儀器分析習(xí)題課(色譜分析部分)

1、2222220.0122(1)3(1)pfpglddBDgkkHAcuduuukDkD5.5.試以塔板高度試以塔板高度H H做指標(biāo)討論氣相色譜操作條件的選擇。做指標(biāo)討論氣相色譜操作條件的選擇。答：由范弟姆特速率方程式：答：由范弟姆特速率方程式：可知，色譜柱的填充均勻程度，擔(dān)體粒度，載氣種類，載氣流速，柱溫的可知，色譜柱的填充均勻程度，擔(dān)體粒度，載氣種類，載氣流速，柱溫的變化，固定相液膜厚度等均對柱效能有影響。變化，固定相液膜厚度等均對柱效能有影響。(1) (1) 色譜柱的填充均勻色譜柱的填充均勻, ,有利于降低有利于降低值。值。(2)(2)使用粒度細(xì)小使用粒度細(xì)小/ /均勻的擔(dān)體，可降低均勻的

2、擔(dān)體，可降低A A和氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)和氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)CgCg。(3) Dg 1/Mg(3) Dg 1/Mg，載氣的分子量大，載氣的分子量大，DgDg小，可提高柱效能。小，可提高柱效能。(4) (4) 由于由于 ，因此，控制載氣流速，可使，因此，控制載氣流速，可使H H最小。最小。(5) (5) 柱溫的變化，對分配比柱溫的變化，對分配比k k的影響很大。提高柱溫，可顯著不同組分的影響很大。提高柱溫，可顯著不同組分的降低分配比的降低分配比k k。(6) (6) 降低固定相液膜厚度，可降低液相傳質(zhì)阻力系數(shù)降低固定相液膜厚度，可降低液相傳質(zhì)阻力系數(shù)C Cl l。BH(cu)u8.8.為什么可用分離度

3、為什么可用分離度R R作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)? ?答：分離度答：分離度R R的定義：的定義： 相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰的峰底寬度總和之相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰的峰底寬度總和之半的比值。半的比值。21121()2rrttRYY R R的值越大，就意味著相鄰兩組分分離得越好。分子是兩組分保留的值越大，就意味著相鄰兩組分分離得越好。分子是兩組分保留值的差，反映了固定液的勢力學(xué)性質(zhì)，分母是色譜峰的寬窄，則反映值的差，反映了固定液的勢力學(xué)性質(zhì)，分母是色譜峰的寬窄，則反映了色譜過程的動(dòng)力學(xué)因素，反映了柱效能的高低。因此，分辨率是柱了色譜過程的動(dòng)

4、力學(xué)因素，反映了柱效能的高低。因此，分辨率是柱效能、選擇性影響的總和，可以作為色譜柱的總分發(fā)離效能指標(biāo)。效能、選擇性影響的總和，可以作為色譜柱的總分發(fā)離效能指標(biāo)。2211/21805.54()5.54()8856.832000 226885RtnYLHcmn塊.2221225.54()10828.7320001851082nLHcmn塊.2211805.54()120512.2720001661082nLHcmn塊.2020在一根在一根2m長的硅油柱上，分析一個(gè)混合物，得下列數(shù)據(jù)：苯、長的硅油柱上，分析一個(gè)混合物，得下列數(shù)據(jù)：苯、甲苯及乙苯的保留時(shí)間分別為甲苯及乙苯的保留時(shí)間分別為120”、2

5、2”及及31”；半峰寬為；半峰寬為0.211cm，0.291cm及及0.409cm，已知記錄紙速為，已知記錄紙速為1200mmh-1，求色譜柱對每種組分，求色譜柱對每種組分的理論塔板數(shù)及塔板高度。的理論塔板數(shù)及塔板高度。甲苯：甲苯：乙苯：乙苯：苯：苯：解：已知解：已知 1/C2=1200mmh-1=20mmmin-1 =1/3mms -1 C2=30scm-1 L=2mtR1(苯苯)= 120”=80s Y1/2,1=0.211cm =0.211cm30scm-1=6.83stR2(甲苯甲苯)= 22” =122s Y1/2,2=0.291cm = 8.73stR3(乙苯乙苯)= 31” =1

6、80s Y1/2,3=0.409cm= 12.27s各種組分的理論塔板數(shù)及塔板高度為：各種組分的理論塔板數(shù)及塔板高度為：2221716()16()46241RtnY塊2121在一根在一根3m3m長的色譜柱上，分離一試樣，得如下的色譜圖及數(shù)據(jù)：長的色譜柱上，分離一試樣，得如下的色譜圖及數(shù)據(jù)：(1)用組分用組分2計(jì)算色譜柱的理論塔板數(shù)；計(jì)算色譜柱的理論塔板數(shù)；(2)求調(diào)整保留時(shí)間求調(diào)整保留時(shí)間tR1及及tR2；(3)若需達(dá)到分離度若需達(dá)到分離度R=1.5，所需的最短柱長為幾米，所需的最短柱長為幾米?解：已知解：已知 tM=1min tR1= 14mim tR2= 17mim Y2=1 min(1)

