แอปพลิเคชัน

วัตถุประสงค์การทดลอง
1. เรียนรู้โครงสร้างพื้นฐานของแก๊สโครมาโตกราฟีและการทำงานพื้นฐาน
2. เรียนรู้หลักการแยกของคอลัมน์และปัจจัยความรักของการแก้ปัญหา
3. เรียนรู้วิธีการคำนวณความละเอียด
4. เรียนรู้การวิเคราะห์เชิงคุณภาพตามเวลาการเก็บรักษาและวิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณมาตรฐานภายใน
แก๊สโครมาโตกราฟี
แก๊สโครมาโตกราฟี (GC) เป็นประเภททั่วไปของโครมาโตกราฟีที่ใช้ในเคมีวิเคราะห์สำหรับการแยกและวิเคราะห์สารประกอบที่สามารถระเหยกลายเป็นไอได้โดยไม่ต้องสลายตัว

รูปที่ 1 ไดอะแกรมโครงสร้างแก๊สโครมาโตกราฟ

โครงสร้างเครื่องมือ
แก๊สพาหะ
พกพาตัวอย่างเพื่อแยกผ่านคอลัมน์มาถึงเครื่องตรวจจับ

ก๊าซพาหะที่ใช้สำหรับ GC จะต้องเป็นสารเคมีเฉื่อย
ความบริสุทธิ์สูงจำเป็นต้องกำจัดความชื้นและสิ่งสกปรกหากจำเป็น

ทางเข้า
การสุ่มตัวอย่างและไอตัวอย่างเป็นแก๊สก่อนที่จะมาที่คอลัมน์

รูปที่ 2 ไดอะแกรมทางเข้า

อุณหภูมิ
ปริมาณการสุ่มตัวอย่างทางเข้า: 1ml
ปริมาณการสุ่มตัวอย่างทางเข้าของเส้นเลือดฝอย: 1ul
อัตราส่วนแยก: ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของตัวอย่างและความจุคอลัมน์
คอลัมน์
คอลัมน์ที่บรรจุ:
สารเคมีเฉื่อยและฟิลเลอร์สม่ำเสมอ
พื้นผิวฟิลเลอร์ของคอลัมน์ถูกเคลือบด้วยเฟสคงที่ของเหลว
คอลัมน์ที่บรรจุส่วนใหญ่มีความยาว 1.5 ถึง 10 ม. และ 2 ถึง 4 มม. ในคอลัมน์เส้นเลือดฝอยเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน
คอลัมน์ซิลิกา
เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในน้อยกว่า 1 มม. ความยาวจากไม่กี่เมตรถึงหนึ่งร้อยเมตร

รูปที่ 3 โครงสร้างคอลัมน์เส้นเลือดฝอย

อุณหภูมิเตาอบคอลัมน์
ข้อผิดพลาดในการควบคุมอุณหภูมิภายใน 0. 1 ° C
อุณหภูมิคอลัมน์ที่เหมาะสมสูงกว่าจุดเดือดเฉลี่ยของตัวอย่างเล็กน้อย
การลดอุณหภูมิคอลัมน์สามารถเพิ่มความละเอียดและขยายเวลาการวิเคราะห์
ปรับปรุงอุณหภูมิคอลัมน์เร่งความเร็วสูงสุดและลดระดับการแยก
หากจุดเดือดของส่วนประกอบในตัวอย่างแตกต่างกันมากควรใช้วิธีการเพิ่มอุณหภูมิที่ตั้งโปรแกรมไว้ให้พิจารณาทั้งส่วนประกอบการเดือดต่ำและส่วนประกอบการเดือดสูงเพื่อให้ได้การกระจายเวลาสูงสุดที่เหมาะสม
เครื่องตรวจจับ

เครื่องตรวจจับ FID Flame Ionized

โครงสร้าง FID

ไฮโดรเจนเผาไหม้ในอากาศเพื่อสร้างเปลวไฟไฮโดรเจน
สารประกอบอินทรีย์เผาไหม้ในเปลวไฟนี้สร้างไอออนและอิเล็กตรอนติดกับสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งและตัวสะสมเหนือเปลวไฟ
ไอออนและอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของสนามไฟฟ้าและสร้างความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวสะสม
เครื่องตรวจจับประเภทมวล
ความไวสูงเสียงรบกวนต่ำช่วงการตอบสนองเชิงเส้นกว้าง
โครงสร้างที่เรียบง่ายการบำรุงรักษาง่ายและความทนทานที่ดี
ตัวอย่างถูกเผาอย่างสมบูรณ์

หลักการโครมาโตกราฟี

เมื่อตัวอย่างระเหยผ่านพอร์ตการฉีดและเข้าไปในคอลัมน์โมเลกุลของสารประกอบจะละลายในระยะนิ่งแล้วระเหยไปยังเฟสเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและการไหลของก๊าซ
มีสองแรงที่ส่งผลกระทบต่อการแยกส่วนประกอบพร้อมกัน (1) ความสมดุลของความดันไอตามกฎของ Raoul และ (2) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลส่วนประกอบและโมเลกุลเฟสคงที่ลำดับการไหลออกเป็นผลมาจากแรงสองแรงแข่งขันกัน
สารประกอบที่มีความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งในเฟสคงที่นั้นยากที่จะระเหยกลายเป็นเฟสมือถือและเวลาการชะล้างของคอลัมน์ (เวลาเก็บรักษา, RT) นานขึ้น
ขึ้นอยู่กับหลักการของความเข้ากันได้ที่คล้ายกันคอลัมน์ของขั้วต่าง ๆ เหมาะสำหรับการแยกสารประกอบของขั้วที่สอดคล้องกัน
ปณิธาน

