Метод нормализации площадей

Метод применяют для нахождения процентного содержания всех компонентов в пробе. Он основан на том, что отношение площади пика А данного вещества к сумме площадей всех пиков хроматограммы, умноженное на 100, равно процентному содержанию, присутствующего в пробе вещества:

% А₁ = А₁∙100 % /(А₁ + А₂ + А_i)

Этот метод может быть использован для расчета весовых процентов при анализе близкокипящих соединений, соответствующих одному гомологическому ряду. Площади пиков компонентов в общем случае не прямо пропорциональны процентному содержанию, т. е. поправочные коэффициенты для разных соединений различны, в связи с этим необходимо их определение. Определив эти коэффициенты раз и навсегда, их можно использовать для расчета процентного состава смеси.

В связи с тем, что разные детекторы работают по различному принципу, поправочные коэффициенты должны быть рассчитаны для каждого детектора. Расчет поправочных коэффициентов производится следующим образом. Приготавливают искусственную смесь веществ А, В, С, Д и снимают хроматограмму. Вес пробы W каждого введенного компонента известен. Измеряют площади пиков А и для каждого пика рассчитывают отношение A/W. Поправочный коэффициент f рассчитывают путем деления величины A/W, полученной для каждого пика, на эту же величину для бензола (эталона).

Таким образом, если коэффициенты измерены относительно бензола, то поправочный коэффициент бензола принят, равным 1. При тех же параметрах детектора эти поправочные коэффициенты могут быть использованы для содержания компонентов B, C, D в процентах относительно бензола. На основании этих данных вес неизвестного компонента может быть рассчитан следующим образом:

W_B = W_A ∙ A_B/f_B ∙ A_A ,где

W_B – вес неизвестного компонента В,

W_A – вес стандарта А,

А_В – измеренная площадь пика компонента В,

f_B – поправочный коэффициент вещества В по отношению к веществу А,

А_А – измеренная площадь пика стандарта.

Пример. Проанализирована смесь этилового спирта, гептана, бензола и этилацетата с использованием детектора по теплопроводности. Определить содержание каждого компонента в смеси в весовых процентах, если площади пиков равны 5,0; 9,0; 4,0; 7,0 см² соответственно.

Вещество	Площадь пика, см2	Весовой поправочный коэффициент fi
Этанол	5,0	0,64
Гептан	9,0	0,7
Бензол	4,0	0,78
Этилацетат	7,0	0,79

Умножаем площадь пика на весовой поправочный коэффициент:

5 ∙ 0,64 = 0,320;

9 ∙ 0,7 = 0,630;

4 ∙ 0,78 = 0,312;

7 ∙ 0,79 = 0,553;

Сумма = 1,815.

Проводим нормировку и получаем содержание в весовых процентах:

0,320/1,815 = 17,6; 0,630/1,815 = 34,7; 0,312/1,815 = 17,2; 0,553/1,815 = 30,5 %.

Итак основным параметром пика является его площадь, в случае острых симметричных пиков вместо площади можно использовать высоту пика. Измерение высот пиков является более быстрым, чем расчет площадей, однако графики зависимости высоты пика от величины пробы имеют меньший диапазон линейности по сравнению с соответствующими графиками для площадей пиков. Высоту пиков измеряют обычно в мм как расстояние от «нулевой» линии потенциометра до максимума пика. Если наблюдается дрейф нулевой линии, то проводится линия, соединяющая начало и конец пика.

Площади пиков меньше, чем высоты пиков зависят от условий эксперимента. В настоящее время они находят наиболее широкое применение.

Площадь пика рассчитывается как высота пика, умноженная на ширину пика на половине его высоты:

S = h ∙ b, где

h – высота пика, b – ширина пика на половине высоты пика.

В связи с тем, что обычные пики приближенно представляют собой треугольники, вычисление площадей пиков можно проводить, умножая высоту пика на ширину на половине высоты пика.

Этот метод является быстрым и простым. Для симметричных пиков, имеющих достаточно большую ширину, получают хорошие результаты. Точность измерения может быть повышена за счет увеличения скорости диаграммной ленты потенциометра.

Расчет по площади треугольника. Высота пика определяется расстоянием от нулевой линии до точки пересечения касательных. Основание пика берется равным отрезку, образованному при пересечении двух касательных с нулевой линией. Площадь пика рассчитывается как площадь треугольника по произведению половины основания на высоту:

S = 1/2B∙h.

Этот метод отнимает много времени, но позволяет получать точные результаты при условии, что пик имеет симметричную форму.

Наиболее точный и быстрый метод определения площади хроматографического пика является преобразование площади хроматографического пика в электрический сигнал (по принципу электронного интегратора) и выводу его через соответствующий адаптер в компьютер, где по программе рассчитывается полный количественный состав сложных смесей.

Основным преимуществомэлектронных «преобразователей» является их широкий линейный диапазон, так, например, могут быть зарегистрированы сигналы от 0 до 1400 мв и более. Переключения чувствительности не требуется даже в том случае, когда фиксируются пики, соответствующим компонентам с наибольшей и наименьшей концентрацией.