Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập sắc ký có đáp án
BÀI TẬP Bài Một cột dài 360 cm dùng để tách propan butan phương pháp sắc ký khí Dùng thước người ta đo khoảng cách từ lúc bơm mẫu đến đỉnh pic sắc ký 152,5 mm 415,5 mm,bề rộng chân pic 13,5 mm 33,8 mm Tính số đĩa lý thuyết chiều cao đĩa lý thuyết ứng với chất tR n=16 ÷ W Áp dụng phương trình: t R-propan n propan =16 W propan 2 L 360 152,5 = =0,176 cm =16 =2042 H propan = ÷ ÷ ÷ n propan 2042 13,5 2 t 415,5 n butan =16 R-butan ÷ =16 =2416 ÷ 33,8 Wbutan H butan = L n butan 360 = =0,149 cm 2416 Bài 2: Trong sắc ký khí tốc độ di chuyển pha động đo trực tiếp, đưa vào lượng chất tan tương tự metan,nó không giữ pha tĩnh Trong cột mao quản có chiều dài 50m; thời gian lưu trữ metan 71,5s; thời gian giữ n-heptadecan 12,6 phút Hãy cho biết: Tốc độ di chuyển pha động bao nhiêu? Tốc độ di chuyển dải n-heptadecan bao nhiêu? Ta có L = 50 m = 5000 cm TR = 71,5 s L 5000 F= = = 69,93cm / s t R 71,5 Vậy tốc độ di chuyển pha động là: Đối với n-heptadecan: tR= 12,6 phút = 756 s Vậy tốc độ di chuyển dải là: 5000 F= = 6, 61cm / s 756 Bài Một cột sắc ký mao quản dài 30m, chạy chất chuẩn hai tốc độ pha động khác nhau, cho số liệu sau: Tốc độ (cm/s) Số đĩa lý thuyết 0,5 150 000 120 000 Xác định vận tốc tối ưu,chiều cao đĩa lý thuyết cực tiểu số đĩa lý thuyết vận tốc tối ưu đó, cho A=0 Ta có: L TN :H = n = 3000 =0,02cm 1 150000 L TN :H = n = 3000 =0,025cm 120000 Áp dụng phương trình Vandemteer Vận tốc tối ưu: H=A+ B u +Cu Do A=0, H= B u +Cu Hay0,02= B +0,5C 0,5 0,025= B +C ⇒ C=0,02s;B=0,005cm2/s Utu = B = 0,005 =0,5(cm/s) C 0,02 Chiều cao đĩa lý thuyết cực tiểu Số đĩa lý thuyết vận tốc tối ưu H =2 BC=2 0,005.0,02=0,02cm n= H = 3000 =150000 L 0,02 Bài Pic sắc ký hợp chất X phát sau 15 phút sau đưa mẫu vào (lúc hợp chất Y không giữ vật liệu cột xuất qua 1,32 phút) Pic chất X có dạng đường phân bố Gauss với bề rộng đáy 24,2s Độ dài cột 40,2cm Tính số đĩa lý thuyết cột Tính H cột Tính T σ cột Tính số lưu giữ chất X Từ phương pháp chuẩn bị biết thể tích chất lỏng giữ bề mặt chất mang cột 9,9ml Thể tích pha động 12,3ml Hãy tính hệ số phân bố X Tiêu chuẩn phân chia X Y yếu tố phân chia X Y 1,011 Số đĩa lý thuyết (n): Tính H: Tính σ T: t 15.60 ÷ ÷ = 22130 n =16 RX ÷ =16 ÷ X W ÷ 24,2 X L L 40,2 −3 n= ⇒H = = = 1,82.10 (cm) H n 22130 σ2 n = ⇒ σ = n.H = 22130.(1,82.10− ) = 0,27(cm) H T = σ tR 15.0,27 = = 0,101( phut ) L 40,2 Chỉ số lưu giữ chất X: tm 1,32 R= = = 0,088 tR 15 Hệ số phân bố X (kX): Ta có: R= Vm V (1 − R ) 12,3(1 − 0,088) ⇒ kX = m = = 12,9 Vm + k VS R.VS 0,088.9,9 Tiêu chuẩn phân chia (Rs): n RS = (1 − ) = α 22130 (1 − ) = 0,4 1,011 Bài Một hỗn hợp chứa metyl xiclohexan,metyl xiclohexen toluen tách phương pháp sắc ký lỏng – khí cột nhồi dài 42 cm Sắc ký đồ cung