Тысяча полезных мелочей    

ПОВЫШЕНИЕ ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ИНДЕКСОВ УДЕРЖИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АДСОРБЦИОННЫХ КАПИЛЛЯРНЫХ КОЛОНОК

ПОВЫШЕНИЕ ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ИНДЕКСОВ УДЕРЖИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АДСОРБЦИОННЫХ КАПИЛЛЯРНЫХ КОЛОНОК

Уколова Е.С. Зенкевич И.Г. Одним из главных факторов, определяющих межлабораторную воспроизводимость газохроматографических индексов удерживания, является редко принимаемая во внимание их зависимость от соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов. Показано, что данная зависимость в разной степени проявляется не только в распределительном, но и в адсорбционном варианте хроматографического разделения. Следовательно, ее необходимо учитывать для повышения воспроизводимости измерения хроматографических индексов в газо-адсорбционной хроматографии, в том числе с использованием капиллярных колонок. Статья в формате PDF 378 KB

Индексы удерживания (ИУ, обозначение в формулах RI), являются наиболее воспроизводимой хроматографической хаpaктеристикой аналитов и на их основе проводят как идентификацию органических соединений, так и определение их физико-химических хаpaктеристик. Концепция индексов удерживания широко применяется в хроматографии более 50 лет. Использование таких инвариантов позволяет заменить сопоставление параметров удерживания идентифицируемых аналитов с данными для образцов сравнения операцией их сопоставления со справочными значениями ИУ.

Повышение надежности хроматографической идентификации с использованием ИУ предполагает подробную хаpaктеристику возможных ошибок такого подхода и, следовательно, всех факторов, влияющих на межлабораторную воспроизводимость этих параметров. Основными факторами, снижающими межлабораторную воспроизводимость ИУ, являются их температурная зависимость и, в значительно большей степени, влияние адсорбции определяемых веществ на поверхностях раздела фаз в насадочных и капиллярных колонках [2]. Была также охаpaктеризована зависимость индексов от количеств дозируемых в хроматографическую колонку образцов [1, 6-8].

Однако существует еще один фактор, влияющий на межлабораторную воспроизводимость ИУ [3-5]. Как ни парадоксально, но его принимают во внимание исключительно редко. Возможно, одной из причин этого оказалось отсутствие упоминания данного фактора в исторически первой работе Ковача, хотя схожие эффекты к тому времени были уже известны [6]. Он заключается не столько в зависимости ИУ от объема дозируемых в хроматографические колонки проб [5], как от гораздо более сильно выраженной зависимости ИУ от соотношения количеств целевых аналитов и реперных компонентов в пробах [3-5, 8].

Настоящая работа продолжает изучение зависимости газохроматографических ИУ от соотношения аналитов и реперных алканов [3-6] на примере газоадсорбционного варианта хроматографического разделения.

Экспериментальная часть

1. Приготовление модельных смесей.

В качестве объектов были выбраны два соединения: 1-пропанол и хлороформ. К 500 мкл смеси реперных алканов С5-С6 (1:1) шприцем вместимостью 250 мкл последовательно добавляли по 100 мкл 1-пропанола. В другой серии образцов к 500 мкл 1-пропанола добавляли по 100 мкл смеси реперных алканов С5-С6 (1:1).

Смеси н-алканов с хлороформом готовили аналогично.

2. Газохроматографический анализ проводили на приборе Shimadzu GC - 2014, с пламенно - ионизационным детектором; колонка HP-PLOT/Q, длиной 30 м; внутренний диаметр колонки 0,32 мм. Режим программирования температуры: 60-250 ºС; скорость нагрева 20 ºС/мин; температура испарителя 250 ºС. Скорость потока газа-носителя (азот) 2,55 мл/мин. Дозирование жидких образцов проводили с делением потока 1:50, микрошприцем Hamilton (10 мкл). Объем пробы 0,2 мкл. Для измерения времен удерживания и площадей пиков использовали пакет программ GC-Solution. Статистическую обработку данных, вычисление линейных индексов удерживания и параметров уравнений линейной регрессии проводили с использованием простейших программ (QBasic), Microsoft Excel (пакет ПО Microsoft Office 2003) и ORIGIN 8.0.