เวลาระหว่างยอดเขาทั้งสองหารด้วยความกว้างรวมของยอดเขา

ปัจจัยการแก้ไข
การวิเคราะห์เชิงปริมาณของโครมาโตกราฟีขึ้นอยู่กับว่าปริมาณของส่วนประกอบนั้นเป็นสัดส่วนกับพื้นที่สูงสุด：

ปัจจัยการแก้ไขน้ำหนัก：

วิธีการเชิงปริมาณ
วิธีมาตรฐานภายนอก
เส้นโค้งการสอบเทียบสามารถสร้างได้ตามสมการต่อไปนี้:

นำไปใช้กับการวิเคราะห์ปกติ
ข้อดี: การทำงานและการคำนวณที่ง่าย
การขาดแคลน: ความถูกต้องของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการทำซ้ำของการฉีดและความเสถียรของสภาพการทำงาน

วิธีมาตรฐานภายใน
เพิ่มสารบริสุทธิ์จำนวนหนึ่งลงในตัวอย่างเป็นมาตรฐานภายใน

ช่วงแอปพลิเคชัน: กำหนดส่วนประกอบหลายอย่างของตัวอย่างเท่านั้นและไม่สามารถไหลได้ยอดสูงสุดทั้งหมดของส่วนประกอบ
ข้อดี: อิทธิพลน้อยกว่าของสภาพการทำงานที่น่าสนใจและข้อ จำกัด น้อยกว่าวิธีการทำให้เป็นมาตรฐานเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์การติดตาม
การขาดแคลน: ไม่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์อย่างรวดเร็ว
การทดลอง
เครื่องมือและรีเอเจนต์
G5 แก๊สโครมาโตกราฟี
คอลัมน์: db-1, 30m* 0.25mm* 0.25μm
แก๊สพาหะ: ไนโตรเจน
ก๊าซเสริม: อากาศและไฮโดรเจน
เข็มฉีดยา: 5U
รีเอเจนต์
เอทานอลสัมบูรณ์เกรด AR;
โซลูชันการสอบเทียบคุณภาพ: ใช้ 0.5 มล. ของมาตรฐานบิวทานอลไอโซเมอร์สี่ตัวในขวดปริมาตรปริมาตร 10 มล. สี่ตัวและเจือจางด้วยเอทานอลสัมบูรณ์ไปยังเครื่องหมาย (ให้ห้องปฏิบัติการ)
สารละลายมาตรฐานเชิงปริมาณ: การเตรียมของนักเรียน สารละลายตัวอย่างที่ไม่ทราบปริมาณ n-butanol ทราบมาว่าอยู่ที่ 0.4050g/10mL ซึ่งจัดทำโดยห้องปฏิบัติการ

ขั้นตอนการทดลอง
1 ตามคู่มือการดำเนินงานเพื่อควบคุมการทำงานปกติของโครมาโตกราฟีและตั้งค่าเงื่อนไขการวิเคราะห์เบื้องต้น
2 การเตรียมการแก้ปัญหามาตรฐานเชิงปริมาณ: ใช้ตัวอย่างมาตรฐานมาตรฐาน 0.5ml สี่ butanol ในขวดปริมาตร 10 มล. เดียวกัน
3. เงื่อนไขโครมาโตกราฟีที่เหมาะสม (อุณหภูมิคอลัมน์): ฉีดสารละลายมาตรฐานผสม1μlเพื่อทดสอบเงื่อนไข chromatographic และเงื่อนไขสูงสุดของแต่ละคอลัมน์อุณหภูมิ (อย่างน้อยสามอุณหภูมิ) จะถูกบันทึกและคำนวณความละเอียดระหว่างส่วนประกอบที่ 2 และ 3 ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน
4. ปัจจัยการแก้ไขสัมพัทธ์: ฉีด 1 μlของสารละลายมาตรฐานผสมอย่างแม่นยำ vy a microsyringe
5. การวัดตัวอย่างที่ไม่รู้จัก: ฉีดสารละลายตัวอย่างที่ไม่รู้จัก 1 μlอย่างแม่นยำโดย microsyringe, ฉีดตัวอย่างภายใต้เงื่อนไข chromatographic ข้างต้นทำซ้ำการวัดสามครั้งและบันทึกเวลาการเก็บรักษาและพื้นที่สูงสุด
6. การสอบเทียบเชิงคุณภาพ: ฉีดสารละลายผสมมาตรฐาน 1 μlและเวลาการเก็บรักษาของไอโซเมอร์แต่ละตัวถูกบันทึกไว้ภายใต้เงื่อนไข chromatographic ข้างต้น
7. ปิดไฮโดรเจนและอากาศ