cấp thời gian lưu chúng 10,1 ; 11,0 ; 13,5 chiều rộng pic 0,75 ; 0,80 ; 1,05 phút Hãy tính: Số đĩa lý thuyết pic, giá trị trung bình,độ lệch chuẩn n chiều cao đĩa lý thuyết cột Độ phân giải metyl xiclohexan metyl xiclohexen, metyl xiclohexen toluen Cho biết khí sử dụng không khí với tR(KK) = 1,2 phút (không khí xem cấu tử không bị lưu giữ cột) Hãy tính chiều dài cột để độ phân giải cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu 1,5 Ký hiệu A : metyl xiclohexan B: metyl xiclohexen C: toluen 2 2 2 t 10,1 n A =16 RA ÷ =16 =2902 ÷ 0,75 WA a.Áp dụng phương trình Vandeemter t 11,0 n B =16 RB ÷ =16 =3025 ÷ 0,80 WB t 13,5 n C =16 RC ÷ =16 =2645 ÷ 1,05 WC n tb = 2900 Chiều cao đĩa lý thuyết cột H= Độ lệch chuẩn L 420 = = 0, 015cm ntb 2900 σ2 n = ⇒ σ = n.H = 2900.(0, 015) = 0,81(cm) H Độ phân giải metyl xiclohexan metyl xiclohexen,giữa metyl xiclohexen toluen R s,A-B = 2Δt R 2.(11,0-10,1) = =1,16 WA +WB 0,75+0,80 R s,B-C = 2Δt R 2.(13,5-11,0) = =2,70 WB +WC 0,80+1,05 3.Chiều dài cột để độ phân giải cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu 1,5 Vì Rs,A-B = 2,70>1,5 nên cần tính chiều dài để độ phân giải A-B đạt yêu cầu 1,5 Gọi n1,n2 số đĩa lý thuyết cột cũ cột mới,ta có: Rs ,1 Rs ,2 n1 1,16 2900 = ⇔ = ⇒ n2 = 4800 1,50 n2 n2 Chiều dài cột để độ phân giải tăng lên 1,5: L2 = H.n2 = 0,015 4800 = 73 cm 10 Thời gian lưu giữ tR (phút) Chiều rộng chân pic W (phút) Không lưu giữ cột 1,2 A 4,7 0,48 B 8,8 0,92 C 12,5 1,34 D 13,8 1,44 Hãy tính: Số đĩa lý thuyết pic, số đĩa lý thuyết trung bình cột, độ lệch chuẩn số đĩa lý thuyết chiều cao đĩa lý thuyết cột Hệ số dung tích hệ số phân bố cấu tử Độ phân giải R, hệ số tách α cấu tử C D Tính chiều dài cột muốn đạt độ phân giải 1,5 C, D Tính số đĩa lý thuyết (n) pic: Áp dụng phương trình: tR n X = 16 ÷ W X ( với t thời gian lưu, Wi chiều rộng pic i) R + Đối với pic A: 4,7 n A = 16 = 1534 ÷ 0,48 + Đối với pic B: 8,8 n B = 16 = 1464 ÷ 0,92 2 + Đối với pic C: 12,5 n C = 16 = 1392 ÷ 1,34 + Đối với pic D: 13,8 n D = 16 = 1469 ÷ 1, 44 Số đĩa lý thuyết trung bình cột: n TB ∑ nX nA + nB + nC + nD = = = 1465 i - Chiều cao đĩa lý thuyết cột: H= L 25, = ≈ 0,017(cm) n tb 1465 - Độ lệch chuẩn số đĩa lý thuyết cột: σ2 n = ⇒ σ = n.H = 1465.0,017 = 0,651(cm) H tR − tm ’ Hệ số dung tích cấu tử (k ): ′ kX = X tm 4,7 − 1, k′A = = 2,92 + Đối với cấu tử A: 1, 8,8 − 1, = 6,33 1, + Đối với cấu tử B: k′B = + Đối với cấu tử C: 12,5 − 1, k′C = = 9, 42 1, + Đối với cấu tử D: 13,8 − 1, k′D = = 10,5 1, - Hệ số phân bố cấu tử (K ): D Từ công thức: K D × VS k′X × Vm k′X = ⇒ KD = Vm Vs + Đối với cấu tử A: + Đối với cấu tử B: + Đối với cấu tử C: + Đối với cấu tử D: K DA 2,92 × 1, 40 = = 24,33 0,168 K DB = 6,33 × 1, 40 = 52,75 0,168 K DC 9, 42 × 1, 40 = = 78,5 0,168 K DD 10,5 × 1, 40 = = 87,5 0,168 Độ phân giải R cấu tử C D: R C− D 2.