Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (задачи и вопросы) (PDF) (1109656), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Рассчитайте, будет ли полаыы разделеаве веществ Б в Г. Какова долива быть эффюттвааосзь коловки, чтобы полуппь бс-разделение комповеатоа Б в Гу Решение. Дла ответа ва первый вопрос аеобходамо рассчвтать аеличвау В;, если оиа будет ~1,5, то разделевие паапа полвое. Я, моиао рассчитать аосколъкамв способамв: по формуле (7.17), по сокрашевиому аыраиеваю без учета алиааел еьшоств колоики (если к' и 1), лабо по формуле (7.15). Предзаригельао рассчитываем удерииааемые объемы Б и Г по основному ураавеваю хроматографви (7.10): Ул(Б) 2,5+5'1,5 10 мл; Рл(Г)=2 5+15'1.5=25 мл. Каэффвпиеат селсктаааости рааса: а /зг//зк 15/5 3 и ксэффицвеат емкоств более удерииааемого комповеата Г /г'(Г) =(1'а(Г) — Р И' = (25 — 2.Я/2,5 =9: подсгаалкл рассчитаааые заачеава а формулу (7.17), получаем заачевие Я;. Я,=- ь/20 — — =0,67, по сокращенной формуле (7.17), без учета коэффициеата емкоств, величина разрепи аиа равна: —,/Ю( )=0,75, тхк как эвачеиак Я,.
отличыотся заметил, коэффипиевтамв емкости п)мвебрегать вель за. Чтобы рассчитать разрешевве по формуле (7.15), свачала аычвслам шарвиу пиков комповевтоа по формуле (7.14); Подставляя числеввые зиачевва, получаем )Ув 8,95 мл, а 1Уг 22,4 мл, следоаательво, Я, 2(25 — 10)7(Ы,4+ 8,9Я = 0,96. Как аидво из расчетов, зиачевик В„получеввые резвыми способам~ весколько отлвчаютск, во ао всех случаях эта хелвчвва мевъше 1,5, т. е.
Рззделеаве пиков ве полное. Прв достииевиа бе разделеввя разрешевве рааво 15. Нуииа рассчитать чвсло теоретических тарелок, которое обеспечит это разрешение. Преобразуя аыраиевие (7.17), получаем: М бЛ,( — )( — ) (7.18) Подстазлая чвслеввые звачевиа, получаем: Ммеех = 16(1,5)з(3!2Уз(10/9)з 100. гле Ф вЂ” число, постояввое дла даиаой коловиь По условию задачи удерииааемые объемы компоаеатов Ул(1) и Ул()1) ве азыеаилвсь, в шарила пиков обоих комповевоа при переходе с колоюса А ва холопку Бизм я од о, и стао пас р а ва коле А к ш раас а ха колонке Б длх 1 и П комповевтоа одво в то ие, ово равно: )Уа 4Уь 41 а ~ЛЪ )ух lЖл ъ/Фа т Бя Х129 Пример 3. На калош:е А с 256 теоретическими таросами объемы удериваааия лзух соселввх пиков (1 в П) раавы 5,0 и 6,2 мл. Число теорепзческвх тарелок коловки Б вдвое болыпе в рааво 5 12, а объемы удерпвваваа ве измеввлвсь.
Рассчатайте, ао сколько раз взмеввлась шарипа каидого пика у освоаавва и разрешевие пиков прв переходе с колпака А ва колоаху Б. рпяелае. Даавую задачу проше решать а обшем ваде, всходя кз того, что з прелыдушем примере мы показала, что шврвва пика у осиоааавя сакшва с числом теорепзческвх тарелок по формуле: подставив чнсленвые значевва дла /та н /ул, получнм, что ил/Иа=ч/512/256 = чГ2. Разрешение, нсаода вз формулы (7.1з1, саазано с числом теоретвческах тарелок н удернвваемымв ооъемамн комповентоа по уравнению: 2РКл 29Рл,ГК Я (7.19) 4Кл(1) 4Р~(П) 4(1"л(1)+ 1"л(П)) Ж Ж По условию задача Глб) в Гл(П), а значат а Ькл ве взменаютск прн переходе с колонка Л на колонку Б поэтому д," 1 — '=ч//94//та ч/2%/512 л,' /2 7.2.
