1. Chromatogram gazowy, na którym widoczny był sygnał toluenu

1. Chromatogram gazowy, na którym widoczny był sygnał toluenu (tw=110°C), otrzymany
został w następujących warunkach chromatograficznych:
- kolumna pakowana o wymiarach 48x0,25 cala (podaj długość i średnicę w cm);
- kolumna 12 g, które stanowią: ciekła faza stacjonarna (20%) i nośnik (80%)- Chromosorb
P 80/100 mesh (co oznacza mesh?);
- gęstość chromosorbu P d=2,26 g/cm3; gęstość ciekłej fazy stacjonarnej d=1,03 g/cm3;
- temperatura pieca tk =100°C;
- temperatura otoczenia ta =25°C;
- ciśnienie zewnętrzne po =1013 hPa (wyraź ciśnienie w atm i mmHg) = na wyjściu z
kolumny;
- ciśnienie gazu na wlocie do kolumny pi =2026 hPa (wyraź ciśnienie w atm i mmHg);
- natężenie przepływu gazu nośnego (mierzone przepływomierzem) F0 ~ 2,5 cm3/min dla
kolumn kapilarnych, F0 ~ 80 cm3/min dla kolumn pakowanych (wzrost spowodowany
większą objętością kolumny);
- szybkość przesuwu papieru vp=2,54 cm/min; odległość retencji lR=19,5 cm, zredukowana
odległość retencji l’R=18,9 cm;
- prężność pary wodnej w temperaturze 25 °C 24 mmHg.
Oblicz maksymalną ilość parametrów chromatograficznych.
2. Narysuj chromatogram gazowy mieszaniny substancji rozpuszczonych w acetonie: tRB=12
min.; względny czas retencji substancji A względem substancji B – 0,8; czas retencji
substancji nieoddziałującej z fazą stacjonarną – 3 min.
3. Jak zmienią się właściwości żelu krzemionkowego jako fazy stacjonarnej, jeśli zwiążemy
go chemicznie z grupą n-oktadecylodimetylosililową?
4. Rozdzielono jedną niepolarną i jedną polarną substancję techniką HPLC w układzie
odwróconych faz i zmieniono fazę ruchomą. Zamiast układu metanol:woda 5:5 użyto
układu metanol:woda 7:3. Jak to wpłynęło na wartość współczynnika podziału? Jak zmieni
się czas retencji analizowanych związków? Odpowiedź uzasadnij.
5. Rozdzielono niepolarne substancje techniką HPLC w układzie faz odwróconych.
Następnie zmieniono skład fazy ruchomej i zamiast mieszaniny metanol:woda 9:1 użyto
mieszaniny metanol:woda 7:3. Jak to wpłynęło na wartość współczynnika podziału? Jak
zmieni się czas retencji analizowanych związków? Odpowiedź uzasadnij.
6. Następujące rozpuszczalniki uporządkuj w kolejności wzrastającej siły elucji w przypadku
użycia fazy stacjonarnej - żelu krzemionkowego: woda, metanol, n-heksan, eter dietylowy
i uzasadnij. Jak nazywa się taki szereg?
7. W odwróconym układzie faz jako eluentów używa się:
a)
mieszaniny metanol-woda
b) chloroformu
c)
heksanu
d) mieszaniny acetonitryl –woda
8. Jeżeli faza stacjonarna jest słabo polarna lub niepolarna a faza ruchoma polarna to wzrost
zawartości wody....................................... czas retencji substancji niepolarnych, a wzrost
ilości rozpuszczalnika organicznego....................................ich czas retencji. Im wyższa
temperatura
kolumny
tym..........................
.............................................zdolność
rozdzielcza
czas
kolumny.
retencji
Chromatografię
i
z
programowaną temperaturą stosujemy wówczas gdy składniki rozdzielanej mieszaniny
różnią się znacznie.......................................
9. Uszereguj następujące rozpuszczalniki według wzrastającej mocy elucyjnej: heksan,
aceton, woda, kwas octowy, chloroform, benzen, toluen, dichlorometan.