(t RD − t RC ) 2.(13,8 − 12,5) = = = 0,94 WC + WD 1,34 + 1, 44 - Hệ số tách α cấu tử C D: K D 87,5 α= = = 1,115 K C 78,5 Chiều dài cột để độ phân giải cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu 1,5 - Gọi L , L chiều dài cột cũ cột Ta có: R2 L2 L1.R 22 25, ×1,52 = ⇒ L2 = = = 64,17(cm) 2 R1 L1 R1 0,94 Bài 2: Cột sắc ký lỏng có chiều dài 2m có hiệu 2450 đĩa lý thuyết tốc độ dòng 15 ml/phút hiệu 2200 đĩa lý thuyết tốc độ dòng 40 ml/phút Vậy nồng độ tối ưu dòng phải hiệu tốc độ dòng gần ? Ta có : H= B + C ×u (1) u Với u = 15 ml/phút Với u = 40 ml/phút L 200 = = 0,0816 cm N1 2450 L 200 ⇒ H2 = = = 0,0909 cm N 2200 ⇒ H1 = B 0,0816 = + C ×15 15 ⇔ Thay H1, H2 vào (1) ta có: 0,0909 = B + C ×40 40 B 0,829 u = = = 21,74 ml/phút Vậy: uu −3 C 1,754 ×10 B = 0,829 cm /phút -3 C = 1,754.10 phút H = B ×C = 0,829 ×1,754 ×10 −3 = 0,076 cm Bài 3: Hàm lượng cafein thuốc ngủ xác định phương pháp HPLC, sử dụng phương pháp đường chuẩn Chuẩn bị dung dịch chuẩn phân tích 10µl, kết thu được: Nồng độ (ppm) λ max (nm) 50,00 8354 100,00 16925 150,00 25218 200,00 33584 250,00 42002 Chuẩn bị mẫu cách cho viên thuốc ngủ vào bese, thêm vào 10ml methanol Sau thuốc tan, chuyển vào bình có dung tích 25ml; tiếp tục pha loãng đến thể tích metanol; lọc lấy dung dịch Lấy 1ml dung dịch pha loãng thành 10ml metanol, tiến hành phân tích phương pháp HPLC, tín hiệu thu 21469nm Xác định số miligam cafein viên thuốc λmax 45000 y = 8395,50x + 30,10 40000 R =1 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 50 100 150 200 250 C Xử lý số liệu Excel ta phương trình đường thẳng: λ max = λ max (C) = 8395,50C X + 30,10 (1) - Hàm lượng cafein thuốc: Thay λ max = 21469 vào (1) ⇒ 8395,50CX + 30,10 = 21469 ⇒ C X = 2,5536 ppm - Khối lượng cafein: m cafein = 2,5536.10.25 = 638,40 μg hay 0,6384 mg Vậy có 0,6384 mg cafein viên thuốc ngủ Bài 4: Kagel Farwell định lượng nồng độ axit acetylsalicylic(ASA) caffein (CAF) thuốc ngủ phương pháp sắc kí lỏng pha ngược, dùng axit salisylic (SA) làm chất Dãy mẫu chuẩn chuẩn bị cách cho ASA CAF vào bình dung tích 250ml, thêm tiếp vào 100ml metanol, thêm tiếp 10ml axit salisylic vào bình Kết thu tương ứng từ mẫu chuẩn sau: Mẫu ASA (mg) CAF (mg) Tỉ số chiều cao pic ASA/SA Tỉ số chiều cao pic CAF/SA 01 200,00 20,00 20,5 10,6 02 250,00 40,00 25,1 23,0 03 300,00 60,00 30,9 36,8 Hòa tan viên thuốc ngủ 100ml metanol, thêm tiếp vào dung dịch 10ml dung dịch nền, lọc lấy dung dịch Phân tích mẫu thu tỉ số chiều cao pic sau: ASA/SA = 23,2 CAF/SA = 17,9 Xác định số miligam ASA CAF viên thuốc Cách * Đối với ASA: H1 20,5 ⇒ k1 = = = 0,1025 C1 200 Ta có H = k C 1 H 25,1 ⇒ k2 = = = 0,1004 C2 250 H =k C 2 H =k C 3 ⇒ k1 = ∑k i i i H 30,9 ⇒ k3 = = = 0,1030 C3 300 k1 + k + k 0,1025 + 0,1004 + 0,1030 = = 0,1019 3 Hàm lượng ASA : H1 = k1C ASA ⇒ C ASA H1 23, = = = 227, 6742 (mg) k1 0,1019 * Đối với CAF: Ta có H’ = k’ C 1 H’ = k’ C 2 H’ = k’ C 3 ⇒ k2 = ' k ∑ i i i H '1 10, ⇒k = = = 0,5300 C1 20 ' H '2 23, ⇒k2 = = = 0,5750 C2 40 ' ' H 36,8 ' ⇒ k3 = = = 0, 6133 C3 60 k '1 + k '2 + k '3 0,5300 + 0,5750 + 0, 6133 = = = 0,5728 3 Hàm lượng CAF : H = k 2CCAF ⇒ CCAF H2 17,9 = = = 31, 250 (mg) k 0,5728 Cách 2: Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính * Đối với ASA: H y = 0.104x - 0.5 32 R² = 0.995 30 28 26 24 22 20 Hàm lượng (mg) 200 220 240 260 280 300 Xử lý số liệu Excel ta phương trình đường thẳng: H = H(C) = 0,104C X − 0,5 (1) Khi tỉ số chiều cao pic ASA/SA: H1 = 23,2 (1) ⇒ CASA H1 + 0,5 23, + 0,5 = = = 227,8846 (mg) 0,104 0,104 * Đối với CAF: H 40 y = 0.655x - 2.733 35 R² = 0.999 30 25 20 15 10 20 30 40 50 60 Hàm lượng (mg) Xử lý số liệu Excel ta phương trình đường thẳng: H = H(C) = 0, 655C X − 2, 733 (2) Khi tỉ số chiều cao pic CAF/SA: H2 = 17,9 (2) ⇒ C CAF H + 2, 733 17,9 + 2, 733 = = = 31,501 (mg) 0, 655 0, 655 Bài 5: Bohman dùng sắc ký lỏng cao áp – HPLC pha ngược để phân tích định lượng vitamin A thực phẩm phương pháp thêm chuẩn Lấy 10,067g mẫu ngủ cốc cho vào bình dung tích 250ml, thêm vào 1g natri ascorbate, 40 ml etanol 10ml KOH 50% Sau khuấy 30 phút, tiếp tục thêm vào 60ml etanol Vitamin A sau chiết ba lần bằng100ml hexan, sau làm bay hơi, phần lại chứa vitamin A chuyển vào bình 5ml pha loãng metanol Dung dịch chuẩn pha từ 10,093g ngủ cốc xử lý điều kiện thêm vào 0,02mg vitamin A Đo mẫu dung dịch chuẩn HPLC thu diện tích pic tương ứng 6,77.103 1,32.104 Xác định số mg vitamin A 100g ngủ cốc Gọi C hàm lượng vitamin A 10,067g mẫu X → hàm lượng vitamin A có 10,093g mẫu là: C ' = CX -Với dung dịch phân tích: Sx = kCX - Với dung dịch chuẩn: S’ = k(C’ + 0,02) 10, 093 = 1, 00258C X (a) 10, 067 (1) (2) Sx Cx (1) ⇒ = (b) Lập tỉ (2) S' C '+ 0, 02 S CX Thay (a) vào (b) ⇒ X = S' 1, 00258C X + 0, 02 0, 02SX 0, 02.6, 77.103 ⇒ CX = = = 0, 0211 (mg) S'− 1, 00258SX (1,32.10 − 1, 00258.6, 77.10 ) Hàm lượng vitamin A 100g thực phẩm là: 0, 0211 100 = 0, 209 (mg) 10, 067 Vậy có 0,209 mg vitamin A 100g ngũ cốc ... giữ pha tĩnh lỏng Các pic hợp chất B C có dạng đường Gauss có chi u rộng tương ứng 0,56 0,59 phút Độ cao sắc ký 28,3cm Tính số đĩa lý thuyết (n) cột sắc ký chi u cao đĩa lý thuyết (H) pic B,C Tính... chứa hệ số phân bố cấu tử k A '= t R -t m 4, 7-1 ,2 = =2,92 tm 1,2 t R -t m 8, 8-1 ,2 k B'= = =6,33 tm 1,2 k C '= t R -t m 12, 5-1 ,2 = =9,42 tm 1,2 t R -t m 13, 8-1 ,2 k D '= = =10,5 tm 1,2 19 K V V... 24 IV.2.4 Bài tập định lượng sắc kí khí Bài 1: Trong sắc kí khí tốc độ di chuyển pha động đo trực tiếp, đưa vào lượng chất tan tương tự metan, không giữ pha tĩnh Trong cột mao quản có chi u dài