Анализ смеси органических веществ методом внутреннего стандарта

Цель работы – определить массовые доли (ω, мас. %) ацетона, октана и нонана в смеси методом внутреннего стандарта.

Сущность работы. Метод внутреннего стандарта основан на том, что в анализируемую смесь добавляют точно известное количество стандартного вещества, называемого «внутренним стандартом». Внутренний стандарт должен быть близким по физико-химическим свойствам к компонентам анализируемой смеси, инертным по отношению к ним, стабильным при условиях проведения опыта. Пик внутреннего стандарта должен располагаться в середине хроматограммы и не перекрываться другими пиками.

Для учета различной чувствительности детектора к компонентам пробы рассчитывают поправочные коэффициенты для каждого компонента анализируемой смеси относительно внутреннего стандарта. При этом поправочный коэффициент самого внутреннего стандарта принимают равным единице.

Расчет поправочных коэффициентов проводят по формуле (5.1).

Содержание i -того компонента рассчитывают по формуле

(5.3)

где k_i – относительный поправочный коэффициент i -го компонента; S_i и S _ст – площади пиков i -го компонента и внутреннего стандарта соответственно; r – отношение массы внутреннего стандарта к массе анализируемой смеси:

(5.4)

Метод внутреннего стандарта позволяет исключить зависимость результата анализа от объема вводимой пробы. При этом необязательной является регистрация на хроматограмме всех компонентов анализируемой смеси.

Основные этапы выполнения анализа:

1. Установление качественного состава анализируемой смеси и выбор внутреннего стандарта. В настоящей лабораторной работе в качестве внутреннего стандарта выбран гептан, его поправочный коэффициент принимают равным 1.

2. Расчет относительных поправочных коэффициентов ацетона, октана и нонана по данным хроматографирования стандартной смеси, содержащей известные количества ацетона, гептана, октана и нонана.

3. Приготовление анализируемой смеси с добавкой внутреннего стандарта.

4. Хроматографирование анализируемой смеси с добавкой внутреннего стандарта.

5. Расчет результатов анализа и печать отчета.

Оборудование, посуда, реактивы: хроматограф, оснащенный катарометром; хроматографическая колонка длиной 3 м и внутренним диаметром 3 мм, заполненная хроматоном NAW-200 с 20% силикона ПМС-100; газ-носитель – азот; аналитические весы; принтер, АЦП; компьютер; программное обеспечение UniChrom, адаптированное для проведения лабораторной работы; микрошприц вместимостью 10, 0 мкл; бюкс с притертой крышкой вместимостью 15–20 мл; капельная пипетка; стандартная смесь ацетона, гептана, октана и нонана; анализируемая смесь ацетона, октана и нонана; гептан.

Описание шаблона для выполнения лабораторной работы с использованием ПО UniChrom. Вид шаблона для выполнения работы методом внутреннего стандарта представлен на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Шаблон для выполнения лабораторной работы № 5.2

 

Описание системных кнопок и окон шаблона к лабораторной работе № 5.2 в целом совпадает с соответствующим шаблоном работы № 4.1. Отличается только окно «Калькулятор».

Описание ячеек «Калькулятора»:

№№ ячеек	Что содержат	Возможность редактирования
А 3 – А 7, А 12 – А 15, А 20 – А 23	названия компонентов стандартной и анализируемой смеси	нет
B 12 – В 15	состав стандартного смеси	да
С, D, E 2, 10, 18	номера слоев	нет
С 4 – С 7	площади пиков хроматограммы анализируемой смеси (вводятся автоматически после нажатия кнопки «Макрос»)	нет
D 3	масса внутреннего стандарта	да
E 3	масса анализируемой смеси	да
F 3	автоматически рассчитанное значение r	нет
С, D, E 12 – 15	площади пиков хроматограммы стандартной смеси (вводятся автоматически после нажатия кнопки «Макрос»)	нет
F, G, H 12 – 15	величины относительных поправочных коэффицентов, рассчитанные по хроматограммам стандартной смеси	нет
I 12 – I 15	средние значения поправочных коэффициентов	нет
С, D, E 20 – 23	площади хроматографических пиков анализируемой смеси с добавкой гептана (вводятся автоматически после нажатия кнопки «Макрос»)	нет
F, G, H 20 – 23	результаты расчета массовых долей компонентов в анализируемой смеси по каждой из хроматограмм	нет
I 20 – I 23	результаты анализа – средние значения массовой доли каждого компонента пробы	нет

 

Инструкция по выполнению работы с использованием ПО UniCrom.