10. Przeprowadzono rozdział mieszaniny związków organicznych (heksan, kwas heksanow,
eter dipropylowy, n-heksanol) metodą adsorpcyjnej chromatografii kolumnowej na
polarnym adsorbencie. Podaj przewidywaną kolejność elucji.
11.
Sklasyfikuj rozpuszczalniki według wzrastającej mocy elucyjnej: dichlorometan,
chloroform, woda, n-heptan.
12.
Jaka będzie kolejność elucji zwiazków z żelu krzemionkowego dla różnych związków
o tej samej ilości atomów węgla w łańcuchu: alkohol, kwas, eter, alkan? Jaki to układ faz?
13. Który rozpuszczalnik dodany do eteru naftowego (faza ruchoma) zwiększy moc elucyjną
fazy ruchomej w układzie NP?
a) benzen;
b) octan etylu;
c) metanol;
d) pentan.
14. Im większe stężenie substancji w fazie stacjonarnej, tym:
a) czas retencji………………………………
b) wartość K…………………………………
c) wartość k………………………………….
15. Im większe stężenie substancji w fazie stacjonarnej, tym:
d) czas retencji dłuższy
e) czas retencji krótszy
f) wartość K mniejsza
g) wartość K większa
h) wartość k większa
i) wartość k mniejsza
16. Zdefiniuj pojęcie: półka teoretyczna. Wyznacz liczbę półek teoretycznych kolumny A i
kolumny B na podstawie kształtu sygnału tego samego związku. Czas retencji sygnału na
kolumnie A wynosi 6 min., a szerokość sygnału na linii podstawy 0,45 min. Czas retencji
sygnału na kolumnie B wynosi 7 min., a szerokość sygnału na linii podstawy 0,35 min.
Która z kolumn i dlaczego charakteryzuje się większą sprawnością?
17. Techniką HPLC rozdzielano substancje A, B, C na kolumnie o długości 15 cm. Przepływ
fazy ruchomej wynosił 0,4 ml/min.; tM = 2 min. Czasy retencji poszczególnych analitów i
szerokości sygnałów wynosiły odpowiednio:
Substancja
tR [min]
w [min]
A
5,4
0,4
B
13,4
0,8
C
16,2
1,0
Oblicz:
a) liczbę półek teoretycznych N
b) współczynnik retencji (k) dla składnika B
c) zdolność rozdzielczą dla pików A i B oraz B i C
d) współczynnik selektywności α.
18. Wiedząc, że czasy retencji [min] dla składników A, B i C wynoszą odpowiednio1,3; 3,0;
5,5. Szybkość przesuwu taśmy rejestratora 30 mm/min., a początek i koniec
poszczególnych sygnałów znajdował się odpowiednio w odległości: A- 3,5 i 4,3 cm; B8,8 i 9,2 cm; C- 16 i 17 cm
a) oblicz liczbę półek teoretycznych w kolumnie dla każdego piku.
b) podaj wysokość odpowiadającą półce teoretycznej dla każdego piku.
c) czy wartości te powinny być jednakowe? TAK/NIE, dlaczego?
19. Przepuszczając mieszaninę zawierającą sześć składników przez kolumnę do GC o
długości 30 m otrzymano chromatogram otrzymany poniżej.
t
Szybkość przesuwu taśmy rejestratora 5 mm/min. Odczytaj z chromatogramu odległości
retencji, szerokości pików przy podstawie, policz tR, t’R, tm. Oblicz:
a) oblicz liczbę półek w kolumnie dla każdego piku
b) podaj wysokość odpowiadającą półce teoretycznej dla każdego piku
c) współczynnik retencji k (dla składnika C)
d) zdolność rozdzielczą dla pików A i B
e) współczynnik selektywności α pików B i C.
20. Wykonano analizę chromatograficzną próbki X stosując kolumnę o liczbie półek
teoretycznych:
a) 400
b) 1000.
W którym przypadku kształt sygnału chromatograficznego był bardziej ostry i dlaczego?