Размывание хроматографического пика и факторы, влияющие на него Ширина полосы, злюирующегося из колонки компонента, зависит как от процессов размывания, происходящих внутри колонки (зто описывается кинетической теорией хроматографии), так н вне ее. Согласно кинетической теории, размывание хроматографических зон обусловлено, главным образом, вносящими вклад в ВЭТТ: вихревой диффузией (А), молекулярной диффузией (В/о) и сопротивлением массопереносу (Со), зависимость размывания полосы от скорости потока описывается уравнением Ван-Деемтера: (7.20) Н=А+В/о+ Со.
ВЭТТ можно сделать минимальной, выбрав оптимальную скорость потока. Для расчета минимальной Н нужно продифференцировать уравнение (7.20), а полученное уравнение решить относительно скорости потока, что дает следующее выражение (7.21) Если известны три независимых набора измеренных величин Н и о* то, используя уравнение (7.20), можно определить постоянные А В и С и оптимальную скорость потока. 194 Пример 4. Определевие углеаодородоа проводили ва хроматографической кодоике длиаой 2 м, варьируя скорость потока.
Длк трех различных скоростей потока мертвое время колодки составляло 18,2, 8,0 в 5,0 с соотаетсгвеаво. При этом время У лср~квваииа декана — 2020, 888 в 558 с, а шврвва его пика у осноаавия — 223, 99 и 6Я с соответственно. Определите: а) скоРости потока газа-носителя для кеддого лучах; б) число теоретаческвх тарелок М и аелвчаву Н; в) константы Л, В в С в уравнении Вав-Деемтера; г) оптвмальвую скорость потока.
Решение, а) скорость потока рассчатызаем по формуле: =//г- 1) 11 см/с; 2) 25 см/с; 3) 40 см/с; б) по формуле (7.14) рассчитываем Ф в подучаем зиачеаия: П 1310; 2) 1286; 3) 1068. По формуяе Н=/./Ф рассчитываем величвву Н: 1) 1,53 ьса; 2) 1,56 ьое; 3) 1,87 мм; в) составляем систему урааиеиий: 0,153 Л+В/11+С'11, 0,156 Л+В/25+С'25, 0,187=Л+В/40+С'40. Решаем систему в получаем Л=0,059; В 0,699; С=2,8 10 ', г) лаффереипвруя ураавмше Вав-Деемтера в приравнивая производную к нулю, ваходвм, что /В е, = / — =15,8 см/с. С Размывание помимо колонки происходит в узле ввода пробы, трубках, соединяющих узел ввода пробы с колонкой и с детектором, а также в самом детекторе. Оптимальным является внеколоночное размывание, не превышающее 5% от колоночного размывания, для этого оптимизируют объем вводимой пробы и детектора и стремятся уменьшить объем соединительных трубок.
Ширина хроматографического пика зависит от эффективности колонки, т. е. от высоты, эквивалентной теоретической тарелке (Н). Полагая, что изменение концентрации вещества в полосе (хромато~рафическом пике) описывается распределением Гаусса, Н может быть определена как дисперсия хроматографического пика на едищп1у длины колонки: Нх аз/1. (7.22) Учитывая, что хроматографический пик описывается гауссовским распределением, его ширина у основания равна 4п, а удерживаемый объем и время удерживания пропорциональны длине колонки, получаем: 195 Кроме того, учитывая аддитнвносп дисперсий, суммарную на блюдаемую дисперсию (аахм„) можно считать равной сумме диспер сий, связанных с различными факторами в колонке (па ), при вводе пробы (а,* е„), в детекторе (агз„) и др.: „2 л + 2 1.