7、組分組分2對應(yīng)的色譜柱理論塔板數(shù)：對應(yīng)的色譜柱理論塔板數(shù)：(2)組分組分1、2的調(diào)整保留時(shí)間的調(diào)整保留時(shí)間tR1及及tR2： tR1= tR1-tM =14-1=13mim tR2= 17-1 = 16mim,221,1161.2313RRtt,2,2216()3000.0731616()16()1RRtnYLLHcmtnY有效有效有效222221211.2316()16 1.5 ()0.0737511.23 1LRHcm有效222221211.2316()16 1.5 ()0.11.0311.23 1LRHcm有效(3)若需達(dá)到分離度若需達(dá)到分離度R=1.5，由組分由組分2計(jì)算對應(yīng)的色譜柱有

8、效塔板數(shù)：計(jì)算對應(yīng)的色譜柱有效塔板數(shù)：當(dāng)當(dāng)R=1.5時(shí)，所需的最短柱長為：時(shí)，所需的最短柱長為：若以若以H有效有效=0.1cm計(jì)算：計(jì)算：2222321211.1116()16 1.5 ()103.711.11 1LRHm有效22分析某種試樣時(shí)，兩個(gè)組分的相對保留值分析某種試樣時(shí)，兩個(gè)組分的相對保留值r2l=1.11，柱的有，柱的有效塔板高度效塔板高度H=1mm，需要多長的色譜柱才能分離完全，需要多長的色譜柱才能分離完全(即即R=1.5)?解：解： 已知已知 r2l=1.11， H有效有效=1mm ， R=1.5-11200.658 0.5 68 113781.0mv mL mg0.11cC

9、CFASm-11200.658 0.5 68 113171.8mv mL mL0.50cC CFASV23已知記錄儀的靈敏度為已知記錄儀的靈敏度為0.658mVcm-1，記錄紙速為，記錄紙速為2cmmin-1，載，載氣流速氣流速F0為為68mLmin-1，進(jìn)樣量，進(jìn)樣量12時(shí)時(shí)0.5mL飽和苯蒸氣，其質(zhì)量經(jīng)計(jì)算飽和苯蒸氣，其質(zhì)量經(jīng)計(jì)算為為0.11mg，得到的色譜峰的實(shí)測面積為，得到的色譜峰的實(shí)測面積為113cm2。求該熱導(dǎo)池檢測器的靈。求該熱導(dǎo)池檢測器的靈敏度。敏度。解：已知解：已知 C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1 F0=68mLmin-1 m=0.11mg A=11

10、3cm2該熱導(dǎo)池檢測器的靈敏度為：該熱導(dǎo)池檢測器的靈敏度為：若試樣苯按氣體計(jì)算，由進(jìn)樣體積若試樣苯按氣體計(jì)算，由進(jìn)樣體積V=0.5mL，TCD檢測器的靈敏度：檢測器的靈敏度：3750100.110.0111.110g0.5mmg8-112760600.6580.51733.1010 mv s g1.1 10mC C ASm 101833 0.19.68 103.10 10NDg sS120.60.560=18Ys1080121.0651.065 18 9.68 10=1.86 10 gQYD24記錄儀靈敏度及記錄紙速同前題，載氣流速記錄儀靈敏度及記錄紙速同前題，載氣流速60mLmin-1，放大

11、器靈敏度，放大器靈敏度1103，進(jìn)樣量，進(jìn)樣量12時(shí)時(shí)50L苯蒸氣，所得苯色譜峰的峰面積為苯蒸氣，所得苯色譜峰的峰面積為173cm2，Yl/2為為0.60cm，檢測器噪聲為，檢測器噪聲為0.1mV，求該氫火焰電離檢測器的靈敏度及最小檢出量。，求該氫火焰電離檢測器的靈敏度及最小檢出量。解：已知解：已知 C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1 V=50L Y Y1/21/2=0.6cm=0.6cm A=173cm2 N=0.1mV50L苯蒸氣的質(zhì)量：苯蒸氣的質(zhì)量：該氫火焰電離檢測器的靈敏度：該氫火焰電離檢測器的靈敏度：檢出限檢出限D(zhuǎn)：最小檢出量最小檢出量Q0：,13.50.560

12、.5RMtkt221124.83.51.44111.00.822RRttRYY25丙烯和丁烯的混合物進(jìn)入氣相色譜柱得到如下數(shù)據(jù)：丙烯和丁烯的混合物進(jìn)入氣相色譜柱得到如下數(shù)據(jù)：組分組分保留時(shí)間保留時(shí)間/min峰寬峰寬/min空氣空氣0.50.50.20.2丙烯丙烯3.53.50.80.8丁烯丁烯4.84.81.01.0計(jì)算：計(jì)算：(1)丁烯在這個(gè)柱上的分配比是多少丁烯在這個(gè)柱上的分配比是多少?(2)丙烯和丁烯的分離度是多少丙烯和丁烯的分離度是多少?解：解： 已知已知 ： tM=0.5min 丙烯丙烯: tR1= 3.5mim Y1=0.8min 丁烯丁烯: tR2= 4.8mim Y2=1min

