CHR0MATOGRAFIA GAZOWA

Monika Radzikowska

gorzo [Pick the date]

WSTEP TEORETCZNY:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami chromatografii gazowej oraz oznaczenie składu powietrza w oponach

Chromatografia jest techniką rozdziału, która opiera się na wielokrotnym rozdzielaniu składników pomiędzy dwie niemieszające się fazy. Termin chromatografia gazowa, obejmuje wszystkie metody chromatograficzne, w których faza ruchomą jest gaz, natomiast faza stacjonarną jest ciecz lub ciało stałe.
wyróżniamy dwa rodzaje chromatografii:

1. w układzie gaz-ciało stałe - adsorpcyjna chromatografie gazowa, która polega na różnej adsorpcji składników na fazie stacjonarnej

2. w układzie gaz -ciecz - podziałowa chromatografia gazowa, która polega na podziale składników próbki na dwie fazy: ruchoma gazowa i fazę stacjonarną, która jest ciecz będąca rozpuszczalnikiem rozdzielanych substancji.

Otrzymane w wyniki badania chromatograficznego możemy oczennic jakościowo lub ilościowo:

1. zadaniem chromatografii jakościowej jest identyfikacja pików chromatograficznych, a mając informacje o składnikach, dobieramy tak fazę stacjonarną, żeby całkowicie rozdzielić mieszaninę na składniki.
   Podstawowym parametrem jakościowym analizowanej substancji jest całkowity czas retencji, który jest czasem mierzonym od momentu wstrzyknięcia próbki, do osiągnięcia maksymalnego stężenia eluowanego składnika. Wskutek oporu, jaki jest wytwarzany przez gaz wypełnienia kolumny strumieniowi gazu, ciśnienie tego gazu jest większe na wejściu do kolumny niż u wyjścia. Czyli wzdłuż kolumny następuje spadek ciśnienia. Jeżeli gaz nie ulegałby sprężeniu, wtedy otrzymalibyśmy liniowa zależność między spadkiem ciśnienia i prędkością przepływu gazu oraz objętością retencji. Jednak z powodu ściśliwości, prędkość przepływu gazu nośnego zmienia się bardziej niż rośnie spadek ciśnienia. Analizując próbki porównujemy względne wartości parametrów retencji lub indeksy retencji. Przez względna retencję rozumiemy stosunek zredukowanych czasów retencji substancji do wzorca.
   
   
   Wartości te nie zależą od długości kolumny, ilości fazy ciekłej, prędkości przepływu, należy jednak wzorzec i próbkę badać w tych samych warunkach.
   Jeżeli jednak nie znamy mas analizowanych produktów, posługujemy się krzywą wzorcową dla danego szeregu homologicznego:
   log t^'
   
   
   n
   n- długość łańcucha
   t^'- zredukowany czas retencji
   Możemy również zanalizować próbkę przy pomocy spektrometru mas.

2. Analiza ilościowa natomiast posiłkuje się zależnością ilości oznaczanego składnika w analizowanej mieszaninie od powierzchni/wysokości odpowiadającego mu piku. Istnieje reguła, ze dwukrotnie większa powierzchnia piku powinna odpowiadać dwukrotnie większej ilości substancji. Jednak rzadko równe masy różnych substancji dają jednakowe powierzchnie. Aby te równość spełnić, wprowadza się współczynniki korekcyjne. Obliczenie wyników analizy ilościowej wykonuje się w oparciu o:

• Kalibracje bezwzględną, którą przeprowadza się poprzez dodawanie znanych ilości oznaczanego składnika analizowanej mieszaniny zwiększając kolejno wielkość próbek

• Wzorze wewnętrzny- polega na dodaniu do znanej ilości analizowanej próbki, znana ilość wzorca, jakiego nie ma w tej próbce.
  

Chromatografię gazową przeprowadzamy w:

1. detektorach płomieniowo-jonizacyjnych, w których opór zależy od temperatury

2. katarometrach, czyli detektorach przewodnictwa cieplnego.

