Avdeling for ingeniørudanning EKSAENSOPPGAVE Fag: INSTUENTELL ANALYSE Gruppe(r): 3KA, 3KB Eksamensoppgaven besår av: Tillae hjelpemidler: Anall sider inkl. forside: 8 Fagnr: SO 458 K Dao: 1.0.0 Anall oppgaver: 5 Faglig veileder: Per Ola ønning Eksamensid, fra - il: 09.00-14.00 Anall vedlegg: Kalkulaor som ikke kan kommunisere med andre. Kandidaen må selv konrollere a oppgavesee er fullsendig. Innføring skal være med blå eller sor penn.
Oppgave 1: a) To forbindelser X og Y er separer på en 6 meer lang kromaografisk kolonne. Soff X har en reensjonsid på 11,3 min, soff Y har en reensjonsid på 1,1 min. Hva er kolonnens oppløsningsevne ( S ) når plaehøyden H il kolonnen er lik 0,154 cm? b) 1-propanol og 1-heksanol separeres på en GC-kolonne. eensjonsidene måles il 4,8 min (1-propanol) og 8,7 min (1-heksanol). Nullreensjonsiden il kolonnen er 1,6 min. Hva blir reensjonsiden il 1-okanol på denne kolonnen? c) En 5 meer lang GC-kolonne av ypen WCOT har en indre diameer på 0,3 mm. E soff A elueres eer 6,8 min på denne kolonnen. Kolonnen byes dereer u med en like lang WCOT-kolonne med samme ype sasjonærfase og samme ykkelse på sasjonærfaselage. Den nye kolonnen har en indre diameer på 0,53 mm. egn u reensjonsfakoren il soff A på hver av de o kolonnene når den volumeriske bæregassrømmen i begge kolonner er lik 1,5 ml/min. d) En blanding av alkoholer, eere og karboksylsyrer har bli analyser på en gasskromaograf usyr med en flammeionisasjonsdeekor (FID). De enkele forbindelsene har bli idenifiser, og arealene for hver kromaografisk opp har bli mål. Forbindelse Arealellinger Eddiksyre (CH 3 COOH) 106 1-buanol (C 4 H 9 OH) 456 -propanol (CH 3 CH(OH)CH 3 ) 3744 Eylmeyleer (C H 5 OCH 3 ) 3876 egn u den relaive sammenseningen av prøven (%) ved å gjøre bruk av de effekive karbonallene (ECN) gi i vedlegg. Oppgave : a) For en GC-kolonne av ypen WCOT er opimal bæregasshasighe lik 5,0 cm/s. Dee ilsvarer en plaehøyde H min 0,136 cm. Hva blir plaehøyden hvis bæregasshasigheen endres il 15,0 cm/s? b) En kromaografisk kolonne bruk i en analyse har e plaeall N lik 4000. Bredden il en opp i kromaogramme måles il 45 s ved 5% opphøyde. Hvilken reensjonsid har denne oppen? c) Karbonsyre, H CO 3, er en oproisk syre med syrekonsaner pka 1 6,35 og pka 10,33. Hva vil skje med reensjonsiden il karbonsyren ved analyse på en anionbyerkolonne hvis ph i mobilfasen endres fra ph 1,0 il ph 8,0?
