氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù).doc

精品文檔AAAAAAAAAAAAAAAAAA氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù)一、實驗目的1、掌握用氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù)的原理和方法。2、了解實驗的氣路流程和色譜儀的操作方法。3、掌握皂膜流量計測氣體流速的方法以及體積流量的校正。二、實驗內容1、正確操作色譜儀。2、氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù)。3、用皂膜流量計測定氣體流速并對體積流量進行校正。三、實驗儀器設備和材料清單1、實驗試劑；硅烷化201紅色擔體（60-80目），作擔體。鄰苯二甲酸二壬酯（色譜純），作固定液，是二元體系中的溶劑相。苯（分析純），是二元體系中的溶質相。環(huán)己烷（分析純），是二元體系中的溶質相。2、實驗儀器。秒表3只，皂膜流量計一個，5l微量進樣器2個，溫度計2支（精度1/10 ）。上海分析儀器廠GC102M 型氣相色譜儀一臺。四、實驗要求1、要求掌握氣相色譜測定無限稀釋活度系數(shù)的原理和方法。；2、要求學生能適當了解一些科研過程，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；3、要求學生能獨立操作每一個實驗步驟，了解和掌握其相關的原理，培養(yǎng)學生熟練的實驗操作。五、實驗部分1、實驗原理無限稀釋活度系數(shù)是推算二元及多元體系汽液平衡數(shù)據(jù)的重要參數(shù)。它通常是用汽液平衡器測出其平衡組成，然后用計算作圖法外推得出。這種方法比較繁瑣，而且外推的任意性很大，不易準確。本實驗采用氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù)，此方法簡單方便、快速，使用樣品量少，純度要求不高。無限稀釋活度系數(shù)與調整保留值的關系：在氣相色譜分離過程中，固定液起到溶劑的作用。當樣品組分（溶質）進入色譜柱后，因載氣（流動相）流動，樣品組分在固定相和載氣中反復多次分配，達到完全分離。載氣流攜帶不同組分先后進入檢測器，產生一定的信號，經色譜工作站處理得到如圖1所示的“色譜圖”。圖1 色譜圖 t0進樣時間； ta出峰空氣峰時間； ts出峰樣品峰時間； ta-t0死時間；ts-t0表觀保留時間； ts-ta調整保留時間； Va死體積； Vs表觀保留體積；在實驗儀器和條件確定之后，ta-t0可視為確定值，與試樣組分幾乎無關。保留值的大小，反映了樣品在氣液兩相間的分配過程，它與平衡時物質在兩相的分配系數(shù)，各物質（包括組分、固定相、流動相）的分子結構和性質有關。但是只有調整保留值才是完全與空氣無關，只與組分有關的物理量。從開始進樣到樣品峰頂，正好有一半溶質成為蒸汽通過色譜柱，另一半還留在柱中，留柱部分分布于固定液和柱內空隙（即死體積）之內。這三部分溶質的關系如下： （1）式中： VS柱子工作條件下的保留體積； Cig氣相中溶質濃度； CiL液相中溶質濃度。因溶質在氣液兩相中的分配系數(shù)所以有 （2）又因為， ，且氣相可看作理想氣體，所以有 整理得： （3）在該柱溫TC，總壓P條件下，因氣相可看作理想氣體，溶質在兩相中的平衡必定滿足于下面關系式： （4）將（2）、（3）帶入（4）式，整理得的關系式如下： 因溶質在液相中濃度為無限稀釋，即 所以 。式中 W固定液重量； M固定液分子量。因此 至此建立了調整保留體積（Vs-Va）與無限稀釋活度系數(shù)的關系式。為了使各實驗測得之值能有可比性，還須將（Vs-Va）值換算成相對于單位重量固定液（溶劑相）而言，溫度由柱溫TC校正到0時的體積流速，稱其為凈比保留體積Vg，即 (5)再考慮，整理得： （6）2、實驗步驟(1)、色譜柱的制備及固定液重量的測定：分別準確稱取硅烷化201紅色擔體和鄰苯二甲酸二壬酯固定液的量：（固定液與擔體重量比為25:100）。固定液中加入適量易揮發(fā)溶劑乙醚溶解后，再加入擔體，慢慢攪動使浸漬均勻。然后烘干，使乙醚揮發(fā)干凈。準確稱量涂好固定液之擔體重量，計算固定液與擔體重量的比。按常規(guī)方法填充色譜柱，同時準確稱量加入柱內的固定相量，計算固定液量W。將制備好的色譜柱裝入恒溫箱內，按常規(guī)方法在80下通載氣進行固定相老化。(2)、儀器安裝、準備按圖2裝置實驗氣路，作好氣密性實驗，按儀器要求接好電器線路。圖2 GC-102M氣相色譜儀整機示意圖1-柱前壓力() 2-載氣() 3-柱前壓力() 4-載氣() 5-空氣 6-氫氣 7-柱室 8-柱室開關 9-熱導池檢測器 10-氫焰離子檢測器 11-氣化室 12-溫度顯示屏 13-選擇開關 14-復位 15-過載 16-柱室 17-進樣器 18-檢測器 19-氫焰靈敏度選擇旋鈕 20-氫焰訊號衰減 21-氫焰零調粗調旋鈕 22-氫焰零調細調旋鈕 23-氫焰離子檢測開關 24-熱導池橋電流 25- 熱導檢測訊號衰減 26-熱導零調粗調旋鈕 27-熱導零調細調旋鈕 28-電流調節(jié) 29-熱導檢測開關 30熱導檢測正負開關 31-溫度計插口 32-氣體出口 12-18-溫度控制器 19-23-氫火焰微電流放大器 24-30-熱導池電源(3)、氣路調節(jié)先打開氫氣剛瓶，接通氣路，使色譜儀前壓力為2kg/cm2。