13、(1) 丁烯在這個(gè)丁烯在這個(gè)色譜柱的分配比色譜柱的分配比(2) 丙烯和丁烯的分離度丙烯和丁烯的分離度120.362.894.3 10Bucm sC最佳220.152 0.36 4.3 100.40HABCcm最小 26某一氣相色譜柱，速率方程式中某一氣相色譜柱，速率方程式中A，B和和C的值分別是的值分別是0.15cm，0.36cms-1和和4.310-2s，計(jì)算最佳流速和最小塔板高度。，計(jì)算最佳流速和最小塔板高度。已知已知 ： A=0.15cm B=0.36cms-1 C=4.310-2s 2727在一色譜圖上，測得各保留時(shí)間如下：在一色譜圖上，測得各保留時(shí)間如下：求未知峰的保留指數(shù)。求未知峰

14、的保留指數(shù)。解：已知解：已知 tM=0.6min Z=8Z=8tRZ= 13.9-0.6=13.3mim lgtRZ=1.124tR、Z+1= 17.9-0.6=17.3mim lg tR、Z+1=1.238tR、x= 17.9-0.6=17.3mim lg tR、x= 1.170未知峰的保留指數(shù)為：未知峰的保留指數(shù)為：(1)1.170 1.1241001008840.351.238 1.124RxRzR zRzlgtlgtIzlgtlgt組分空氣辛烷壬烷未知峰tR/min0.613.917.915.42828化合物化合物A A與正二十四烷及正二十六烷相混合注入色譜柱與正二十四烷及正二十六烷相

15、混合注入色譜柱進(jìn)行試驗(yàn)，得調(diào)整保留時(shí)間為：進(jìn)行試驗(yàn)，得調(diào)整保留時(shí)間為：A A，10.20min10.20min，n-Cn-C2424H H5050，9.81min;n-C9.81min;n-C2626H H5454，11.56min11.56min。計(jì)算化合物。計(jì)算化合物A A的保留指數(shù)。的保留指數(shù)。解：已知解：已知 Z=24Z=24tRZ= 9.81min9.81min lgtRZ=0。992tR、Z+1= 11.56min11.56min lgtR、Z+1=1.063tR、x= 10.20min10.20min lgtR、x= 1.008化合物化合物A A的保留指數(shù)為：的保留指數(shù)為：1.0

16、080.992100242422.531.0630.992I100100 iiiiiimAfCmAfiiAf=34 0.84 4+214 0.74 4+4.5 1.00 4+278 1.00 4+77 1.05+250 1.28+47.3 1.36=2342.86iiA f134 0.84 41001001004.882342.86 iiiiimAfCmAf2214 0.74 410027.042342.86C 2929測得石油裂解氣的色譜圖測得石油裂解氣的色譜圖( (前面四個(gè)組分為經(jīng)過衰減前面四個(gè)組分為經(jīng)過衰減1 14 4而得到而得到) )，經(jīng)測定各，經(jīng)測定各組分的組分的f f值并從色譜圖量

17、出各組分峰面積分別為：值并從色譜圖量出各組分峰面積分別為：用歸一法定量，求各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為多少用歸一法定量，求各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為多少? ?其中其中 為：為：各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為: : 空氣空氣 甲烷甲烷 出峰次序出峰次序空氣空氣甲烷甲烷二氧化碳二氧化碳乙烯乙烯乙烷乙烷丙烯丙烯丙烷丙烷峰面積峰面積校正因子校正因子f340.842140.744.51.002781.00771.052501.2847.31.36解：解：本題為用色譜歸一法定量分析。本題為用色譜歸一法定量分析。歸一法定量公式為：歸一法定量公式為：34.5 1.00 41000.772342.86C 4278

18、1.00 410047.462342.86C 577 1.051003.452342.86C 6250 1.2810013.662342.86C 747.3 1.361002.742342.86C 二氧化碳二氧化碳 乙烯乙烯 乙烷乙烷 丙烯丙烯 丙烷丙烷 ssiiiissimmAfAC %100100AmASm114.80.1907C %1007.71133 0.2611.055272.60.1907C %10017.56133 0.5621.055342.70.1907C %1006.14133 0.9381.0553030有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物質(zhì)，稱取此試樣有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物質(zhì)，稱取此試樣1.055g1.055g。以環(huán)。以環(huán)己酮作內(nèi)標(biāo)，稱取己酮作內(nèi)標(biāo)，稱取0.1907g0.1907g環(huán)己酮，加到試樣中，混合均勻后，吸取此試液環(huán)己酮，加到試樣中，混合均勻后，吸取此試液3L3L進(jìn)樣，進(jìn)樣，得到色譜圖。得到色譜圖。從色譜圖上測得的各組分峰面積及已知的從色譜圖上測得的各組分峰面積及已知的S S，值如下表所示：，值如下表所示：求甲酸、乙酸、丙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。求甲酸、乙酸、丙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：解： 已知：已知：m=1.