Количественный анализ.

Площади пиков S индивидуальных компонентов на хроматограмме пропорциональны их количеству в анализируемой смеси. Эта зависимость лежит в основе количе­ственного хроматографического анализа. В качестве определяю­щих параметров пика, наряду с площадью, используют высоту пика h и произведение высоты пика на отрезок нулевой линии, соответствующий времени удерживания - .

Высоту пика считают определяющим параметром только в том случае, если воспроизводимость размера пробы удовлетворитель­ная, колонка практически не перегружена, температура колонки и расход газа-носителя стабильны и измерения проводят в линей­ной области детектора. Произведение является определяю­щим параметром для пиков, имеющих форму гауссовской кри­вой. При неполном разделении пиков применяют следующую формулу для расчета площади пика:

где μ - поправочный коэффициент, равный соответственно 1,065; 1,66; 2,507; 2,73 при измерении ширины пика на указанных высотах (нижние индексы при μ).

Площадь пика как определяющий параметр используют, если стабилизирован расход газа-носителя и измерение сигнала детек­тора проводят в линейном диапазоне его шкалы (области концен­траций). В зависимости от формы пика площадь измеряют раз­личными способами: умножением высоты пика на ширину пика на середине высоты, по площади треугольника, основание которого равно расстоянию между точками пересечения касательных к сто­ронам пика в точках перегиба с нулевой линией, при помощи пла­ниметра или интегратора, взвешиванием вырезанных пиков. Если зона хроматографируемого компонента сильно размыта по длине слоя сорбента и пик на хроматограмме растянут, форма пика при­ближается к трапеции, то в этом случае за площадь пика S прини­мают произведение полусуммы оснований трапеции на высоту.

В аналитической практике наиболее распространены следую­щие способы количественной оценки хроматограмм: метод градуировочного графика, метод нормировки и метод внутреннего стандарта.

Метод градуировочного графика (или метод абсолютной калибровки) заключается в построении гра­фической зависимости одного из количественных параметров хроматографического пика (S, h) от содержания вещества в хроматографируемой пробе g_1.

Абсолютный коэффициент чувствительности i-го компонента или называют угловым калибровочным коэф­фициентом. Концентрацию i-го компонента в % или г/л рассчи­тывают по формулам:

где а — масса хроматографируемой пробы, г; V_i — объем хроматографируемой пробы, мл; g_i — содержание i-го компонента, най­денное по градуировочному графику.

При выполнении количественного анализа по методу градуировочного графика необходимыми условиями являются точность и воспроизводимость дозирования пробы, строгое соблюдение постоянства параметров режима хроматографирования при градуировке прибора и при определении содержания хроматографируемого вещества.

Данным методом пользуются в тех случаях, когда нужно опре­делять содержание не всех компонентов анализируемой смеси, а лишь некоторых, например, при количественном анализе микро­примесей в основном продукте. В соответствии с этим хроматографирование должно обеспечивать по возможности полное от­деление лишь пиков интересующих веществ от соседних пиков на хроматограмме.

Метод нормировки основан на том, что сумму площа­дей, высот или произведений высот пиков на времена удержива­ния компонентов на хроматограмме принимают за 100%.

Концентрацию i-го компонента (в %) рассчитывают по фор­муле:

В отличие от метода градуировочного графика метод норми­ровки не требует точной дозировки образца и строгого собюдения воспроизводимости условий хроматографирования при по­вторных определениях.

Применение метода нормировки возможно лишь при условии проявления всех веществ на хроматограмме, подлежащих количе­ственному определению. Если ставится задача количественного определения содержания в смеси лишь одного или нескольких компонентов, то достаточным условием является разделение толь­ко определяемых компонентов, остальные — могут быть зафик­сированы на хроматограмме в виде суммарного пика.

Для учета различия в чувствительности используемого детек­тора к компонентам анализируемой пробы предварительно для каждого компонента находят калибровочные (поправочные) ко­эффициенты. Суть этих коэффициентов состоит в следующем. Вследствие того, что количественные значения свойств, положен­ных в основу детектирования, определяются природой вещества и они естественно различны для компонентов анализируемой сме­си, то при хроматографировании равных количеств компонентов смеси регистрируемые пики отличаются по нормируемому пара­метру — площади, высоте или произведению высоты пика на вре­мя его удерживания. Поэтому вводят калибровочные коэффици­енты к площадям K_si или высотам K_hi пиков. Наиболее распро­страненный способ определения калибровочных коэффициентов заключается в последовательном хроматографировании серии би­нарных смесей, составленных из определяемого компонента (i) и стандарта (ст), калибровочные коэффициенты рассчитывают по формулам:

где С, и С_ст — концентрация определяемого компонента и стан­дарта соответственно. Калибровочный коэффициент для стан­дартного вещества приравнивается к 1.

С учетом калибровочных коэффициентов рассчитывают кон­центрацию /'-го компонента по формуле:

Метод внутреннего стандарта основан на том, что к известному количеству анализируемого образца прибавляют из­вестное количество не содержащегося в нем стандартного вещест­ва. Концентрацию i-го компонента в % рассчитывают по формуле:

где K_CT, S_CT — калибровочный коэффициент и площадь пика внутреннего стандарта; r — отношение массы внутреннего стан­дартf к массе анализируемой пробы.

Вещество, используемое в качестве внутреннего стандарта, должно быть инертным по отношению к компонентам анализи­руемой смеси и полностью смешиваться с ними. Пик стандартно­го вещества на хроматограмме должен располагаться в непосред­ственной близости от пиков определяемых соединений. Внутрен­ний стандарт выбирается из числа соединений, близких по структуре и физико-химическим свойствам к компонентам ана­лизируемой смеси. Количество внутреннего стандарта подбирает­ся таким образом, чтобы отношение параметров пиков стандарта и определяемого вещества было близким к единице.

Метод внутреннего стандарта применяется как при условии регистрации на хроматограмме всех компонентов анализируемой смеси, так и в случае неполностью идентифицируемых смесей. Данный метод не требует строгого дозирования заданных коли­честв пробы и соблюдения постоянства всех параметров режима хроматографирования.