Результаты исследования и их обсуждение

В отличие от зависимостей ИУ от температуры и количества неподвижной фазы в хроматографической колонке [2], влияние соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов если и рассматривали, то лишь на полуколичественном уровне [1, 8]. Впервые эту зависимость описали математическим уравнением в публикации [5], а более точное модифицированное уравнение было предложено в статье [4].

Для оценки соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов в реальных образцах целесообразно использовать не отношение их масс (чаще всего оно неизвестно), а отношение (γ) непосредственно измеряемых площадей хроматографических пиков хаpaктеризуемых аналитов (Sx) к сумме площадей пиков соседних реперных компонентов (Sn + Sn+i при условии tR,n < tR,x < tR,n+i; i ≥ 1) [4, 5]:

 γ = Sx/(Sn + S n+i). (1)

Для описания зависимости ИУ от соотношения количеств хаpaктеризуемых аналитов и реперных компонентов в работе [4] было предложено следующее уравнение:

 RIx = RIx,0 + kln γ (γ > 0), (2)

где значения RIx,0 и k (для распределительного варианта газохроматографического анализа k > 0), вычисляют методом наименьших квадратов. Коэффициент k хаpaктеризует «чувствительность» ИУ к изменениям соотношения площадей пиков определяемых и реперных компонентов.

В табл. 1 приведены значения ИУ и параметра γ и lnγ для 1-пропанола на адсорбционной колонке HP-PLOT/Q в режиме программирования температуры. В настоящей работе все аналиты хаpaктеризовали линейными ИУ прежде всего потому, что вариации RI(γ) проявляются вне зависимости от выбранной формулы расчета индексов. Кроме того, в настоящее время линейные ИУ являются наиболее часто используемой формой индексов.

Таблица 1

Газохроматографические индексы удерживания 1-пропанола (RI)
на адсорбционной колонке HP-PLOT/Q
в режиме программирования температуры в зависимости от соотношения площадей пиков аналита и реперных н-алканов С5 и С6 (γ и lnγ)

RI

γ/lnγ

RI

γ/lnγ

525,0

523,2

521,5

521,4

521,1

520,4

520,2

520,1

519,0

518,7

0,14/-1,20

0,27/-1,32

0,40/-0,91

0,41/-0,90

0,45/-0,81

0,50/-0,69

0,54/-0,61

0,57/-0,56

0,62/-0,48

0,70/-0,36

518,5

518,4

517,7

517,0

516,5

516,4

515,9

516,7

515,6

514,0

0,69/-0,37

0,78/-0,25

0,81/-0,22

1,21/0,19

1,21/0,19

1,48/0,39

1,17/0,16

1,66/0,51

1,67/0,51

3,31/1,20

Из данных табл. 1 видно, что γмакс до γмин варьируют от 1,20 до -1,32, что соответствует вариациям ИУ в пределах 514.0-525.0 (11 ед.инд). Если не принимать во внимание зависимость RI(γ), то стандартное отклонение значений ИУ при среднем значении индекса 518,9 составляет 2,8.

Зависимость RI(γ) в газоадсорбционном варианте хроматографического разделения впервые была описана линейным уравнением (3) [5], принципиальным отличием которого от предлагаемого нами соотношения (2) является вид функции RI(γ). При этом знаки коэффициентов k и k´ в уравнениях (2, 3) одинаковы.

 RIx = RIx,0 + k´γ. (3)

Графическая иллюстрация зависимости RI(γ) в соответствии с уравнением (3) представлена на рис. 1б и подтверждает ее нелинейность. Если же использовать аргумент не γ, а lnγ (уравнение (2)), то линейность зависимости подтверждается высоким значением коэффициента корреляции r = 0,958 (рис. 1а). Остальные параметры уравнения линейной регрессии приведены к подписи к рис. 1.

Таким образом, зависимость RI(γ) в газоадсорбционном варианте хроматографического разделения может быть аппроксимирована тем же уравнением, что и зависимость этих параметров в газожидкостном варианте хроматографического разделения, единственным отличием является знак коэффициента k < 0. Следовательно, этот факт исключает необходимость дальнейшего использования уравнения (3).

