CHROMATOGRAFIA GAZOWA

Oznaczanie stężenia CO
w próbkach gazowych.

1) Charakterystyka zastosowanej metody kalibracji:

Kalibracja bezwzględna (wzorca zewnętrznego). Polega ona na dozowaniu dokładnie odmierzonych różnych ilości pojedynczej substancji wzorcowej lub mieszaniny zawierającej inne substancje. Istotne jest aby dozowana ilość substancji wzorcowej była ściśle określona i znana. Wysokość i powierzchnia piku są proporcjonalne do ilości składnika. Jeśli pik jest wąski i symetryczny do oznaczeń ilościowych możemy wykorzystać jego wysokość. Aby otrzymać prawidłowe wyniki, korzystniejsze jest mierzenie powierzchni piku. Istota chromatograficznej analizy ilościowej polega na porównaniu wielkości piku oznaczanego składnika z wielkością piku odpowiadającego znanej ilości substancji wzorcowej.

2) Opis wykonania ćwiczenia:

Sprzęt:

- chromatograf gazowy wyposażony w detektory TCD, FID, ECD oraz autosampler,

- fiolki do autosamplera,

- strzykawki.

Odczynniki:

• zestaw wzorców gazowych do kalibracji

• Butelki o pojemności 60 ml

• Lejki

• Korki i kapsle

• Kapslownica

• Woda dejonizowana

• Pipeta

• Waga loboratoryjna

Materiał badań:

Gleba powietrznie sucha

Wykonanie:

Przygotowaliśmy naczynia do autosamplera, odpowietrzyliśmy i sprawdziliśmy szczelność. Wprowadziliśmy po 2,5 ml wzorca CO2 (100%) do pierwszych 6 fiolek autosamplera.

Zawartość fiolek poddajemy analizie chromatograficznej. Odczytujemy z chromatogramów czasy retencji i powierzchnie pików otrzymanych z analizy chromatograficznej wzorców. Otrzymane dane umieszczamy w poniższej tabeli.

L.p.	Stężenie [%]	Czas retencji [min.]	Powierzchnia piku
1	2	2,805	11287
2	3	2,784	41724
3	4	2,781	71872
4	6	2,774	142665
5	8	2,759	199088
6	10	2,747	280846

Krzywa kalibracyjna

Obliczmy ile cm3 stanowi ważona gleba:

Masa gleby suchej = 10g

10cm3 - 8,293g

X - 10g

X=12,058cm3

Objętość dla różnych wartości uwilgotnienia:

1. 25% - 12,058 + 2,5 = 14,558 cm3

2. 50% - 12,058 + 5 = 17,058 cm3

3. 75% - 12,058 + 7,5 = 19.558 cm3

Objętość fazy gazowej wynosi:

1. 60cm3 - 14,558 cm3 = 45,442 cm3

2. 60cm3 - 17,058 cm3 = 42,942 cm3

3. 60cm3 - 19,558cm3 = 40,442 cm3

Po upływie tygodnia zmierzyliśmy skład fazy gazowej w naczyniach inkubacyjnych. Analizie chromatograficznej poddajemy badaną próbkę ( z użyciem autosamplera). Z chromatogramu badanych próbek odczytujemy pola powierzchni i czasy retencji:

L.p.	Stężenie [%]	Czas retencji [min.]	Powierzchnia piku
1	25	2,821	5533
2	50	2,818	5343
3	75	2,820	5599

Następnie przy użyciu detektora TCD oraz metody normalizacji wewnętrznej otrzymaliśmy następujące wyniki:

L.p.	Uwilgotnienie [%]	Czas retencji [min.]	Stężenie % CO2
1	25	2,786	0,37
2	50	2,787	0,36
3	75	2,784	0,28

Korzystając z równania Clapeyrona wyrażamy CO2 w miligramach:

Dla uwilgotnienia 25%:

Cp=0,37%

V1=45,442cm³

M=44g/mol

pV=nRT

p=1013,25 HPa = 1013,25 *10² Pa

T=20^◦C = 293K

R=8,314Pa*m3/mol*K

0,37 % - x

100% - 45,442cm³

x =0,168cm³ = 0,168 *10^-6 m³

X=0,87*10-6m³

m=pVM/RT

m1= (1013,25*10²) *44 *(0,168*10^-6)/8,314*293= 0,00031g = 0,31mg

Dla uwilgotnienia 50%

Cp=0,36%

V2=42,942cm³

M=44g/mol

pV=nRT

p=1013,25 HPa = 1013,25 *10² Pa

T=20^◦C = 293K

R=8,314Pa*m3/mol*K

0,36 % - x

100% - 42,942 cm3

x = 0,154cm³ = 0,154*10^-6 m³

m=pVM/RT

m2= (1013,25*10²) *44 *(0,154*10^-6)/8,31*293 = 0,00028g = 0,28mg

Dla uwilgotnienia 75%

Cp₃ = 0,28%

V = 40,442 cm³

M = 44g/mol

pV = nRT

p = 1013,25 HPa = 1013,25 *10² Pa

T = 20^◦C = 293K

R = 8,31Pa*m3/mol*K

0,28% - x

100% - 40,442 cm³

x =0,113cm³ = 0,113*10^-6 m³

m₃ = pVM/RT

m₃ = (1013,25*10²) *44 *(0,113*10^-6)/8,31*293 = 0,00021g = 0,21mg

Następnie obliczyliśmy aktywność respiracyjną (miligramy CO₂ na gram suchej gleby):

25% 0,31mg /10g/7dni

0,31mg - 10g

x - 1g

x = 0,031mg/g/7dni

x = 0,0044mg/g/dzień

50% 0,28mg/10g/7dni

x = 0,004mg/g/dzień

75% 0,21mg/10g/7dni

x = 0,003mg/g/dzień

Wnioski:

Aktywność respiracyjna gleby jest wielkością ukazującą ilość miligramów CO2 na gram suchej gleby. Różnice między aktywnością respiracyjną dla gleb o uwilgotnieniu 25%, 50% i 75% są niewielkie (między najmniej a najbardziej uwilgotnioną 0,0014 mg/g/d) . Widoczna jest jednak zależność pomiędzy stopniem uwilgotnienia a aktywnością respiracyjna gleby. Zgodnie z obliczeniami powyżej, im mniej uwilgotniona gleba, tym aktywność respiracyjna jest wieksza.

---