Параметр а

Влияние изменения условий хроматографических разделений на параметр А (площадь пика) сводятся к следующему:

• флуктуации температуры не искажают площадь пика при работе с детекторами обоих типов;

• флуктуации скорости потока газа-носителя при использовании концентрационных детекторов могут искажать как абсолютные, так и относительные значения параметра А;

• перегрузка колонки пробой, если она не ухудшает разделения до недопустимых пределов, практически не влияет на площадь пика.

Площадь пика для детекторов, используемых в количественной хроматографии, является универсальным параметром, применимым во всех случаях, когда отсутствуют необратимые процессы в колонке и когда детектор работает в области нормальных рабочих условий.

Применение потоковых детекторов при использовании параметра А предпочтительнее.

Имеются сведения о количественной характеристике устойчивости различных параметров пика. Так, изменение относительной высоты пика составляет 0.30.9 % при изменении температуры на 1 К. Точность 2 % при анализе методом абсолютной калибровки по высотам пиков может быть достигнута при стабилизации температуры с точностью до 0.1 К и скорости газа-носителя до 1 мл/мин. Трудно получить результаты с относительной погрешностью менее 2.8 3.2 % при концентрации компонента в пробе 12 %, если в качестве параметра пика используется его высота.

Для детектора по теплопроводности в сочетании с измерением площади пика получены следующие значения допустимых погрешностей задания параметров (при условии получения погрешности результата не более 1 %):

Т а б л и ц а 12

Величины допустимых погрешностей задания параметров разделения

давление на входе в колонку	0.10 %
давление на выходе из колонки	0.22 %
ввод пробы	0.41 %
температура	0.23 %
ток моста детектора	0.14 %
погрешность измерения площади пика	0.41 %

Эти данные получены с учетом влияния каждого фактора на конечный результат анализа. При этом вклад в погрешность результата всех шести источников частных погрешностей предполагался одинаковым.

Если, например, измерять не площадь пика, а высоту пика, то допустимая погрешность изменения температуры оказывается в 2 раза меньшей.

Большой вклад в погрешность вносит давление на выходе из колонки. Поскольку эта величина определяется изменением атмосферного давления, ее колебания могут быть достаточно велики (до 3 %). Между тем, в практической хроматографии это часто не учитывается. В результате возникают существенные погрешности при использовании для расчетов абсолютных значений параметров. По этой причине детектор ионизации в пламени считается более пригодным для количественных измерений, чем детектор по теплопроводности.

Для получения погрешности менее 1 % при определении времени удерживания требуются не столь жесткие условия по стабильности аппаратуры: давление на входе в колонку можно поддерживать с точностью 0.4 %, температуру с точностью 0.5 К и выполнять измерения величины площади с точностью 0.5 %.

5.2 ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ХОРОШО РАЗДЕЛЕННЫХ ПИКОВ

Количественный газохроматографический анализ основан на зависимости между площадью S (или высотой h) пика и количеством определяемого компонента в пробе. Под площадью пика понимается площадь, ограниченная контуром пика и его основанием — СD отрезком, соединяющем начало и конец пика (рис. 24). Площадь пика измеряется в мм², А⋅с или В⋅с. Высота пика (h) — расстояние от вершины пика до его основания, измеренное в направлении параллельной оси сигналов детектора (рис. 25), h – измеряется в мм: а – нулевая параллельная оси времени, т.е. дрейф отсутствует (рис.25, а); б – измерение высоты при дрейфе нулевой (рис. 25, б).

Площадь и высота пика могут измеряться как вручную, так и автоматически. При ручных способах измерения площади пика используют вспомогательный параметр - ширина пика (рис. 26).

Ширина пика - проекция отрезка прямой, параллельной основанию пика, ограниченного точками пересечения с ветвями пика, на ось времени. Ширина пика может измеряться на разных уровнях (сечениях) высоты пика. Ширина пика измеряется в мм; сек. Наиболее просто вручную измеряются и рассчитываются параметры так называемых гауссовых пиков (рис. 27). Контур этих пиков описывается уравнением: где х, у – координаты точки контура пика; h и S – высота и площадь пика, отвечающая максимальной концентрации компонента в зоне; σ – стандартное отклонение, которое отвечает ширине пика на высоте 0,882 h.

Стандартное отклонение может быть определено также из соотношений, справедливых для гауссовских пиков:

2σ = b_0,607 2,36σ = b_0,500 3σ = b_0,324 4σ = b_0,134

Расчет площади пика как площади, ограниченной гауссовой кривой (для симметричных пиков), проводят по формуле, полученной интегрированием гауссовой функции распределения ошибок:

(62)

где S – площадь пика; h – его высота; σ – стандартное отклонение, равное ширине пика на высоте b_0,882.

Точность измерения площади пика этим методом определяется точностью измерения отрезков на хроматограмме (h и b_0,882), а, поскольку, высота пика обычно много больше ширины пика, то точность измерения площади пика в значительной степени определяется точностью измерения ширины пика. Поэтому при измерении ширины узких пиков (меньше 10 мм) желательно пользоваться измерительной лупой и учитывать толщину линии.

Обработка хроматограмм с асимметрическими пиками, как правило, проводится с меньшей точностью. Асимметричность пика анализируемого соединения может быть вызвана двумя причинами:

1. Перегрузкой колонки анализируемым веществом.

2. Наличием остаточной адсорбционной активности твердого носителя, используемого для приготовления сорбента.

Форма пиков при этом различна. Перегрузка колонки приводит к образованию размытого фронта (рис. 28, а). Остаточная адсорбционная активность приводит к образованию хвоста (рис. 28, б).

Устранение асимметричности первого рода достигается при уменьшении дозы. В то время как устранение асимметричности второго рода более трудная задача. Для численного выражения асимметричности предложено использовать коэффициент асимметричности (рис. 29):

K_as=S_A/S_B=c/d=a/b (63)

где SA и SB – площади между осевой линией пика и задним его фронтом, и передним его фронтом соответственно; а и b – расстояния между осевой линией пика и задним его фронтом и передним его фронтом на полувысоте соответственно; c и d – то же самое на 0,1 высоты пика.

Для симметричного пика К_аs = 1. В случае остаточной адсорбции К_аs > 1, при «перегрузочных» пиках К_аs < 1. Считается допустимым работать на колонке, имеющей К_as для всех компонентов анализируемой смеси в пределах 0,7 – 1,5. Искажение формы пика при адсорбции («хвостование») зависит и от природы анализируемых соединений. Менее всего адсорбируются насыщенные углеводороды, наиболее сильно - высокополярные соединения. Аналитическая колонка может оказаться пригодной для анализа соединений одного класса и совершенно не пригодной для соединений другого класса. Ее следует охарактеризовать и по этому признаку.