1. Включить хроматограф согласно инструкции, находящейся на рабочем месте.

2. Включить аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с помощью тумблера, расположенного на задней панели.

3. Включить компьютер и запустить программу UniCrom.

4. Открыть меню «Файл» и выбрать шаблон Лабораторная работа №5.2.umb из списка шаблонов.

5. Ввести количественный состав стандартной смеси в окно калькулятора, подтвердив ввод каждого значения нажатием клавиши «Enter». Формат ввода чисел ХХ, ХХ (для разделения целой и дробной части числа использовать запятую).

6. Установить флажок «Автоматически» в меню калькулятора.

7. В меню выбора слоя с помощью стрелок выбрать второй слой.

8. Нажать кнопку «Измерение» ►.

9. С помощью микрошприца ввести в испаритель анализируемую смесь и одновременно нажать правую кнопку на АЦП.

10. После выхода трех хроматографических пиков (число компонентов анализируемой смеси) нажать кнопку «Стоп» ■.

11. Запустить программу обработки полученной хроматограммы, нажав пиктограмму «Макрос». В соответствии с заданными параметрами идентификации (первый слой) на хроматограмме появятся имена пиков – ацетон, октан, нонан. Пик гептана отсутствует на хроматограмме. Поэтому данное соединение может быть использовано в качестве внутреннего стандарта.

12. В меню выбора слоя с помощью стрелок выбрать третий слой.

13. Нажать кнопку «Измерение» ►.

14. С помощью микрошприца ввести в испаритель стандартную смесь и одновременно нажать правую кнопку на АЦП.

15. После выхода четырех хроматографических пиков (число компонентов стандартной смеси) нажать кнопку «Стоп» ■.

16. Запустить программу обработки полученной хроматограммы, нажав пиктограмму «Макрос». На хроматограмме появятся имена пиков, в ячейках С 12 – С 15 – площади хроматографических пиков стандартной смеси, а в ячейках F 12 – F 15 – относительные поправочные коэффициенты для каждого компонента, автоматически рассчитанные по формуле (5.1). Если пики идентифицированы неверно, то необходимо провести корректирование имен и площадей пиков согласно инструкции или обратившись к преподавателю.

17. В четвертом и пятом слоях записать еще две хроматограммы стандартной смеси, для чего необходимо по очереди войти в эти слои и повторить действия с п. 13 по п. 16. После регистрации и обработки трех хроматограмм стандартной смеси в ячейках I 12 – I 15 появятся автоматически рассчитанные средние значения относительных поправочных коэффициентов для каждого компонента.

18. Приготовление анализируемой смеси с добавкой внутреннего стандарта. Взвешивают на аналитических весах чистый и сухой стеклянный бюкс с притертой пробкой. С помощью капельной пипетки вносят в бюкс навеску анализируемой смеси около 1 г. Рассчитывают массу взятой навески анализируемой смеси по разнице масс. Затем в бюкс с навеской анализируемой смеси с помощью капельной пипетки вносят гептан (внутренний стандарт) в таком количестве, чтобы его масса составляла 10–20% от массы навески анализируемой смеси.

19. Запись трех хроматограмм анализируемой смеси с добавкой внутреннего стандарта провести в шестом, седьмом и восьмом слоях аналогично. Для этого необходимо по очереди войти в эти слои и повторить все действия с п. 13 по п. 16. Результаты анализа будут автоматически рассчитаны по формуле (5.3). После регистрации и обработки трех хроматограмм анализируемой смеси в ячейках I 20 – I 23 появятся автоматически рассчитанные средние значения массовой доли каждого компонента смеси, являющиеся окончательным результатом анализа.

20. Для оформления отчета и вывода его на печать в окне «Калькулятора» ввести свои фамилии и дату проведения лабораторной работы.

21. Включить принтер.

22. В окне «Отчет» нажать кнопку «Обновить».

23. В окне «Отчет» нажать пиктограмму «Печать». и распечатать отчет.