Kolejność wykonania doświadczenia:

1. robiliśmy nastrzyki powietrza o objetościach :

• V₁=1cm³

• V₂=0,5cm³ oraz mierzyliśmy czasy retencji tych próbek

2. robiliśmy nastrzyki z tlenu medycznego o objętościach

• V₁=1cm³

• V₂=0,75cm³

• V₃=0,5cm³

• V₄=0,25cm³ i również mierzyliśmy czasy retencji

3. wykonywaliśmy nastrzyki z dwóch opon (nr1 i nr3) o objętościach 1cm³ w celu ustalenia składu mieszanin tam występujących.

OBLICZENIA:

1. Z wykresu chromatograficznego odczytuje wysokość pików tlenu medycznego dla róznych objętości nastrzyku, następnie wykonuje wykres kalibracyjny wysokości piku od objętości nastrzyku:
   
   

tlen medyczny				Wysokość piku [cm]
	T1 [min]	T1[s]	T2[s]	O2
V=1 cm^3	1,2	80	134	14
		1,19	79	0	14,7
	V=0,75 cm^3	1,19	79	0	11,6
		1,2	80	0	12,1
	V=0,5 cm^3	1,2	80	0	8
		1,2	80	0	7,8
	V=0,25 cm^3	1,2	80	0	3,6
		1,19	79	0	3,7



do wykresu biorę wartości uśrednione pików.



Wysokość piku O2	V [cm^3]
14,35	1,00
11,85	0,75
7,90	0,50
3,65	0,25



Za pomoca programu Excel wykonuje prostą kalibracyjną:



2. Odczytuję wysokości pików tlenu i azotu dla mieszanimy nr 1 i nr 3.
   

Wysokość piku [cm]		nr1
O2	N2	V=1cm^3	T1 [mim]	T1 [s]	T2 [s]	Średnia wys. N2	Średnia wys. O2
5,7	6,3		1,21	81	127	6,6	5,95
6,2	6,9		1,21	81	127
Wysokość piku [cm]		nr 3
O2	N2	V=1 cm^3	T1 [min]	T1 [s]	T2 [s]	Średnia wys. N2	Średnia wys. O2
5,0	6,7		1,21	81	127	6,7	10,4
5,4	6,7		1,21	81	127




3. Korzystając z równania trendu obliczonego pzrez Excel, obliczam zawartość tlenu w mieszaninie 1 i 3.
   
   Dla mieszaniny nr 1:
   

Zawartość O2	Zawartość N2
0,39	0,61


Dla mieszaniny nr 3:


Zawartość O2	Zawartość N2
0,34	0,66


Obliczenia:


, gdzie:
y-wysokość piku tlenu.

dla mieszaniny nr1:

zawartość tlenu:


zawartość azotu:



dla mieszaniny nr 3:

zawartość tlenu:


zawartość azotu:




WNIOSKI:

Celem doświadczenia było zapoznanie się z zadadami chromatografii gazowej oraz oznaczenie składu mieszaniny.
Na poczatku doświadczenia wykonaliśmy nastrzyk powietrza i chromatograf narysował nam dwa różne piki. Następnie wykonaliśmy nastrzyki z tlenu medycznego o różnych stężeniach. Na podstawie nastrzyku tlenu rozpoznaliśmy, że pierwszy pik na wykresie powietrza pochodzi od tlenu (z argonem), a drugi od azotu. W ten sposób mogliśmy przejść do właściwiej częsci wykonania zadania. Na podstawie inforacji i pikach z poprzednich nastrzyków, zinterpretowaliśmy piki pochodzące od tlenu i azotu w mieszaninie nr 1 i 3.
Kolejnym etapem było obliczenie składu powietrza w mieszaninach nr 1 i 3. Obliczony na podstawie linii trendu prostej kalibracyjnej tlenu medycznego skład mieszanin wynosi:
Dla nr 1:
39% tlenu i 61% azotu
dla nr 3:
34% tlenu i 64% azotu.
Jak widać wartości te są raczej zbliżone, jednak obliczone mogą byc obarczone pewnym błędem. Możliwy jest błąd przy pomiarze wysokości pików ( dokłądność 1mm), ponadto wysokości pików tej samej substancji równiez się między sobą różniły, błąd może wynikać z uśrednienia tych wartości.


6

1

---