任务5：内标法定量

任务5：内标法定量气相色谱分析法模块之使用气相色谱法，定性定量分析“甲苯试剂的纯度”（同系物定性、内标法定量）能力目标问题：已知某甲苯试剂，今欲测其纯度，但其中杂质较多，且部分杂质FID检测器无响应，现欲用气相色谱法FID检测器对其纯度进行检测，你能设计一可行的分析方案吗？日前常采用的方法是使用气相色谱仪，采用内标法。课程引入各小组各派一名同学讲解事先准备好的测量方法。甲苯试剂中除含主成份甲苯外，还含有硫化合物、噻吩、不饱和化合物、水分等多种杂质？其中部分杂质在FID检测器上无响应。本项目的检测难度主要是待测试剂中杂质多，部分物质不出峰，因此无法用“归一化法”进行分析。可适当采用“标准加入法”测定，让学生上台讲述相当测定过程。演示测定全过程1打开载气（N2）钢瓶总阀，调节输出压力为0.4MPa。打开载气净化气开关，调节载气合适柱前压，如0.14MPa，稳流阀控制为4.4圈，控制载气流量为约30mL/min。打开气相色谱仪电源开关。设置柱温为85℃、气化温度为160℃和检测温度为140℃。待柱温、气化温度和检测温度达到设定值并稳定后，打开空气钢瓶，调节输出压力为0.4MPa；打开氢气钢瓶，调节输出压力为0.2MPa。打开空气净化气开关，调节空气稳流阀为5.0圈，控制其流量为约200mL/min。打开氢气净化气开关，调节氢气稳流阀为4.5圈，控制其流量为约30mL/min。揿“点火”键点燃氢火焰。让气相色谱仪走基线，待基线稳定。揿“点火”键演示测定全过程2取一个干燥洁净称量瓶，加入3mL正已烷。加入100μL甲苯（GC级），称其准确重量，记为mS1，加入100μL苯（GC级，内标物），称其准确重量，记为mS2。摇匀备用，此为每位同学所配制甲苯测试标样。取两支10μL微量注射器，以溶剂（如无水乙醇）清洗完毕后，备用。另取一个干燥洁净的称量瓶，加入3mL正已烷。加入100μL所测甲苯试剂，称其准确重量，记为m样，加入100μL苯（GC级，内标物），称其准确重量，记为mS3。摇匀备用，此为每位同学所配制甲苯测试试样。演示测定全过程3打开色谱工作站（FL9500），观察基线是否稳定。按相同方法再测2次甲苯测试标样与3次甲苯测试试样，记录各主要色谱峰的峰面积。基线稳定后，将其中一支微量注射器用甲苯测试标样润洗后，准确吸取1μL该标样按规范进样，启动色谱工作站，绘制色谱图，完毕后停止数据采集。点击“开始”按键，色谱工作站开始采样点击“停止”按键，色谱工作站停止采样，并处理采集数据色谱峰分析结果演示测定全过程4在相同色谱操作条件下分别以苯、甲苯（GC级）标样进样分析，以各标样出峰时间（即保留时间）确定甲苯测试标样与甲苯测试试样中各色谱峰所代表的组分名称。实训完毕后先关闭氢气钢瓶总阀，待压力表回零后，关闭仪器上氢气稳压阀。关闭空气钢瓶总阀，待压力表回零后，关闭仪器上空气稳压阀。设置气化室温度、柱温在室温以上约10℃、检测室温度120℃。待柱温达到设定值时关闭气相色谱仪电源开关。关闭载气钢瓶和减压阀，关闭载气净化器开关。溶剂峰苯(内标和物)甲苯演示测定全过程5学生完成定性定量操作实训学生完成丙酮试剂中微量水分的定性定量操作实训实训过程中要求每位学生独立完成独立处理数据合理安排时间实训过程中注意安全节约样品合理处理废液等。数据处理计算公式对甲苯测试标样所绘制色谱图，计算甲苯的相对校正因子(以苯为基准物质)。对甲苯试样所绘制色谱图，按公式计算甲苯试剂中甲苯的质量分数（%），并计算其平均值与相对平均偏差（%）。（苯）（甲苯）苯2)(1'SiSSSiimAAmfff%100AASi)(3'（苯）样（甲苯）苯mmfwSii甲苯的定性问题：一般可采用同系物按沸点高低顺序出峰进定性。