54(丄)2=16(眾)2

eff W W1/2塔板數(shù)是否近似相等。6分離度：計算出較難分離二組分的分離度。2(t-t)t-tR= R2 R1?-R2 W+WW1/21/2t-tTZ= R(z+i) (z)一1WW1/2(z)1/2(z+1)7分離數(shù)：計算出任意二相鄰正構(gòu)烷烴峰之間的TZ值(即二峰間可容納的峰數(shù))。8保留指數(shù)：計算出任意二相鄰正構(gòu)烷烴峰之間的I值=100[Z+lgt, 一lgt,=100[Z+R(X) R(z)]lgt—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(zhì)在每層塔板中進(jìn)行平衡的物理模型過程，導(dǎo)引出一個描述色譜流出曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式：式中c——色譜流出曲線上任意一點(diǎn)樣品的濃度;n——理論塔板數(shù)；m——溶質(zhì)的質(zhì)量;Vr――溶質(zhì)的保留體積，即從進(jìn)樣到色譜峰極大點(diǎn)出現(xiàn)時通入色譜柱中載氣的體積；

V——在色譜流出曲線上任意一點(diǎn)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(lián)結(jié)好儀器系統(tǒng)，檢查并排除故障至正常工作狀態(tài).色譜條件Td=120°CT。=100°CT：=120°C；載氣碼流速40ml/min；進(jìn)樣量：空氣50pl,乙酸正丁酯+n-C06+n-C07+n-C08混合樣1pl；純樣進(jìn)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：N流速30m1/min,H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4M,信號衰減視靈敏度狀況而定。測試待儀器開啟運(yùn)行至基線平穩(wěn)后，取純凈CH樣品10M注入GC儀器系統(tǒng)(如信號4過大則可以適當(dāng)減少進(jìn)樣量)，計時，準(zhǔn)確記錄保留時間(t)。重復(fù)進(jìn)樣5—10次，至t值MM絕大多數(shù)重復(fù)為止。取其平均值，為本實驗的t值［t(甲烷)］。再取四種混合組分的樣品MM溶液4M注入儀器系統(tǒng)，得到較理想譜圖后，再重復(fù)進(jìn)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)］。R R R R測試結(jié)果在儀器操作條件穩(wěn)定無誤的情況下，應(yīng)得到分離狀況良好的色譜圖六、數(shù)據(jù)處理n=5.54(t/W)2或n=16(t/W)2的關(guān)系計算出柱效率(每米柱長所具有的理論塔板數(shù))記錄甲烷的t值和四組分混合樣的各保留值(平均值)。令R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測量并記錄各組分的半高峰寬Wh/2各基本參數(shù)計算：2和峰寬W值調(diào)整保留時間：以t'=t—t關(guān)系計算出t'、tR R M n-1相對保留值(r):按rt' /t的關(guān)系，計算出Yi，s i，s=R(i)M烷，正已垸(以正已烷作標(biāo)準(zhǔn)物時)烷，正已垸容量因子：根據(jù)K=t'/t的關(guān)系，計算出K'RMK',K' ,K'值(正庚烷) (乙酸正丁脂) (正辛烷)理論塔板數(shù)：以其中K'=2—5的某組分為代表，根據(jù)iR(正己烷)'n、t'n+1及t'i；n n+1 i,Y ，Y正庚垸，正已垸 乙酸正丁酯，正已烷 正辛TOC\o"1-5"\h\zRh/2 R有效塔板數(shù):n=5.54(t'/Wj2或n=16(t'/W)2的關(guān)系計算出有效塔板數(shù)(仍可用eff Rh/2 eff RK'=2—5的組分)。當(dāng)K'值足夠大時，n~neff分離度:可根據(jù)R=2(t—t)/(W+W)關(guān)系，計算出四種組分中較難分離的二組分間的分R2R1 1 2離度;分離數(shù)：可根據(jù)TZ=(t()—t())/(Wh/()+Wh/())的關(guān)系，計算出任意二相鄰正構(gòu)烷R(Z+1)R(Z) h/2(Z) h/2(Z+1)烴峰之間的TZ值(即二峰間可容納的峰數(shù))保留指數(shù)：是色譜定性的重要指標(biāo)，準(zhǔn)確測量十分重要。