21. Wykonano analizę chromatograficzną mieszaniny analitów A i B stosując dwie różne
kolumny chromatograficzne. Uzyskano następujące wartości parametrów:
a) tRA= 4,0 min.; tRB= 5,0 min.; wA= 0,5 min.; wB=0,5 min.;
b) tRA= 4,5 min.; tRB= 6,0 min.; wA= 0,5 min.; wB=0,6 min.
Korzystając z odpowiednich równań uzasadnij, w którym przypadku uzyskaliśmy lepszą
rozdzielczość pików.
22. W celu rozdziału trzech analitów (X, Y i Z) przetestowano trzy różne kolumny
chromatograficzne (A, B, i C). Uzyskano następujące wartości parametrów:
a) tRX= 4,0 min.; tRY= 4,3 min.; tRZ= 4,7 min.; wX= 0,4 min.; wY=0,3 min.; wZ=0,4 min.;
b) tRX= 4,4 min.; tRY= 4,8 min.; tRZ= 5,4 min.; wX= 0,4 min.; wY=0,4 min.; wZ=0,4 min.;
c) tRX= 4,4 min.; tRY= 4,7 min.; tRZ= 5,1 min.; wX= 0,2 min.; wY=0,2 min.; wZ=0,3 min.
Korzystając z otrzymanych danych uzasadnij, która z kolumn najlepiej nadaje się do
analizy substancji X, Y i Z.
23. Rozdzielono dwie substancje A i B za pomocą HPLC. Ich czasy retencji wynosiły
odpowiednio 1,5 i 1,9 min., a szerokości sygnałów w połowie ich wysokości 0,3 i 0,4
min. Oblicz rozdzielczość otrzymanych pików.
24. Rozdzielczość sygnałów odpowiadających substancjom A i B (rozdzielanych za pomocą
HPLC) wynosiła 1,4, czasy retencji wynosiły odpowiednio 1,9 i 2,5 min., a szerokość
sygnału A w połowie jego wysokości 0,3 min. Ile wynosiła szerokość w połowie
wysokości sygnału B? Ile wynoszą szerokości obu sygnałów przy podstawie jeśli oba są
jednakowe? Czy sygnały są rozdzielone do linii podstawowej?
25. Rozdzielczość sygnałów odpowiadających substancjom A i B (rozdzielanych za pomocą
HPLC) wynosiła 1,7, czasy retencji wynosiły odpowiednio 1,9 i 2,5 min., a szerokość
sygnału A w połowie jego wysokości 0,2 min. Ile wynosiła szerokość w połowie
wysokości sygnału B? Ile wynoszą szerokości obu sygnałów przy podstawie jeśli oba są
jednakowe? Czy sygnały są rozdzielone do linii podstawowej?
26. Planujemy rozdzielić substancje A i B metodą chromatografii gazowej. Zakładamy, że
rozdzielczość pików ma wynosić 1,5. Czasy retencji: A – 5 min. 15 s; B – 5 min. 50 s; czas
martwy 2 min. 13 s. Oblicz liczbę półek teoretycznych potrzebną do uzyskania rozdziału
uwzględniającego wcześniejsze założenia.
27. Ile powinna wynosić liczba półek teoretycznych, aby rozdzielić dwie substancje o
czasach retencji 10,2 i 10,7 min. z rozdzielczością równą 2? Czas martwy 2 min. 15 s.
28. Rozdzielano dwie substancje metodą GC-FID stosując cztery różne kolumny
chromatograficzne. Korzystając z otrzymanych chromatogramów obliczono rozdzielczość
pików, która wynosiła odpowiednio: 5; 1; 1,5; 0,75. Która z kolumn najlepiej nadaje się do
rozdziału testowanych substancji? Odpowiedź uzasadnij.
29. Rozdzielono metodą TLC barwniki zawarte w tuszu z markera. Czoło rozpuszczalnika
znajdowało się w odległości 7 cm od linii startu, a środki plamek odpowiadających
poszczególnym barwnikom A, B i C znajdowały się odpowiednio w odległości 4,2; 4,5 i
5,2 cm od linii startu. Oblicz współczynnik opóźnienia dla poszczególnych barwników.