参数的设置：项目丁醇异构体混合物的测定甲苯试剂纯度的测定载气种类N2、ArN2、Ar载气流量约30ml/min约30ml/min空气300ml/min300ml/minH2作燃气，约30ml/min作燃气，约30ml/min检测器氢火焰离子化检测器（flameionizationdetector,FID）氢火焰离子化检测器（flameionizationdetector,FID）检测灵敏度设置Range：1/10/100/1000(灵敏度S依次降10倍)Range：1/10/100/1000(灵敏度S依次降10倍)测定过程常见问题讨论1甲苯的定量问题：本项目的测定采用“内标法”进行定量。项目丁醇异构体混合物的测定甲苯试剂纯度的测定定量方法归一化法内标法要求1、样品中各组分均出峰，完全分离，且均有响应；2、进样量无须准确。1、无须样品中各组分均出峰且完全分离，要求待测组分能出峰，且与相邻组分完全分离。2、进样量无须准确。相对校正因子须用标准物质测量相对校正因子，否则无法准确测量须用标准物质测量相对校正因子，否则无法准确测量计算公式方法特点优点：简便、精确，进样量的多少与测定结果无关，操作条件（如流速，柱温）的变化对定量结果的影响较小。缺点：校正因子的测定较为麻烦。优点是：进样量的变化、色谱条件的微小变化对内标法定量结果的影响不大。只对感兴趣的色谱峰做校正，其结果的报告可选择不同的单位。缺点是必须在所有样品中加入内标物，选择合适的内标物比较困难，内标物的称量要准确，操作较复杂。%100''iiiiiAfAfw%100A''样mAfmfwSSSiii测定过程常见问题讨论2其它注意事项：本项目的测定使用危险的H2作载气，在操作时一定要注意通风、H2的排出、严格禁止学生在实验室吸烟。如遇H2泄漏，应怎么办？灭火器的使用本项目系高温操作，注意烫伤。若烫伤，应如何处理？本项目使用有机溶剂，注意其毒性。若有机溶剂进入眼睛或皮肤，应如何处理？测定过程常见问题讨论3内标法问题：内标法中的关键技术是什么？内标物是样品中不存在的纯物质。内标物很容易获取。内标物的化学性质与样品相似，但不与样品发生化学反应。内标物要求在感兴趣的组分附近流出，且能得到分离良好的、干净利落的色谱峰。内标物的含量与样品的浓度相似。内标物的色谱性质稳定。内标物的选择原则色谱操作条件的选择色谱柱：DNP（2m,100-120目）；载气：N2，30mL/min；空气：300mL/min；氢气：30mL/min；柱温：95℃；气化室温度：160℃；检测器：FID；检测器温度：140℃；灵敏度档：10。内标法举例用内标法测定环氧丙烷中水分的含量，以甲醇作为内标物，称取0.0115g甲醇，加到2.2679g样品中，混合均匀后，用微量注射器吸取0.2µL该样品进行气相色谱分析，平行测定两次，得如下数据：分析次数水分峰高甲醇峰高12150.2148.8174.8172.3已知水与内标物甲醇的相对质量校正因子分别为0.70和0.75，计算样品中水分的质量分数。内标法举例（解答）解：由公式有ShSihiSihfmhfmw')(')(试样第一次分析%41.08.17475.02679.22.15070.00115.0)(12OHw第二次分析%41.03.17275.02679.28.14870.00115.0)(22OHw两次分析的平均值为%41.02%41.0%41.0)(2OHwCHO并行学习与思考题你能设计用气相色谱法分析检测某水样（其中含甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇与正戊醇）的实验方案吗？若你准备采用内标法进行定量，认为最合适的内标物是什么物质？你能根据所设计的实验方案完成相关操作吗？（提示：可类似于甲苯试剂纯度的测定）思考题：内标法与标准加入法有何异同？能用内标法分析的样品可否用标准加入法进行分析测定？能用标准加入法分析的样品可否用内标法进行分析测定？若可以，请举例说明。若不可以，请说明原因。下次课程问题气相色谱是如何实现性质接近混合物的分离的？同学们，我们在前面已经学习了多个混合样品的定性定量分析。以丁醇异构体的分离分析为例，采用气相色谱分析方法可以将性质非常接近的4种丁醇异构体混合物完全分离。那么，气相色谱是如何实现性质接近混合物的分离的？