Якісний хроматографічний аналіз

 

Якісними параметрами хроматографічних піків є параметри затримування. Оскільки параметри затримування залежать не тільки від характеру речовини, а й від конструктивних особливостей і режиму роботи хроматографа, то для якісного аналізу використовуються не абсолютні, а відностні параметри затримування.

Чеський вчений Ковач запропонував використовувати логарифмічні індекси затримування, які розраховуються за формулою:

, (3.24)

де z - число атомів вуглецю нормального парафіна.

Вибирають таке z, щоб пік речовини виходив між піками нормальних вуглеводнів з z i z +1 атомами вуглецю. Індекси Ковача, одержані при хроматографуванні різних речовин на певних нерухомих фазах і при певних температурах, наведені у довідниках. Співпадання визначених індексів затримування невідомої речовини з табличними даними для відомих речовин дозволяє провести їх ідентифікацію. Для більшої надійності якісного аналізу проводять порівняння індексів Ковача, одержаних на різних за полярністю нерухомих фазах.

Перевага індексів Ковача в тому, що вони мають адитивні властивості відносно будови досліджуваної речовини:

,

де n_i - кількість структурних груп в молекулі речовини,

I_i - інкремент структурної групи.

Російський вчений Вігдергауз запропонував для якісного аналізу використовувати лінійні індекси затримування:

(3.25)

Індекси Вігдергауза використовуються так само, як і індекси Ковача.

У разі відсутності індексів затримування у довідниковій літературі, хроматограф може використовуватися для виділення невідомої речовини у чистому вигляді з елюату під час виходу хроматографічного піка з натупним дослідженням її за допомогою інших фізико-хімічних чи хімічних методів аналізу.

Для ідентифікації хроматографічних піків досліджуваної суміші можна використати порівняння параметрів затримування піків суміші з параметрами затримування чистих речовин, виміряних при тих же умовах хроматографування. Відсутність серед параметрів затримування піків суміші параметрів затримування чистої речовини однозначно свідчить про відсутність цієї речовини в суміші. Наявність в хроматограмі суміші піка з параметром затримування, який має пік якоїсь чистої речовини, може свідчити про можливість наявності цієї речовини в суміші, але не виключена наявність іншої речовини з рівним або близьким параметром затримування.

Великі можливості для якісного аналізу має гібридний метод хроматографічного розділення з використанням ІЧ- або мас-спектрального детектування.

 

Кількісний аналіз

 

Кількісним параметром хроматографічного піка є його площа (S), яка пропорційна масі речовини введеної в хроматограф з пробою (3.20). З теорій хроматографії видно, що при збільшенні кількості речовини збільшується висота піка (h) при незмінній його ширині (ω _0,5). Тому висота піка теж є кількісним параметром піків. Висоту піків виміряти просто. Для вимі­рювання площі піків необхідно застосовувати спеціальні засоби або реєстратори з інтеграто­рами, але залежність площі піків від маси речови має більший діапазон лінійності, ніж висота. Тому як кількісні характеристики використовують також величини, пропорційні площі піків - hω_0,5 або hl_r.

Таким чином, кількісним параметром (Р) можуть бути як площа піка (S), так і його висота (h) або добуток висоти на ширину піка (hω_0,5) чи на відстань затримування (hl_r). Тоді для і -го компонента можна записати:

m_i = k_iּP_i. (3.26)

З другого боку,

m_i = C_iV_прM_i, (3.27)

де C_i, M_i - молярна концентрація та молярна маса компонента,

V_пр - об'єм проби, введеної в хроматограф.

З рівнянь 3.26 та 3.27 одержимо:

. (3.28)

Величина k_i залежить від властивостей речовини, конструкції і режиму роботи хроматографа, тому методом абсолютного калібрування можна користуватися при можливості підтримування стабільного режиму роботи хроматографа і введення однакового об'єму проби та калібрувальних сумішей. Газові хроматографи зазвичай комплектуються дозаторами газових проб, які дають можливість вводити постійний об'єм (1 - 10 мл) проби газових сумішей, і користуватися методом абсолютного калібрування або калібрувальних коефіцієнтів.

Рідкі проби об'ємом 1 - 10 мкл вводяться мікрошприцами, які не забезпечують постійнос­ті об'єму проб і метод абсолютного калібрування для точного аналізу рідин не використовуєть­ся. У цьому випадку користуються методом відносного калібрування (внутрішнього стандар­та). Він полягає у тому, що до відомої маси проби (m_пр) додають відому масу речовини стандарта, якої немає в пробі (m_ст), змішують їх і хроматографують одержану суміш. Масові частки компонентів проби розраховують за формулою:

, (3.29)

де P_i, P_ст - кількісні параметри піків і -го компонента та речовини стандарта,

f_i - нормувальний коефіцієнт, який дорівнює відношенню чутливостей хроматографа до компонента і речовини стандарта.

Нормувальний коефіцієнт розраховують з хроматограми суміші, яка містить відомі концентрації компонентів (w_i) та речовини стандарта (w_ст, % мас):

. (3.30)

У випадку, коли необхідно визначати концентрації всіх компонентів суміші, суму їх концентрацій приймають за 100% і тоді відпадає необхідність в додаванні речовини стандарта. В цьому випадку розрахунки концентрацій проводять за методом внутрішньої нормалізації:

. (3.31)

Нормувальні коефіцієнти розраховують за формулою 3.30, прийнявши одну з речовин за стандартну, при цьому f_ст = 1.