实验三 色谱法测定无限稀释溶液的活度系数.docxVIP

实验三 色谱法测定无限稀释溶液的活度系数 一、实验目的 1. 用气液色谱法测定苯和环己烷在邻苯二甲酸二壬酯中的无限稀释活度系数。 2. 通过实验掌握测定原理和操作方法。熟悉流量、温度和压力等基本测量方法。 3. 了解气液色谱仪的基本构造及原理。 二、基本原理 采用气液色谱测定无限稀释溶液活度系数，样品用量少，测定速度快，仅将一般色谱仪稍加改装，即可使用。目前，这一方法已从只能测定易挥发溶质在难挥发溶剂中的无限稀释活度系数，扩展到可以测定在挥发性溶剂中的无限稀释活度系数。因此，该法在溶液热力学性质研究、气液平衡数据的推算、萃取精馏溶剂评选和气体溶解度测定等方面的应用，日益显示其重要作用。 当气液色谱为线性分配等温线、气相为理想气体、载体对溶质的吸附作用可忽略等简化条件下，根据气体色谱分离原理和气液平衡关系，可推导出溶质i在固定???j上进行色谱分离时，溶质的校正保留体积与溶质在固定液中无限稀释活度系数之间的关系式。根据溶质的保留时间和固定液的质量，计算出保留体积，就可得到溶质在固定液中的无限稀释活度系数。 实验所用的色谱柱固定液为邻苯二甲酸二壬酯。样品苯和环己烷进样后汽化，并与载气H2混合后成为气相。 当载气H2将某一气体组分带过色谱柱时，由于气体组分与固定液的相互作用，经过一定时间而流出色谱柱。通常进样浓度很小，在吸附等温线的线性范围内，流出曲线呈正态分布，如图1所示。 设样品的保留时间为（从进样到样品峰顶的时间），死时间为（从惰性气体空气进样到其峰顶的时间），则校正保留时间为： 校正保留体积为： 校正保留体积与液相体积Vl关系为： 由式（3）、（4）可得： 因气相视为理想气体，则 而当溶液为无限稀释时，则 气液平衡时，则 将式（6）、（7）、（8）代入式（5），得： 这样，只要把准确称量的溶剂作为固定液涂渍在载体上装入色谱柱，用被测溶质作为进 样，测得（10）式右端各参数，即可计算溶质i在溶剂中的无限稀释活度系数。 三、实验流程 本实验流程如图2所示： 四、实验步骤 1．打开H2钢瓶，色谱仪中的气路通H2。检漏后，开启色谱仪。色谱条件为：柱温60℃汽化温度120℃，桥电流100mA。当色谱条件稳定后用皂膜流量计来测载气H2在色谱柱后的平均流量，即气体通过肥皂水鼓泡，形成一个薄膜并随气体上移，用秒表来测流过10ml的体积，所用的时间，控制在20ml/min左右，需测三次，取平均值。用标准压力表测量柱前压。 2．待色谱仪基线稳定后（使用色谱数据处理机来测），用10μl进样器准确取样品环己烷0.2μL，再吸入8μL空气，然后进样。用秒表来测定空气峰最大值到苯峰最大值之间的时间tr。再分别取0.4μL、0.6μL、0.8μL环己烷，重复上述实验。每种进样量至少重复三次，取平均值。 3．实验完毕后，先关闭色谱仪的电源，待检测器的温度降到70℃左右时再关闭气源。 五、实验数据记录 表1 原始数据记录表 设备号：3 室温ta：22℃ 固定液标准质量Wl：0.1190g 柱温Tc：333.15K 桥电流：99.7mA 柱前压力Pb：129.43Pa 柱后压力Po：101.33×103Pa 室温下水蒸气压强Pw：2717.16Pa 汽化室显示温度：60℃项目第一次记录时间第二次记录时间第三次记录时间平均值气体流过10ml体积时间/s29.80 29.85 29.50 29.717 环己烷体积/μL校正保???时间tr′/s0.2 55.51 55.53 55.50 55.51 0.4 57.00 57.35 57.72 57.36 0.6 58.80 58.90 58.87 58.76 0.8 60.80 60.90 60.47 60.72 1.0 61.56 61.78 61.60 61.65 六、实验数据处理 1、载气在柱后的平均流量Fc的计算 以第一次记录时间为例： Fc=10×10-629.80=3.356×10-7m3/s 将表1有关数据通过计算可得到不同记录时间的载气在柱后的平均流量Fc，计算结果见下表： 表2 载气在柱后的平均流量Fc表 项目第一次记录时间第二次记录时间第三次记录时间平均值平均流量Fc×107(m3/s)3.3563.3503.3903.3652、校正到柱温、柱压下的载气平均流量 查得环己烷的安托尼方程为 式中的t是柱温tc为60℃，代入上式得