气象色谱内标法定量分析实验
第7卷 第4期实验科学与技术
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气相色谱内标法定量分析教学实验
刘晓东
(山东科技大学化工学院, 山东青岛 266510)
摘要:选择对乙酸正丁酯、正庚烷、丙酮、甲苯混合组分有较好分离效果的色谱柱, 根据气相色谱内标法实验原理和色谱工作站特点, 用峰面积百分比代替以往的峰面积记录数据。经过实验验证后, 介绍了气相色谱内标法定量分析乙酸正丁酯中杂质实验, 突出了实验原理, 并通过思考题使学生加深对实验的理解。经过实验教学实践, 效果良好。关 键 词:气相色谱; 内标法; 教学实验中图分类号:O651171; G642・423 文献标识码:A 文章编号:1672-4550(2009) 04-0023-03
Teachi n g Experiment Co mpil ati on on Quantit ati ve Analysis of
Gas Chro matographi c I nternal St andard M ethod
L IU Xiao 2dong
(Depart m ent of Che m ical and Envir onmental Engineering, Shandong University of Science and Technol ogy, Q 266510, China )
Abstract:Suitable chr omat ographic colu mn is selected t o separate the ixture of n 2hep t n 2butyl acetate . According t o the p rinci p le of gas chr omat ographic internal standard of working stati on, the chr omat ographic peak area is rep laced by the percentage of peak t the . Thr ough the validati on of p rac 2tice, the teaching experi m ent of the i m purity in using gas chr omat ographic internal standard method is comp iled . The comp ilati on m and is hel pful t o understand the knowledge with ques 2ti ons t o reflect . Good teaching p ractice .
Key words:gas chr method; teaching experi m ent
1 引 言
在许多教材中涉及气相色谱内标法定量分析实
验, 但是, (1) 由于气相色谱仪色谱柱的不同, 导致了教材中混合组分在现有色谱填充柱中得不到完全分离, 无法用内标法进行定量分析。(2) 由于进样技术或仪器性能等原因, 同样组分、相同的进样量, 重复进样得到的峰面积有时差别很大, 并且峰面积(μv ・s ) 数据较大, 记录不方便, 但同一样品的各组分含量是固定的。所以, 重复进样的峰面积百分比应是相同的, 在色谱工作站普及的情况下, 结合实验原理, 用峰面积百分含量代替峰面积记录数据, 快速方便。(3) 虽然色谱工作站可直接运用内标法分析出被测组分含量, 但为了让学生掌握实验原理和方法, 还是采用记录数据, 自行计算结果的方式。(4) 除重点突出实验原理外, 还用思考题使学生加深对实验的理解。
收稿日期:2008-12-03; 修改日期:2008-12-24
作者简介:刘晓东(1968-) , 男, 实验师, 硕士, 主要从
事实验教学工作。
2 实验及结果
211 实验原理
气相色谱内标法适用于试样中少量杂质的测定, 或仅需测定试样中某些组分。用内标法测定时需在试样中加入一种物质作内标, 而内标物质应符合下列条件:(1) 应是试样中不存在的纯物质; (2) 内标物质的色谱峰位置, 应位于被测组分色谱峰的附近; (3) 其物理性质及物理化学性质应与被测组分相近; (4) 加入的量应与被测组分含量接近。
设被测组分的质量为m i , 在质量为m 试样的试样中加入内标物质的质量为m s , 被测组分及内标物质的色谱峰面积分别为A i 、A s , f i 、f s 分别为被测组分和内标物质的质量校正因子, 则:
m i =f i A i m s =f s A s 。
由m i /ms =f i A i /f s A s , m i =m s (f i A i /f s A s ) 得:
c i (
) =
m i m s f i A i
×100=×100m 试样m 试样f s A s
(1)
若以内标物质作标准, 则可设f s =1, 则上式简
・24・化如下:
c i (
) =
m s m 试样
实验科学与技术2009年8月
f i A i A s
×100(2)
也可配制一系列标准溶液, 测得相应的A i /As 。
绘制A i /As —m i /ms 标准曲线, 如图1所示。这样可在无需预先测定f i 的情况下, 称取一定量的试样m 试样和内标物质m s , 混匀后进样, 由A i /As 之值在标准曲线上求得m i /ms , 再由计算式(3) 计算得w i 。
w i =
m s m 试样
能是在配制标准溶液或待测液时, 由于有机溶液的挥发, 配制不可能很准确, 也可能由于仪器性能等因素。实验结果表明, 用以上内容可编写气相色谱内标法定量分析实验。
表1 标准溶液配制方法
编号
12345
m 正庚烷/g
m 丙酮/g
m 甲苯/g
[***********]00
[***********]50
[***********]50
m i
m s
×
100(3
)
表2标准溶液各组分的峰面积百分比, A i /As 对应的m i /ms 编号m i /ms
[**************]0A 丙酮/(
)
A 甲苯/(
)
A 正庚烷/(
)
A A 正庚烷
A A 正庚烷
[***********]
[**************]9
