metodichka2-vsya-isp-1-format70kh108-16

эксперимента зависит от концентрации вещества в потоке газа-носителя, а также от разницы между теплопроводностью измеряемого вещества и теплопроводностью газа-носителя.

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД)

Основной частью пламенно-ионизационного детектора является водородная горелка, для нормальной работы которой нужны водород (горючее) и воздух (для поддержания горения).

На рис. 4.5 показана схема пламенно-ионизационного детектора. В детекторе имеются два электрода: водородная горелка (4,5) является одним из электродов, а второй электрод находится над её пламенем (6). При горении чистого водорода в пламени горелки практически отсутствуют ионы, и электрическая цепьмежду электродами разорвана. При сгорании паров анализируемых соединений в результате протекания различных термических процессов образуются ионы и электроны, проводимость в межэлектродном пространстве увеличивается и цепь замыкается. Ионный ток после усиления регистрируется при помощи потенциометра. Для пламенно-ионизационного детектора сигнал зависит от количества и специфики соединений, поступающих в пламя горелки в единицу времени.

Рис. 4.5 Схема пламенноионизационного детектора:

1 – ввод водорода;

2 – ввод газа из хроматографической колонки; 3 – ввод воздуха; 4 – катод; 5 – горелка;

6 – собирающий электрод;

7 – вывод продуктов горения в атмосферу

Пламенно-ионизационный детектор пригоден для анализа органических соединений, при сгорании которых образуется значительное количество ионов, что и определяет большую чувствительность ПИД к этим веществам.

Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.

Качественный анализ Для идентификации веществ смеси известного происхождения, т.е.

смеси, для которой известен набор возможных веществ, можно использовать параметры удерживания tu , VR и Vотн. Идентификация

83

производится на основании совпадения параметра удерживания чистого вещества и этого вещества в смеси в одних и тех же условиях (колонка, температура, расход газа-носителя).

Для веществ одного гомологического ряда зависимость lgVR от числа атомов углерода в молекуле nC обычно представляет собой прямую линию (рис. 4.6.). Наклон прямой определяется природой анализируемых веществ и неподвижной фазы, температурой колонки.

Получаемые из эксперимента линейные зависимости IgVR от числа атомов углерода nC в пределах гомологического ряда (рис. 4.6) могут быть использованы для качественного анализа производных углеводородов.

Рис. 4.6 Зависимость lgVR от числа атомов углерода в молекуле для представителей различных гомологических рядов.

В связи с тем, что для малополярных жидких фаз характерны параллельные прямые в указанных координатах., Ковач предложил характеризовать удерживание числом атомов углерода, которое должен был бы иметь н-алкан, чтобы его удерживаемый объем совпадал с удерживаемым объемом данного вещества. Это число атомов углерода n- алкана (обычно дробное, умноженное на 100), называется индексом Ковача

(I) данного вещества. Индексы Ковача хорошо воспроизводимы. Индекс Ковача какого-либо соединения для определенной неподвижной фазы может быть определен графически, как показано на рис. 4.6, после нанесения на ось ординат lgVR данного соединения на экспериментально полученную прямую для алканов в тех же условиях. Сдвиг этих прямых по горизонтали для гомологических рядов производных углеводородов дает вклад в индекс Ковача функциональной группы, кратной связи и т.д. Этот вклад называется гомоморфным фактором, и сумма этих гомоморфных факторов, прибавленная к числу nС·100, дает возможность рассчитать индекс Ковача по литературным данным о гомоморфных факторах.

Величину Iх можно рассчитать и по формуле:

84

коэффициентами определяются весовые доли, а с мольными - мольные доли веществ в смеси.

Определение мольных теплот растворения газов и паров в жидкостях газохроматографическим методом

Из термодинамики известно, что по температурной зависимости константы

Таким образом, определив VR при нескольких температурах и построив по этим данным прямую в координатах InVR от 1/Т, можно определить Q.

Порядок работы на хроматографе ЛХМ-80

Лабораторный универсальный хроматограф ЛХМ-80 имеет блочную конструкцию. Цифрами на лицевой стороне прибора показаны:

1-блок термостата и испаритель;

2- детектор;

3- блок подготовкигазов;

4- блок программирования температуры;

5- блок регулировки температуры;

6- блок питания детектора по теплопроводности;

7- блок измерения температуры;

8- блок питания пламенно-ионизационного детектора;

9- измеритель малых токов;

10баллон с газом-носителем;

11- самописец.

При подготовке к работе хроматографа ЛХМ-80 с детектором по теплопроводности необходимо:

1)установить на редукторе баллона с газом-носителем давление 3,5-4

атмосферы. ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается включать в

электросеть хроматограф без потока газа-носителя;

2)через 1-2 минуты после включения редуктора проверить пенометром наличие потока газа-носителя на выходе из колонок;

3)включить хроматограф в электросеть. Для этого нажать кнопку ВКЛ на блоке термостата 1;

86

4)установить лимб "температура колонок" блока программирования температуры 4 на требуемую температуру и нажать кнопку "ВКЛ" этого блока;

5)нажать кнопку "ВКЛ" блока регулятора температуры 5;

6)нажать кнопку "ВКЛ" на блоке питания детектора по теплопроводности - 6. Стрелка на миллиамперметре должна установиться на 60 мА, затем установить масштаб шкалы 1:2 нажатием соответствующей кнопки;

7)включить тумблер "Сеть" на самописце 11.