Oppgave, fors. d) engden av løsemidlene benzen og oluen i en sedimenprøve skal besemmes.,014 gram av sedimenprøven eksraheres førs med 0 ml sykloheksan. Eksrake overføres il en 5,00 ml målekolbe og ilsees nøyakig 50 µl eylbenzen. Løsningen forynnes dereer il merke med mer sykloheksan. Ca 1 µl av denne løsningen injiseres på en gasskromaograf og opparealene regisreres: Forbindelse Arealellinger Benzen 5738 Toluen 9103 Eylbenzen 610 En sandardløsning lages ved a nøyakig 0 µl av hver av de re forbindelsene løses i e par ml sykloheksan. Denne løsningen forynnes dereer il merke i en 10,00 ml målekolbe med mer sykloheksan. Ca. 1 µl av sandardløsningen injiseres på gasskromaografen og opparealene måles: Forbindelse Arealellinger Benzen 4048 Toluen 47 Eylbenzen 5394 egn u mengden av benzen og oluen (µl/g) i sedimenprøven u fra de oppgie analysedaaene. Oppgave 3: a) Elekronaffiniesdeekoren (ECD) er en mye bruk deekor i gasskromaografi. Beskriv kor virkemåen il denne deekoren. b) Hvordan vil parikkelsørrelsen påvirke plaealle il en pakke HPLC-kolonne? c) Hvorfor benyes spliinjeksjon i kapillær gasskromaografi? d) De aromaiske amine anilin (C 6 H 5 -NH ) skal eksraheres fra en vandig løsning. Hva slags eksraksjonseknikk vil du benye? Svare må begrunnes. 3
Oppgave 4: a) Hvilken funksjon har en elekrosaisk analysaor (ESA) i e massespekromeer hvor massefilere ugjøres av en magnesekor? b) I massespekere il n-propylbenzen observeres følgende opper: m/z: 10 105 9 91 65 39 CH CH CH 3 n-propylbenzen Se opp e forslag il fragmenering som forklarer de observere oppene. c) Hva sier Sevensons regel? d) Figuren under viser massespekere il e keon. Idenifiser keone og se opp e forslag il fragmeneringsmønser som forklarer de vikigse oppene i massespekere. Ukjen keon (oppgave 4d) 4
Oppgave 5 (oppgave 5a illegges dobbel vek): a) Beskriv i hovedrekk hvordan du vil gå frem for å analysere innholde av seroide korison i en blodprøve. Angi hensiksmessig kromaografisk eknikk, kolonnevalg, deekorype, mobilfase og prøveopparbeidingsprosedyre. Korison b) En blanding av nafalen og bifenyl har bli lage ved å blande 1,00 gram nafalen med 9,8 gram bifenyl. Soffene ble veid inn på en vek med veieusikkerhe δm ± 0,0 gram. egn u molbrøken il nafalen i blandingen og angi usikkerheen i svare. Formelmasser: Nafalen: 18,18 gram/mol Bifenyl: 154, gram/mol 5
Formellise i Insrumenell analyse Vedlegg 1. Plaeeori: F 1 1 + k k (1+k) n s CV V k K n C V V V S S S F V V V (1+ k) V + KVS V N V V KV S A h () e σ π / σ h() w σ ln H N σ 16 N w b k Neff N 16 1+ k S wb ( ) 1 1 + 4 w1 w N 1 k 1+ k α α hvor α k /k 1 H L/N A + B u + (C + C S + C S )u A + B u + Cu u op B C min H A+ BC Inern sandard meode: A D v C X FX i X Adsorpsjonskromaografi: logk ads logv a + α(s -A S ε ) 6
Vedlegg 1, fors. Gasskromaografi: ( ) ( log (z + 1) log (z) ) 100 log (x) log (z) I 100z + hvor log ( ) a n + b V V β (WCOT) Elekroforese: u e S qe µ ee 6πηr assespekromeri: r d m B rme U re z U E m m s m* m m f d p n n n 1)! ( 3 n( n 1)( n ) 3! n n 1 n n 3 Binomialformelen: ( a + b) a + na b + a b + a b +... (a + b) n (c + d) m Feil og usikkerhesoverslag: SD µ x ± N SD N i ( x x) i N 1 Feilopphopningsloven: Generell: δ δ x1 + δx +... + δx x1 x xn n Spesialilfelle 1: ax + by + cz δ ( aδx) + ( bδy) + ( cδz) Spesialilfelle : a x n y m z k δx δy δ δ n + m + k x y z z 7
Vedlegg. Beregning av effekive karbonall (ECN) for flammeionisasjonsdeekor (FID). Aom Type forbindelse Bidrag il ECN C Alkan 1,0 C Aroma 1,0 C Alken 0,95 C Aceylenisk (alkyn) 1,30 C Karbonyl 0,0 C Nirill 0,3 O Eer -1,0 O Primær alkohol -0,6 O Sekundær alkohol -0,75 O Teriær alkohol, eser -0,5 Cl På alifaisk karbon -0,1 pr. sk. Cl I alken + 0,05 N Primær amin -0,6 N Sekundær amin -0,75 8