[1**********]26
[***********]8611218
[***********]7711087
图1 内标标准曲线
4212 仪器、试剂及实验条件
使用GC -1690
m ×
配制标准溶液, 以正庚烷为标准物质, 丙酮、甲苯为待测组分, 用“千分之一”的电子天平称量, 配制一系列标准溶液, 如表1所示, 溶液置于50mL 的具塞锥形瓶中。在7g 乙酸正丁酯中加入2
g 丙酮、
1g 甲苯配制用于学生实验的待测液, 待测液中的丙酮和甲苯的质量百分含量分别为20和10, 然后在待测液中加入1g 标准物质正庚烷, 待测液中各组分应准确称量配制, 以检验编写的实验方案是否成功, 或检验学生实验结果。213 实验结果
标准溶液中丙酮、甲苯、正庚烷色谱峰面积的百分比以及被测组分和内标物质的m i /ms 对应的A i /As 如表2所示。由表2可作出内标标准曲线, 并得出线性方程, 见图1。根据待测液中的A i /As , 应用方程得出待测液中的m i /ms , 由式(3) 计算出待测液中杂质的百分含量, 如表3所示。结果表明, 测定的含量与配制的含量基本相符, 有点误差的原因, 可
表3 两次实验得出待测液乙酸正丁酯中丙酮和甲苯的
A i /As 对应的m i /ms , 及质量百分含量
1)
序号
12
A 丙酮A 正庚烷
m 丙酮m 正庚烷
A 甲苯A 正庚烷
m 甲苯m 正庚烷
丙酮
/()
1710118180
甲苯/()
101329165
1165811832
11701188
0190201844
11030196
注:1) 配制的待测液中丙酮和甲苯的质量百分含量分别为20和10。
3 实验内容
311 实验名称
乙酸正丁酯中杂质的气相色谱内标法定量分析312 实验目的
掌握内标法定量的基本原理和内标法测定试样中杂质含量的方法。313 实验原理(见211节) 314 仪器、试剂及实验条件(见212节) 315 实验步骤
(1) 根据实验条件, 将色谱仪按仪器操作步
骤调节至可进样状态, 待仪器的电路和气路系统达到平衡, 色谱工作站的基线平直时, 即可进样。(2) 依次吸取各标准溶液1μL 进样, 记录色谱数据, 重复进样2次。注意每做完一种标准溶液需用
(下转第29页)
第7卷 第4期Experi m ent Science &Technol ogy
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试纸变蓝, 冰水冷却使苯甲酸完全析出, 抽滤, 洗涤得苯甲酸。
性, 一般无爆炸危险。
表3 正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷与
乙醚的水溶性比较[5]
4 实验结果和讨论
411 改变歧化反应条件加快反应速度
萃取剂正丁醇乙酸乙酯二氯甲烷二氯甲烷乙醚
温度(℃)
20252025
水溶性
71
8081
0821
0001
17
通过对反应物搅拌、加热回流, 发现50m in
左右油层即可消失。再继续搅拌、加热10m in 使苯甲醛进一步反应完全。改进后的实验方法改变了歧化反应的反应条件, 即增加反应物的接触面积和提高反应温度来加速苯甲醛的歧化反应, 使反应在较短的时间内完成, 从而使学生在一次实验课时内就能完成实验, 提高了实验的连续性和效率。而且后续实验结果表明, 实验产率并未因此降低。412 替代萃取剂与乙醚的实验比较
正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷等作为苯甲醇的萃取剂, 产率在
60～
70之间。通过正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷与乙醚的水溶性比较(见表3) , 可以发现乙醚微溶于水且能与苯甲醇较好地互溶, 因此, 传统实验中常用到乙醚来作为萃取剂。传统实验方法苯甲醇产率可到
76左右虽然正丁醇、乙酸乙酯、乙醚大, 的产率。, 正丁醇闪点高不易燃, 尤其毒性小, 环保性好, 两者具有良好的热稳定性和化学稳定性。乙酸乙酯沸点77℃, 闪点712℃, 低毒(上接第24页)
微溶
它们都可以替代易挥发燃烧、易爆炸、危险性大的乙醚来作为苯甲醇的萃取剂, 这样可大大提高实验的安全性。该项实验教学改进在国内现行诸多实验教材中都尚无提及, 此项实验的安全隐患改进也无最新报道。我们希冀通过该研究来促进实验教学项目的改革和创新, 。
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[5] 程能林1溶剂手册[M]1北京:化学工业出版社,
20021
(3) 在内标标准曲线法中, 是否需要应用校正因
后一种待进样的标准溶液洗涤微量进样器4～6次。
(3) 在同样条件下, 吸取已配入正庚烷的未知试液1μL 进样, 记录色谱数据, 并重复进样2次。316 数据及处理
(1) 记录实验条件, 记录各色谱图上各组分
子, 为什么?
4 教学效果
本文介绍的气相色谱内标法定量分析乙酸正丁酯中杂质实验, 经我校应用化学专业2006班学生实验教学使用, 得到的实验数据及结果正确, 学生加深了对内标法实验原理的理解, 教学效果良好。
参考文献
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[2] 苏克曼, 张济新1仪器分析实验[M]12版1北京:
色谱峰面积百分含量。(2) 以正庚烷作内标物质, 计算m i /ms 、A i /As 值, 绘制各组分A i /As -m i /ms 的标准曲线图, 计算直线回归方程和相关系数。
(3) 根据未知试样的A i /As 值, 于标准曲线上查出或用线性方程计算出相应的m i /ms 值, 按计算式(4) 计算待测试样中丙酮、甲苯的质量含量。317 思考题
(1) 内标法定量有何优点, 它对内标物质有何要求? (2) 实验中是否要严格控制进样量, 实验条件若有所变化是否会影响测定结果, 为什么?
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[3] 朱明华1仪器分析[M]13版1北京:高等教育出版
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