Способы количественных расчетов

1. Метод абсолютной градуировки. Его суть состоит в сравнении площади (высоты) пика анализируемого вещества в исследуемой пробе неизвестного состава с площадью (высотой) пика того же вещества в пробе известного (X_i) состава. Для этого готовят набор равномерно распределенных по концентрационному интервалу смесей с аттестованной величиной X_i. Затем, каждую смесь хроматографируют и определяют величину выходного сигнала хроматографа для анализируемого вещества (Y_i). Полученную совокупность пар значений входного X_i и выходного Y_i, сигналов используют для построения градуировочной зависимости (рис. 3). Затем хроматографируют смесь неизвестного состава. Определяют выходной сигнал Y_i для анализируемого вещества и с помощью градуировочного графика находят искомую величину X_i.

Рис. 3. Градуировочная зависимость выходного сигнала хроматографа (Y_i) от входного сигнала — концентрации или содержания определяемого вещества (X_i).

Градуировку хроматографа можно проводить не только по смесям с различным содержанием компонента, а также по индивидуальному веществу при условии варьирования объема пробы. В общем виде градуировочная зависимость Y=f(X) может быть близкой линейной и ее аппроксимируют уравнением вида

Y=(a ± Δ a) + (b ± Δ b)X,

где а и b — коэффициенты регрессии, с указанием доверительного интервала.

2. Метод нормировки чаще всего используют на практике (рис. 4).

Рис. 4. Определение компонентов методом нормировки.

Для его использования необходимо, чтобы на хроматограмме были зарегистрированы все компоненты, входящие в состав анализируемой смеси. Например, при анализе смеси трех компонентов относительное содержание компонента соответствующего пику х на хроматограмме, можно рассчитать по формуле:

где S_x, S_y, S_z — площади пиков компонентов x, y, z. Эту формулу можно использовать только в том случае, если детектор одинаково чувствителен к каждому из разделяемых компонентов смеси. Это можно проверить следующим образом. Компоненты смеси, взятые в одинаковых количествах, дают одну и ту же площадь пика.

Если же чувствительность детектора различна по отношению к каждому из компонентов пробы, то используют поправочные коэффициенты f_x, f_y, f_z, учитывающие чувствительность детектора к данному компоненту. Формула для расчета в этом случае записывается так:

Поправочные коэффициенты получают при анализе стандартных серий и рассчитывают по формуле:

где S_x, S_ст — площади пиков определяемого и стандартного вещества;

с_х, с_ст — концентрации определяемого и стандартного вещества;

f _ст — поправочный коэффициент стандартного вещества.

3. Метод внешнего стандарта используют при определении отдельных веществ или анализе простых смесей, а также в случае определения микропримесей. Готовят два стандартных раствора определяемого компонента. Затем, одинаковые их количества вводят в хроматограф и определяют площади пиков (S₁ и S₂). Результаты представляют графически (рис. 5), или рассчитывают по формуле:

х,% = S_xk.

Градуировочный коэффициент k вычисляют, выполнив анализ проб стандартных смесей: k = S/x,%.

Рис. 5. Определение компонента методом внешнего стандарта

4. Метод внутреннего стандарта Метод основан на том, что в анализируемую смесь вводят некоторое определенное количество стандартного вещества. Это вещество должно быть:

Химически инертным и отсутствовать в определяемой пробе.
Кроме этого - полностью отделяться от других компонентов смеси.
Время его удерживания должно быть близким к t_R определяемых компонентов.
Его концентрация должна быть близка к концентрациям определяемых компонентов, а пик должен быть симметричным.

Для определения поправочных коэффициентов (нормировочных множителей) готовят различные смеси известного состава, содержащего внутренний стандарт и каждый из компонентов. Поучают хроматограммы таких смесей. Определяют площади пиков, и для каждого компонента рассчитывают поправочный коэффициент по формуле:

где S_в.ст, S_x — площади пиков внутреннего стандарта и определяемого компонента; с_в.ст, с_х — концентрации стандарта и исследуемого вещества в искусственных смесях. Зная поправочные коэффициенты, содержание компонента рассчитывают по формуле:

где r = m_в_._ст / m_про6ы (m —масса, г).

Результаты можно представить графически (рис. 6).

Рис.6. Определение компонентов методом внутреннего стандарта

В настоящее время широко используются ЭВМ, программное обеспечение которых позволяют мгновенно получать результаты количественной обработки.

Достоверность результатов и источники погрешностей

Погрешности в хроматографический анализ вносят:

· подготовка и отбор представительной пробы, ее негомогенность (так как работают с малыми объемами проб). Проба должна быть представительной. т. е. Её химический состав должен отвечать составу исследуемого образца. (Средняя (представительная) проба — большое количество малых порций вещества, взятых из разных мест исследуемого образца (пример, грузовик с рудой);

· аппаратурные погрешности (В частности, нелинейность детектора, различная его чувствительность к компонентам пробы);

· Кроме этого, погрешности возникают при обработка хроматограмм.

Общая неисключенная систематическая погрешность хроматографического анализа складывается из погрешности отбора проб d_{отбор пр.}, погрешности пробоподготовки d_{пробоподг.}, шумов хроматографа d_шумы, приготовления стандартных растворов d_{ст.раст.}, реактивной погрешности d_{реактив} и погрешности расчета площади хроматографических пиков d_пл.пик..