气相色谱定性分析.doc

华南师范大学实验报告专 业： 材料化学 年 级：2008级课程名字：近代材料分析测试技术 实验项目：气相色谱定性分析实验类型： 验证 实验时间：2011年3月4日实验一 气相色谱定性分析一、目的要求1、 学习利用纯物对照法和加入纯物增加峰高法的定性方法；2、 熟悉色谱仪器操作。二、基本原理在一定的色谱条件下，一个未知物只有一个确定的保留时间。因此，对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知，它们的色谱峰均能分开，则可将已知纯物质在相同的色谱条件下的保留时间与未知物的保留时间进行比较，就可以定性鉴定未知物。纯物质对照法定性只适用于组分性质已有所了解，组成比较简单，且有纯物质的未知物。当未知样品中组分较多，所得色谱峰过密，用上述方法不易辨认时，或仅作未知样品指定项目分析时均可用此法。首先做出未知样品的色谱图，然后在未知样品加入某已知物，又得到一个色谱图。峰高增加的组分即可能为这种已知物。 三、仪器及设备GC-2010气相色谱仪；SHIMADZU-日本岛津；色谱工作站；色谱柱：开管柱，长30m，中等极性，内径：0.32mm，膜厚：0.25m。全自动空气源，空气压缩机，氢气发生器；1uL微量进样器。四、实验试剂：甲苯（分析纯）、苯乙烯，未知样品，请选作。五、实验条件1、温度：进样温度150；柱温80左右；检测器温度150。2、气体流量：载气为氮气 40mL/min，空气400 mL/min，氢气40mL/min。3、检测器 FID，灵敏度10-7。 4、进样量 0.2uL六、实验步骤1、 色谱仪器进样操作；2、 纯物对照法：1）进标样：分别吸取甲苯、苯乙烯各0.2uL，依次进样，准确记录保留时间。2）进待测样：用待测样把1uL微量进样器洗3-5次，然后往色谱仪内注射0.2 uL样品，准确记录保留时间。3）将甲苯、苯乙烯标样的保留时间与待测样的保留时间对比定性。3、 加入纯物增加峰高：1）进待测样：用待测样把1uL微量进样器洗3-5次，然后往色谱仪内注射0.2 uL样品，准确记录保留时间。2）取上述待测样二份，分别加入适量甲苯、苯乙烯标样，分别吸取配制的混合样品0.2uL，依次进样，观察色谱峰变化。3）根据色谱峰峰高变化定性。七、结果处理 ：标出各峰的保留时间等，计算分离度，对不同组分计算色谱柱的分离效能（计算塔板数）。（一）记录样品各峰保留时间，如下表：样品保留时间tR1/min保留时间tR2/min苯乙烯3.602甲苯2.866甲苯：苯乙烯 1：12.9083.537甲苯：苯乙烯 1：22.9093.534甲苯：苯乙烯 1：32.9163.554甲苯：苯乙烯 1：42.9493.553甲苯：苯乙烯 未知比2.9223.568（二）求分离度已知半峰宽Y1/2 =2.354 峰基宽W = 4 所以W = 1.699Y1/2则可求出分离度 R= 根据实验实验所得各样品色谱峰图片，测量并计算半峰宽Y1/2，再算出峰基宽W，从而可算出样品分离度R。如下表样品半峰宽Y1/2半峰宽Y1/2峰基宽W峰基宽W分离度R甲苯：苯乙烯 1：10.07230.14460.12280.24573.414甲苯：苯乙烯 1：20.11910.25530.20250.43381.964甲苯：苯乙烯 1：30.11850.29630.20140.50351.810甲苯：苯乙烯 1：40.13620.26090.23150.44331.790甲苯：苯乙烯 未知比0.13040.27170.22160.46171.891（三）计算色谱柱的分离效能所以 n = 样品柱效n柱效n苯乙烯673.88甲苯1254.54甲苯：苯乙烯 1：18967.173316.48甲苯：苯乙烯 1：23303.091061.64甲苯：苯乙烯 1：33354.41797.25甲苯：苯乙烯 1：42596.601027.91甲苯：苯乙烯 未知比2780.91955.34（四）计算混合物的比例已知甲苯 = 0.866 g/mol ；苯乙烯 = 0.906 g/mol在体积比为1：1的甲苯和苯乙烯混合溶液中，V甲苯=V苯乙烯=0.2 uL求得甲苯的质量分数X1为：X1 = = =( 0.866 x 0.1 ) / (0.866 x 0.1 + 0.906 x 0.1) = 48.87%用归一化法求解校对因子，设甲苯和苯乙烯的校对因子分别为f1、f2, 甲苯和苯乙烯的峰面积分别A、B 由实验得A= 574000215.7 * 107 B= 642279560.6 * 107 X1= 由上式可得= = 1.07不妨设f2 = 1 ，则f1= 1.07在未知比例的混合液中，由实验得A1=409404060.6 * 107 V B1=754237355.6 * 107 V则 X2= = 34.16%则=34.16% 可求得=1.84所以混合物甲苯和苯乙烯之比为：1：1.84八、结果讨论 有很多因素影响柱效，如柱温、载气流量、固定液含量、载气性质、进样速度、进样量等，以下根据实验结果进行分析。 （一） 分子扩散因素、其它因素对柱内传质的影响由速率理论探讨影响柱效的动力学因素。柱效可用板高H来表示，板高H越小，柱效越大。由Van Deemter方程，得： u ：流动相线速度； A，B，C为常数， A表示涡流扩散系数 B分子扩散系数 C传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数） 1）涡流扩散项(Multipath term, A)在填充柱中，由于受到固定相颗粒的阻碍，组份在迁移过程中随流动相不断改变方向，形成紊乱的“涡流”。因填充物颗粒大小及填充的不均匀性影响同一组分运行路线，从而影响流出时间，导致峰形展宽。展宽程度以A表示：A=2ldp（其中dp填充物平均直径； l填充不规则因子。）所以使用细粒的固定相并填充均匀可减小A，提高柱效。2）分子扩散项(Longitudinal diffusion term, B/u) 纵向分子扩散是由于浓度梯度引起的。当样品被注入色谱柱时，由于溶质区带前后存在着浓度差，因而产生纵向扩散使色谱峰扩宽。其大小为：B=2gDg（g弯曲因子，指固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况；D组分的扩散系数。）分子量大的组分，Dg小，即B小；Dg 随柱温升高而增加，随柱压降低而减小；流动相分子量大，Dg小，即B小；u 增加，组份停留时间短，纵向扩散小（B/u）。所以大分子量流动相；适当增加流速；短柱；低温，可提高柱效。3）传质阻力项(Mass-transfer term, Cu)因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间”达至平衡，因此产生峰形展宽。气相色谱以气体为流动相，液相色谱以液体为流动相，二者传质过程不完全相同。传质阻力项包括固定相传质阻力项、流动相传质阻力项。在流速很高的情况下，由于没有足够的时间建立平衡，偏离更为严重。气相色谱分析法中，固定填充柱，对某一物质在不同的载气流速下,测定塔板高度，即可作右图。从图中可以看出，曲线最低点处 H 最小，即柱效能最高，该点对应的载气流速为最佳流速。（二）柱外效应柱外效应：简单的说色谱峰在柱外死空间里的扩展效应。柱外效应除了由不好的进样技术引起外；主要是由从进样点到检测池之间除柱子以外的所有死体积所引起。死体积通常测试中是包括了柱外死体积，即色谱仪中的管路和连接头间的空间以及进样系统和检测