В течение 30 минут хроматограф прогревается и выходит на рабочий режим.

Через 30 минут пенометром измерить поток газа-носителя на выходе из колонок. Для этого нажатием груши пенометра получить движущуюся пленку и измерить секундомером время (t), за которое пленка пройдет заданный объем (V), например, 10 мл. Для получения достаточной точности измерения время не должно быть меньше 30 сек. Измерения проводятся не менее 3 раз и усредняются. В лабораторный журнал записываются объем и все измерения времени и среднее из них. Измеряемая объемная скорость газа-носителя рассчитывается по формуле:

Значение скорости потока должно находиться в пределах от 15 до 22 мл/мин в каждой колонке. Затем записать давление газа на входе в колонку 1, отсчитав его по манометру блока 1 для линии 1, проверить температуру термостата, испарителя и детектора милливольтметром на блоке измерения температуры 7. Температура термостата колонок регистрируется милливольтметром на блоке 7 постоянно, а температуры испарителя и детектора - только при нажатии соответствующих кнопок на блоке 7. При необходимости рукояткой "Ток детектора" на блоке 6 отрегулировать ток детектора (60 мА); рукоятками установка "С" "грубо" и "точно" на блоке 6 установить стрелку самописца 11 около О.

Микрошприцем набрать 1-2 микролитра анализируемой смеси так, чтобы в шприце не оставалось пузырьков воздуха. Включить тумблер "диаграмма" на самописце 11. Ввести пробу микрошприцем в колонку через испаритель на крышке детекторной 3. ВНИМАНИЕ! Работа с

микрошприцем требует внимания и аккуратности. Первую пробу вводить только после объяснения лаборанта.

При определении времени удерживания несорбирующегося вещества (воздуха) (t0) надо изменить полярность сигнала детектора нажатием кнопки "полярность" в блоке 6. После окончания работы с воздухом снова нажать кнопку "полярность". После выхода последнего пика на самописце 11

87

выключить тумблер "диаграмма". Ориентировочное время выхода последнего пика используемых смесей (нонана) приведено в табл. 4.1.

После окончания работы выключить оследовательно: самописец - 11, блок питания детектора - 6, блок регулировки температуры - 5, блок программирования температуры - 3, блок термостата - 1. Затем закрыть редуктор на баллоне с газом-носителем – 10. Сдать прибор лаборанту.

Работа 4.1. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ СМЕСИ УГЛЕВОДОРОДОВ С ПОМОЩЬЮ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ НА КОЛОНКЕ С АПЬЕЗОНОМ, НАНЕСЕННЫМ НА ХРОМАТОН.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - получить зависимость удерживаемого объема от числа атомов углерода в нормальных углеводородах, определить относительные поправочные коэффициенты для нормальных углеводородов и сделать качественный и количественный анализ смеси углеводородов, предложенной преподавателем.

Оборудование: Газовый хроматограф, микрошприц, газовый шприц, секундомер.

Реактивы: эквимолярная смесь нормальных углеводородов: гексана, гептана, октана и нонана , контрольная смесь.

Пор я док в ып о лнен и я раб от ы :

1.Получить у лаборанта эквимолярную смесь нормальных углеводородов: гексана, гептана, октана и нонана, контрольную смесь углеводородов, секундомер, газовый шприц и микрошприц на 10 мкл.

2.Включить хроматограф согласно описанию "Порядок работы на хроматографе". Установить температуру колонки 100°С, испарителя 150°С и детектора 150°С.

3.После выхода хроматографа на рабочий режим впустить примерно 2 мкл эквимолярной смеси углеводородов в колонку 1, включив секундомер в момент впуска смеси. По мере выхода углеводородов в порядке возрастания

их молекулярных весов записывать время выхода максимумов пиков (tуд). Повторить опыт еще 2-3 раза. Записать полученные tуд в табл. 4.2. Найти средние значения tуд для каждого углеводорода и записать в табл. 4.2.

88

где Tкол - температура колонки, Тком - температура в комнате в градусах Кельвина.

3.Рассчитать VR no (4.6), IgVR и записать эти результаты в табл.3.3.

4.Построить график IgVR от nC. Проверить линейность зависимости lgVR от числа атомов углерода в молекуле углеводорода (nC).

2.Расчет поправочных коэффициентов для углеводородов C6 - С9 и определение количественного состава контрольной смеси

углеводородов

вмольных процентах.

1.Количественный состав смеси по каждому компоненту рассчитывается по (4.11). Для этого нужно определить площади всех пиков, которые с достаточно хорошим приближением можно рассчитать методом треугольника:

Отсчет высот пиков производится от положения базовой линии, экстраполированной в пределы записанного пика, как показано на рис. 4.7. Определенные таким образом площади записать в табл. 4.4

2.Рассчитать относительные мольные поправочные коэффициенты для каждого впуска смеси по уравнению (4.12) приняв за стандарт н-гексан, с

учетом того, что в эквимолярной смеси qi = qст т.е. Ki,отн = Sст/Si . Записать рассчитанные Кi,отн в табл. 4.4 и найти их средние значения.

3.Определить площади пиков компонентов контрольной смеси и записать в табл. 4.5

4.Рассчитать по (4.11) мольный % каждого компонента смеси и записать в табл. 4.5.

90