Освойте газовую хроматографию за 7 комплексных шагов!

Преимущество газовой хроматографии (ГХ) заключается в ее способности разделять и анализировать смеси нескольких компонентов — возможности, которые не могут быть достигнуты только с помощью спектроскопии и масс-спектрометрии.

Однако, поскольку хроматографическому анализу подвергаются многие вещества, различные компоненты могут элюироваться на одной и той же неподвижной фазе одновременно. Поэтому использование исключительно времени удерживания для качественной идентификации неизвестных веществ может представлять сложность.

Для неизвестного образца необходимо сначала установить его происхождение, свойства и аналитические цели; на этой основе можно сформулировать первоначальную гипотезу о его составе. Затем, сравнивая с известными чистыми веществами или соответствующими хроматографическими референтными данными, можно провести качественную идентификацию с использованием соответствующих методов.

Газовая хроматография позволяет напрямую анализировать газообразные и жидкие образцы . Твёрдые образцы должны быть растворены в подходящем растворителе и не содержать компонентов, которые не переносит газовая хроматография (например, неорганических солей) , которые могут повредить колонку.

При получении неизвестного образца необходимо выяснить его происхождение, чтобы оценить потенциальный состав компонентов и их примерный интервал кипения. Если матрица образца проста, а его компоненты летучи, возможен прямой анализ. Если образец содержит нелетучие компоненты или их концентрация слишком низкая, требуется предварительная обработка, такая как адсорбция, термодесорбция, экстракция, концентрирование, разбавление, очистка или дериватизация.

Конфигурация прибора подразумевает комбинацию устройства ввода пробы, газа-носителя, колонки и детектора, используемых для анализа.

• Выбор детектора: для углеводородов типичным является ПИД; для соединений с высоким содержанием электроотрицательных групп (F, Cl и т. д.) и низким содержанием углеводородов предпочтительнее ЭЗД; при низких требованиях к чувствительности или наличии неуглеводородов может быть достаточно ДТП; для серо- или фосфорсодержащих аналитов идеальным вариантом является ПФД.
• Метод ввода: для жидкостей обычно используется ввод через септум; для газов может использоваться шестипортовый клапан или сорбционно-термическая десорбция. Поскольку многие системы оснащены только вводом через септум, газообразные пробы часто обрабатываются путем сорбционного захвата с последующей десорбцией растворителя и последующим вводом через септум.
• Выбор колонки : выберите колонку в зависимости от полярности аналита — неполярные колонки для неполярных соединений, полярные — для полярных. После выбора неподвижной фазы установите температуру колонки: для простых смесей часто используется изотермический режим; для сложных смесей с сильно варьирующимися коэффициентами распределения требуется программирование температуры.
• Газ-носитель: распространенными газами-носителями являются водород, азот и гелий. Водород и гелий, имеющие низкую молекулярную массу, подходят для насадочных колонок; азот, имеющий более высокую молекулярную массу, типичен для капиллярной газовой хроматографии; гелий повсеместно используется при сопряжении газовой хроматографии с масс-спектрометрией.

После подготовки образца и настройки прибора начинаются пробные разделения. Задайте начальные условия, включая объём ввода, температуру на входе, температуру детектора, температуру колонки и скорость потока газа-носителя .

Объём ввода зависит от концентрации образца, ёмкости колонки и чувствительности детектора. Для набивных колонок при концентрации образца ≤10 мг/мл вводите 1–5 мкл; для капиллярных колонок с соотношением деления потока 50:1 вводите не более 2 мкл.

Температура на входе определяется диапазоном кипения образца — в идеале вблизи наиболее кипящего компонента, но ниже температуры его разложения — и должна также соответствовать максимально допустимой температуре колонки.

Цель оптимизации — достичь необходимого разделения в кратчайшие сроки. Если разрешение по базовой линии не может быть достигнуто регулировкой температуры колонки или потока газа-носителя, следует использовать более длинную колонку или колонку с другой неподвижной фазой, поскольку колонка критически важна для эффективности разделения в газовой хроматографии.

Качественная идентификация определяет, какой пик соответствует какому компоненту . Для простых образцов сравнивают время удерживания в идентичных хроматографических условиях, вводя как стандартные, так и неизвестные образцы, — время удерживания позволяет идентифицировать аналит.

Обратите внимание, что разные соединения могут иметь одинаковое время удерживания на одной колонке , поэтому полагаться на одно измерение удерживания недостаточно. Использование двух или более колонок с различными неподвижными фазами для определения индексов удерживания обеспечивает более надёжную идентификацию, поскольку разные соединения гораздо реже имеют одинаковое время удерживания на нескольких колонках.

Когда это возможно, сочетание ГХ с МС обеспечивает окончательное качественное подтверждение.

Выберите подходящий метод количественного определения — процент площади пика (или высоты пика), нормализация, внутренний стандарт , внешний стандарт или стандартное добавление .

Метод процентов площади является самым простым, но наименее точным и подходит только для гомологических рядов или грубых оценок.

Метод внутреннего стандарта обеспечивает наивысшую точность за счет калибровки откликов относительно соединения, добавленного поровну к стандартам и образцам, тем самым компенсируя изменения в объеме инъекции и других рабочих параметрах.

Метод стандартных добавок предполагает добавление заданного количества стандартов аналита к неизвестному образцу, а затем расчет площади или высоты пика путем добавления. Он напоминает метод внутреннего стандарта при пробоподготовке, но следует принципам расчета внешнего стандарта; его точность находится между точностью методов внутреннего и внешнего стандартов.

Валидация метода подтверждает практичность и надёжность процедуры. Практичность оценивает коммерческий доступность всех компонентов прибора, простоту подготовки образцов, приемлемость времени и стоимости анализа для коллег и т. д. Надёжность включает в себя линейный динамический диапазон, предел обнаружения, степень извлечения, повторяемость, воспроизводимость и точность.