30. Jakie wartości może przyjmować współczynnik opóźnienia Rf?
31. Od czego zależy wartość współczynnika Rf?
32. O czym świadczy Rf=1?
33. Oznaczano próbkę X metodą TLC. Dla jednego z analitów Rf był równy 0. Co na
podstawie tej wartości można powiedzieć o tej substancji i układzie chromatograficznym?
34.
Oblicz indeks retencji dla substancji X, której czas retencji wynosi 10 min. 30 s. Czas
martwy wynosi 2 min., czasy retencji dla n-alkanów: C12 – 7 min 30 s, C13 – 10 min, C14 –
12 min 30 s, C15 – 15 min. Analizę chromatograficzną prowadzono stosując program
temperaturowy: 80-250°C przy naroście 6°C/min.
35.
Oblicz indeksy retencji substancji Y i Z, których czasy retencji wynoszą odpowiednio
15,4 i 17,2 min. Czas martwy wynosi 2 min., czasy retencji dla n-alkanów: C12 – 14,5 min.,
C13 – 16,1 min, C14 – 17,8 min., C15 – 19,6 min. Podczas analizy chromatograficznej
temperatura kolumny wynosiła 100°C.
36.
Przeprowadzono analizę chromatograficzną mieszaniny węglowodorów. Na
chromatogramie zmierzono następujące czasy retencji: czas martwy - 2 min, n-hexan – 9
min, n-heptan - 16 min, n-oktan - 35 min, cyklohexan - 13 min, toluen - 18 min. Obliczyć
indeksy retencji cyklohexanu i toluenu. Analiza chromatograficzna była prowadzona w
warunkach izotermicznych.
37.
Oblicz indeks retencji substancji Y, której czas retencji wynosi 6,3 minuty. Czasy
retencji węglowodorów C7 i C9 wynoszą odpowiednio 5,1 i 7,6 min., czas martwy 1,9 min.
Analiza była prowadzona w programowanej temperaturze.
38. Oblicz liczbę pików, która może być rozdzielona pomiędzy pikami odpowiadającym
n-alkanom C24 i C25, C26 i C27, C32 i C33, wiedząc, że ich czasy retencji wynoszą odpowiednio
73,9; 80,8; 87,5; 93,9; 122,9; 128,5 min. Szerokości wszystkich sygnałów w połowie ich
wysokości były jednakowe i wynosiły 0,2 min.
39.
W poniższej tabelce znajdują się wartości indeksów Kovats’a (IR) diastereoizomerów
glikozydów (S)-(+)- i (R)-(-)-2-butylu względem n-alkanów. Wiedząc, że czasy retencji
węglowodorów C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30, C31, C32, C33, C34, wynoszą odpowiednio
73,9; 80,8; 87,5; 93,9; 100,3; 106,2; 112,2; 117,8; 122,9; 128,5; 133,4 min., oblicz czasy
retencji wszystkich sygnałów otrzymanych dla odpowiednich pochodnych L-ramnozy i Dgalaktozy. Warunki rozdziału metodą GC-FID: kolumna DB-23 60 m, 50-260°C, przyrost
temperatury 1°C/min.
Furanozyd
1. Piranozyd
α lub β α lub β α lub β α lub β α lub β α lub β α lub β α lub β
Monosacharyd
L-ramnoza
S-Agl
2533
S-Agl
2579
R-Agl
2514
R-Agl
2540
S-Agl
2641
S-Agl
2702
R-Agl
2652
R-Agl
2703
D-galaktoza
3163
3192
3165
3220
3198
3370
3225
3387
gdzie S-Ag pochodzi od aglikonu konfiguracji S; L-cukier-S-Agl ≡ D-cukier-R-Agl w analizie GC
40.
Korzystając z zamieszczonego niżej chromatogramu policz indeks Kovats’a substancji
3 zakładając, że substancja 2 to undekan a substancja 4 to dodekan.
1
2
4
2
6
3
8
4
10
5
12
6
14
t