只要嚴(yán)格保證色譜條件的一致性(同文獻(xiàn)Sandtler保留指數(shù)的色潛條件比較)，該指數(shù)可作為未知物可靠的定性指標(biāo)。保留指數(shù)計算可按I=100［(logt'(—logt' )/(logt'()—logt'())+z］的關(guān)系計算出任意二相鄰R(l) R(z) R(z+1) R(Z)正構(gòu)烷烴伺某組分的I值。如載氣流速不非常穩(wěn)定時，可用V'(),V'(),V'(),代替上述R(i) R(z) R(z+1)的t'(i)、t'())和t'(),這樣可以使I值測量更準(zhǔn)確些。R(i) R(z) R(z+1)例在上述條件下測得以下實驗數(shù)據(jù)：乙酸正丁酯 t' =3.10minlog3.10=0.4914R(乙酸正丁脂) °正庚烷t' =1.74minlogl.74=0.2405R(正庚烷)正辛烷t' =3.73minlog3.73=0.5722R(正辛烷)試計算乙酸正丁酯的保留指數(shù)。解因z=7,所以I =100［(0.0914—0.2405)/(0.5722—0.2405］(乙酸正丁脂)=75.6+700.0=775.6七、問題討論色譜定性尚有一些色譜參數(shù)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。保留指數(shù)定性的重現(xiàn)性最佳，當(dāng)固定液和柱溫一定時，定性可不需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。一般講只要色譜柱(固定液)和柱溫相同，就可以利用文獻(xiàn)或手冊發(fā)表的保留指數(shù)來定性。關(guān)于t值的測量：從t定義看，t值的測量規(guī)定為惰性組分從進(jìn)樣開始至柱后流出濃MMM度極大點(diǎn)所對應(yīng)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t值，相對說不那么準(zhǔn)確，特別是數(shù)值小的t,會引入一定的誤差(而數(shù)值大的誤MM差往往可以略而不計)。因tM射值是諸色譜參數(shù)的基淮數(shù)據(jù)，故有許多人研究它的準(zhǔn)確計M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(shù)必須符合如下條件，TOC\o"1-5"\h\zC—C=C—C (5—1)n (n—i)(n+i)n又根據(jù)同系物的碳原子.數(shù)與調(diào)整保留時間的對數(shù)呈線性關(guān)系而推導(dǎo)出來的方程式，即C=mlogt'+q=mlog(t—t)+q (5—2)n n nM式中，C——同系物中的碳原子數(shù)；nt――具有C同系物的保留時間；n nt'――C同系物的調(diào)整保留時間；n nm、q 方程式中常數(shù)。三個同系物(正己烷，正庚烷，正辛烷)的t'R值可分別設(shè)定為［t(n_i)—tM］、［J—tM］、［t(n+i)—tM］，把它們代入(3—1—2)式；則得：J—Jmlog(t(n-i)—tM)+q (5—3)\o"CurrentDocument"Cn=mlog(tn—tM)+q (5—4)\o"CurrentDocument"C(n+i)=mlog(t(n+i)－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"Cn－C(n－i)=mlog[(tn－tM)/(t(n-i)－tM)] (5—6)\o"CurrentDocument"C(n+i)－Cn=mlog[(t(n＋i)－tM)/(tn－tM)] (5—7)又因為存在(3—1—1)式的關(guān)系，所以得：\o"CurrentDocument"(tn－tM)/(t(n-i)－tM)=(t(n＋i)－tM)/(tn－tM) (5—8)整理(3—1—8)式，得到最終結(jié)果：tM=(%+i嚴(yán)⑴可入)/(t(n+i)+%-廠2.) (5—9)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(rèn)為(5—9)式準(zhǔn)確可靠，并提出i值愈大則計算出來的tM值愈準(zhǔn)確。請同學(xué)們根據(jù)本實驗測得的t.