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.
Порядок выполнения работы:
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 возрастанияих 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.
Таблица 4.2
| Времена выхода (tуд) | ||||
| № впуска | н-гексан | н-гептан | н-октан | н-нонан |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| tуд,ср | ||||
4. Ввести в колонку газовым шприцем 0,3 мл воздуха. Измерить время выхода воздушного пика и пределить время удерживания несорбирующегося газа – воздуха 
.
|
|
|
5. Сделать 2 впуска контрольной смеси по 1-2 мкл и записать времена выхода максимумов пиков.
1. Определение качественного состава смеси углеводородов по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов C6 - С9 .
1. Рассчитать для каждого из углеводородов C6-C9 tR по формуле (4.5), используя to и tуд ср, табл. 4.2. Записать результаты в табл. 4.3.
Таблица 4.3
| Углеводород | nс | tR | wиспр | vr | IgVR |
| Гексан | 6 | ||||
| Гептан | 7 | ||||
| Октан | 8 | ||||
| Нонан | 9 |
2. Рассчитать объёмную скорость газа-носителя в колонке при 100°С (wиспр) по формулам (4.15, 4.16) с учетом того, что измерение потока газа производится при комнатной температуре на выходе из колонки:
|
|
|
, 4.16
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
В мольных 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:
|
Рисунок 4.7. Хроматографический пик.
|
где h - высота пика, а σ - ширина его на половине высоты.
|
, 4.17
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.
Таблица 4.4
| № впуска | Площади пиков (Si) в мм2, поправочные коэффициенты Котн | |||||||
| н-гексан | н-гептан | н-октан | н-нонан | |||||
| S6 | К6 | S7 | К7 | S8 | K8 | S9 | К9 | |
| 1 | 1 | |||||||
| 2 | 1 | |||||||
| 3 | 1 | |||||||
| kотн,сред | 1 | |||||||
Кроме того, для узких пиков вместо площадей пиков можно использовать величины пропорциональные им и равные h·tуд, где h - высота пика.
Таблица 4.5
| tуд | Вещество | S, мм2 | мольн. % |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ 4.1
Перед выполнением работы:
1. Нарисуйте схему газового хроматографа и назовите основные части хроматографической установки.
2. Расскажите порядок включения хроматографа.
3. Какие параметры нужно определить перед впуском смесей углеводородов?
4. Что измеряется при получении хроматограммы для качественного анализа?
|
|
|
5. Зачем делают импульсный ввод воздуха?
6. Как определить, какой пик хроматограммы соответствует каждому из 4 углеводородов стандартной смеси?
7. Что является количественной характеристикой вещества при хроматографическом анализе?
8. Как определить площадь пика на хроматограмме?
9. Как определить относительные мольные поправочные коэффициенты веществ по смеси известного состава этих веществ?
К защите работы:
1. Как происходит разделение компонентов смеси в хроматографическом опыте?
2. Что является качественной характеристикой данного вещества в хроматографическом анализе?
3. Какие зависимости параметров удерживания наблюдаются в гомологических рядах углеводородов?
4. Как определить количество выходящего из колонки вещества по площади его пика на хроматограмме?
5. Дайте определение абсолютному и относительному поправочным коэффициентам.
Работа 4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЬНЫХ ТЕПЛОТ РАСТВОРЕНИЯ НОРМАЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ C6- C9 В АПЬЕЗОНЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Цель работы - получить температурную зависимость удерживаемых объёмов для каждого углеводорода, рассчитать теплоты растворения и проверить линейность зависимости теплот растворения от числа атомов углерода в углеводороде.
Оборудование: Газовый хроматограф, микрошприц, газовый шприц, секундомер.
Реактивы: эквимолярная смесь нормальных углеводородов: гексана, гептана, октана и нонана , контрольная смесь.
Порядок выполнения работы:
1. Получить у лаборанта эквимолярную смесь нормальных углеводородов: гексана, гептана, октана и нонана, газовый шприц, микрошприц на 10 мкл и секундомер.
2. Включить хроматограф согласно описанию "Порядок работы на хроматографе". Установить лимб "Температура колонки" на температуре 75°С.
3. После выхода хроматографа на режим и измерения расхода потока газа-носителя пенометром и температуры колонок (точно) сделать впуск 0,3 мл воздуха газовым шприцем. В момент впуска включить секундомер и записать время выхода максимума обратного (в левую сторону) пика (t0). Все измерения записывают в табл. 4.6. Повторить впуск воздуха 2-3 раза.
4. Сделать 2-3 впуска микрошприцем смеси н-углеводородов по 1-2 мкл. С помощью секундомера определить времена выхода всех четырех углеводородов (4 пика) и записать в табл. 4.6. Порядок выхода углеводорода соответствует возрастанию молекулярного веса углеводородов.
5. Установить лимб "Температура колонок" на другую температуру дождаться установления постоянства заданной температуры колонок, измерить ее и провести аналогичные впуски воздуха и смеси. Сделать такие опыты при 100, 125 и 150°С. Результаты всех опытов записать в табл. 4.6.
6. Рассчитать средние значения tуд и t0 и записать в табл. 4.6 величины tR (4.5). Рассчитать объемную скорость потока газа в колонке с учетом того, что измерение потока газа производится в при комнатной температуре, по формуле (4.15). Затем рассчитать VR по (4.6) , InVR и 1/Ткол и записать в табл. 4.6.
Таблица 4.6
| t кол. | Воздух t0,С | Углеводород | tуд | tуд сред | tR | Wиспр см3 мин | vr |
InVR | | ||
| °С | К | 1 впуск | 2 впуск | ||||||||
|
75
|
|
| С6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| С7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
100
|
|
| С6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| С7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
125
|
|
| С6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| С7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
150
|
|
| С6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| С7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| С9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
7. По данным последних столбцов табл. 4.6 построить график зависимости InVR от 1/Т для каждого углеводорода и по тангенсам угла наклона прямых tg(α) согласно (4.14) определить мольную теп лоту растворения для всех четырех углеводородов в Дж/моль: Q = R•tgα.. Результаты расчетов записать в табл. 4.7.
Таблица 4.7
| Углеводород | п | tg α | Q, Дж/моль |
| н-гексан | б | ||
| н-гептан | 7 | ||
| н-октан | 8 | ||
| н-нонан | 9 |
9. Построить график зависимости Q от числа атомов углерода в углеводороде (nC).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ 4.2
Перед выполнением работы:
1. Какова цель работы?
2. Нарисуйте схему газового хроматографа.
3. Расскажите из каких узлов состоит хроматограф. Порядок включения узлов.
4. Какие параметры хроматографического опыта нужно измерить перед впуском смеси в хроматограф?
5. Как задать и измерить температуру колонок?
6. Какие параметры надо измерять в процессе получения хроматограммы вещества или смеси веществ?
7. Зачем делают впуски воздуха?
8. Как рассчитать VR из измеряемых параметров опыта?
9. Запишите уравнение температурной зависимости In VR.
К защите работы:
1. Как изменяется время выхода компонента с повышением температуры?
2. Каков физический смысл КС? Как она связана с удерживаемым объемом?
3. Какие параметры системы можно рассчитать из температурной зависимости времени удерживания компонента?
4. Как объяснить линейный рост теплот растворения и адсорбции в гомологических рядах производных углеводородов с увеличением числа атомов углерода в молекуле.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1600; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!