打開色譜儀、載氣穩(wěn)壓閥，使柱前壓約為0.5kg/cm2，載氣流速約為60mL/min。(4)、啟動色譜儀電路系統(tǒng)打開總機開關，打開“層析室溫控電源開關”和“氣化加熱電源開關”，分別用“層析室溫度調節(jié)”和“氣化室加熱調節(jié)”按鈕控制溫度升高。指示燈亮表示在加熱，指示燈呈暗紅或閃動則表示處于恒溫狀態(tài)。層析室控制溫度80（由插入水銀溫度計讀數(shù)）。氣化器在180（由溫度顯示屏讀數(shù)）。將“熱導氫焰轉換開關”置于“熱導”上，打開“電源開關”，用“熱導電流調節(jié)”將橋路電流調節(jié)到160mA處，“訊號衰減”置于1/4上略等半小時左右，打開色譜工作站，待基線穩(wěn)定后即可進行測定。(5)、用5l微量進樣器從試樣瓶中抽取0.20.4l苯（或環(huán)己烷），再吸入12l空氣，將樣品注入色譜儀。(6)、當色譜圖上出現(xiàn)空氣峰的頂點時，用秒表開始計時，到出現(xiàn)待測組分峰頂點時停表，所測得的時間值，就是組分的調整保留時間TR。(7)、同時讀取柱溫TC，室溫T0，大氣壓P0，出口載氣流量，橋電流等值。(8)、按以上方法，每一種樣品分別重復測定數(shù)次，如果數(shù)據(jù)重復即可結束。(9)、實驗結束后，先把電橋電流指針退回原點，依次關閉電路開關和總電源。待5分鐘后再關閉氣源，以防止燒壞熱導池鎢絲。圖3 實驗氣路流程示意圖3、實驗記錄實驗日期：色譜柱中固定液重量W= 克；橋電流I= mA； 色譜圖編號調整保留時間tR（秒）柱溫 TC（）柱前壓力Pi（mmHg）皂膜流量計測得t（sec/50ml）室溫T0（）大氣壓P0（mbar）橋電流（mA）備注苯環(huán)己烷1234：六、數(shù)據(jù)處理1、在柱溫TC、柱內工作壓力PC與條件下柱內載氣流速的計算。由皂膜流量計測得的是氣體流過50mL所需時間t（秒），所以 F0=(50/t)60(mL/min)。該氣體的狀態(tài)是室溫T0（K），大氣壓力P0（mmHg）?？紤]到從皂膜流量計出來的氣體已被蒸汽飽和，故載氣所占的分壓僅為1-（Pw/P0），Pw為T0時水的飽和蒸汽壓，由九、3列表查出。載氣流經色譜柱有壓力降，即沿柱長各點壓力不同，柱入口壓力為PI，出口壓力為P0?？捎闷骄鶋毫C代表柱的工作壓力，可用下式計算得出： 式中J為校正因子，當Pi/P01.263時， 所以 2、凈比保留體積Vg的計算 3、無限稀釋活度系數(shù) 4、計算值與文獻值的相對誤差。七、實驗報告要求 1、每人一份實驗報告； 2、嚴格按照試驗步驟注意記錄試驗數(shù)據(jù)，分析試驗結果； 3、認真完成實驗思考題并為實驗改進提出建議。八、思考題1、在使用色譜儀時需要注意哪些問題？2、色譜儀測定i有何特點？測定中作了哪些假定？3、溫度、壓力、流量對測定i值有什么影響？造成實驗誤差的主要因素是什么？九、注意事項1、實驗室內嚴禁明火，以免發(fā)生危險。2、色譜儀是貴重儀器，使用時要特別小心。要求熟悉有關色譜儀的基本知識和操作方法。實驗中出現(xiàn)問題，應及時向指導老師反映，不得自行處理。3、要求熟悉穩(wěn)壓閥及皂膜流量計使用方法。4、實驗過程要盡量保持實驗條件穩(wěn)定。十、附表1、試劑的主要性質試劑分子量（M）沸點（）安托因常數(shù)ABC苯78.1180.096.91201214.645221.205環(huán)己烷84.1680.726.844981203.526222.563鄰苯二甲酸二壬酯的分子量為418.62。對應安托因方程為： 其中t的單位為。2、i的文獻值60時苯的無限稀釋活度系數(shù)文獻值為0.523。60時環(huán)己烷的無限稀釋活度系數(shù)文獻值為0.843。3、320時水的飽和蒸汽壓力（mmHg）見附表：0.00.20.40.60.835.6855.7765.8485.9316.01546.1016.1876.2746.3636.45356.5436.6356.7286.8226.91767.0137.1117.2037.3097.41177.5137.6177.7227.8287.93688.0458.1558.2678.3808.49499.6099.7278.8458.9659.086109.2099.3339.4589.5859.714119.8449.87610.10910.24410.3801210.51810.60510.79910.94111.0851311.23111.37911.52811.68011.8331411.98712.14412.30212.46212.6241512.78812.96313.12113.29013.4611613.63413.8