2 + чп? (7.24) Првмер 5. Стаплартвые откловепвл хроматографвческого пака, салзаввые с ве. которымв факторамв размываввк, составллгот 0,0041; 0,0011; 0,0091 в 0,0470 см Вы пгслвте: а) ставдартвое откловевве шврввы пака; б) эффектвевость коловкв (и, мкм) длвлой 15 см; в) число тесретвчесап тарелок, веобходвмое дла 4е-разделепкк двух аепаеств, есле козффвдвевт селектвввоств раеев 1,03. Рпленве: а) согласво формуле (7.24), Е. Е1+Озэ+ЕЗЗ+Е4 =(0,0041)з+(0,0011)*+(0,0091)*+(0,047)з 24,296 10 асм*, а=4,93 1О зем; б) по формуле (7.22) рассчвтыеаем: Н=о'„ /1 24,296 1О а ем*/15 ем=1,62 1О а ем=1,62 мем; в) еслв ве у ппыеать коэффвпвевт емкости, вз формулы (7.18) получаеьс в поскольку 4е-разделевве — это разделение двух компонентов с разрешением 1, подстааллк чвслеввые звачеввк, ваходвм йй К=16 1*'(1,03/(1,03 — 1))з=1,9 1Оа.
Прмвер 6. Ставлартвые откловевва хроматографвческого пика, севзаввые с векоторыми факторамв раэьпававва, состаелшот 0,015; 0,009„0,Ы5 в 0,030 см. Вычвслите: а) стандартное откловевве ширины пака; б) эффеатвавость колодка (Н, мкм) длввой 20 см; в) време удерпвеаввк пака (мвв), есле коэффвпвевт удервивавкк разов 0,25, а лввейвал схорость потока — 5 см/мвв. Решение. а) Как в в предыдущем примере, с'мл аз, + оэз+ сзэ+ ела =(0015)*+(0009)з+(0025)з+(003)э=18,31 10 а смз; о=428 10 з см; 6) Н=аз е~й=18,з1 10 *смз/20 ем=9,16 1О а ем=092 мкм; в) эвах длвву колодке в лввейлуао скорость потока (е), рассчитываем Ы "о формуле: =Де, (7 26) г„= 20 см/5 см/мал =4 мвв.
Время удерапгаавиа рассчитываем по формуле гл г ~В=4/0,25=16 маа. Нозмоиво такие другое решевие: поскольку /9 (гл/е)з прв условии, что гл и е аыраиеаы а одвах едиввпял, то гл(миа) =,ГФе(миа). (7.27) цтобы измевить размерность о, вспользуем формулу: (728) а (мва) = а(см)/Ве. Подстааляя числеввые зяачеиая, получаем: е(мии)=4„28 10 * см/0,25 5 см/мва 3,42 10 з мва.
рассчитываем число теоретических тарелок по формуле (7.13): /9 20 см/9,155 ем=2,2' 1Оз; знал /9 и е(маа), аычвсляем гл по формуле (7.27): Га=,/2,2 10з 3,42'10 *=16 мвв. 7.3. Идентификация веществ Для идентификации компонентов смеси в хроматографии используют прежде всего параметры удерживания веществ (время удерживания, обьем удерживания, козффициент емкости), которые заранее определяют в данной системе по стандартным веществам.
Часто используют индексы удерживания Ковача Щ„характеризующие удерживание вещества Х на колонке с определенной неподвижной фазой при температуре 1'С относительно двух иалканов с числом углеродных атомов и и л+р. Индексы удерживания рассчитывают линейной интерполяцией логарифмов исправленных паРаметРов УдеРживаниЯ пРи соблюдении Условна гяф) < глрг) < < бц„ (7.29) 1= 100п+ 100р )бгл(+ 1 — )бац 1 Прамер 7. Прв разделении углеводородов газоивдкосгиой хроматографией было устааоалеао, что ва хроматографической колонке в определенных условиях время удервияаавя аозлуха (иеудерииааемый компоаегп) составляет 1,'П мав, а углеяодоролоа: дла и-гептааа 9,63 маа; 2-метихтептааа 12,40 миа; пиклогептааа 13,19 мин и-октава 14,21 маа. Рассчитайте иадеясы удериияаиия Ковача лля 2-метвлгептава (МГ) а пиклогептава (1(Г).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