а

б

Рис. 1. Графическая иллюстрация линейности зависимости индексов удерживания н-пропанола от lnγ (а) в сравнении с нелинейностью зависимости RI(γ) (б) на адсорбционной колонке HP-PLOT/Q в режиме программирования температуры. Параметры линейной регрессии RIx = RI x,0 + klnγ: RI x,0 = 517.7 ± 0.2, k = -4.1 ± 0.3, r = 0.958, S0 = 0.8

Существование столь отчетливо выраженной зависимости RI(γ) доказывает, что при проведении газо-адсорбционного анализа для получения более воспроизводимых значений индексов необходимо учитывать зависимость ИУ от соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов.

Столь важный вывод требует дополнительного подтверждения на примере соединения другой химической природы. В нашем случае мы выбрали хлороформ, так как, в отличие от 1-пропанола, в нем не содержится активных атомов водорода.

В табл. 2 приведены значения ИУ и параметра γ и lnγ для хлороформа.

Из данных табл. 2 видно, что значения ИУ варьируют в пределах от 560,5 до 573,3 (13 ед. инд), среднее значение индекса составляет 567,5 (справочное значение ИУ для хлороформа на Порапаке Q составляет 559).

Графическая иллюстрация зависимости RI(γ), в соответствии с уравнением (2), представленная на рис. 2а, иллюстрирует линейный хаpaктер этой зависимости (r = 0,992) во всем диапазоне вариаций параметра γ. Остальные параметры уравнения линейной регрессии приведены в подписи к рис. 2. Этот факт, согласующийся с данными для 1-пропанола, показывает, что предложенное ранее в работе [5] уравнение (3) для варианта газоадсорбционного хроматографического разделения, может быть заменено уравнением (2).

Таблица 2

Газохроматографические индексы удерживания хлороформа (RI)
на адсорбционной колонке HP-PLOT/Q
в режиме программирования температуры в зависимости от соотношения площадей пиков аналита и реперных н-алканов С5 и С6 (γ и lnγ)

RI

γ/lnγ

RI

γ/lnγ

573,3

571,1

570,9

570,2

570,0

570,0

569,8

568,7

568,7

568,5

568,2

568,1

567,6

0,02/-3,82

0,03/-3,36

0,04/-3,18

0,05/-3,09

0,04/-3,32

0,04/-3,17

0,05/-2,97

0,06/-2,80

0,06/-2,74

0,06/-2,78

0,07/-2,65

0,07/-2,61

0,08/-2,52

567,4

567,1

567,0

567,0

566,6

566,4

565,3

565,1

565,1

564,9

563,3

563,4

560,5

0,08/-2,51

0,09/-2,41

0,09/-2,40

0,10/-2,33

0,10/-2,27

0,10/-2,34

0,13/-2,06

0,14/-1,97

0,13/-2,02

0,12/-2,11

0,19/-1,69

0,19/-1,69

0,41/-0,88

а

б

Рис. 2. Графическая иллюстрация линейности зависимости индексов удерживания хлороформа от lnγ (а) в сравнении с нелинейностью зависимости RI(γ) (б) на адсорбционной колонке HP-PLOT/Q в режиме программирования температуры. Параметры линейной регрессии RIx = RIx,0 + klnγ: RIx,0 = 556,2 ± 0,3, k = -4,5 ± 0,1, r = 0,992, S0 = 0,4

Выявленная зависимость RI(γ) и вид уравнения (2) не могут дать однозначного ответа на вопрос, какие значения ИУ из полученного массива данных табл. 1 и 2 нужно принимать в качестве аналитических хаpaктеристик целевых объектов. Наиболее рационально выбирать в качестве стандартного значения ИУ величину RIx,0, соответствующую lnγ = 0 или γ = 1, т.е. равенству площадей пиков хаpaктеризуемых и двух соседних с ними реперных компонентов.

В работе [3] было отмечено, что из-за большого межлабораторного разброса значений ИУ одних и тех же соединений в их средних значениях и, соответственно стандартных отклонениях, нецелесообразно указывать десятые и, тем более, сотые доли. Там же было показано, что основной причиной такого разброса является отсутствие учета зависимости RI(γ). Если же принимать такую зависимость во внимание, то в величинах RIx,0 десятые доли единиц индексов, становятся значимыми, например, 517,7 ± 0,2 (1-пропанол) и 556,2 ± 0,3 (хлороформ).

Из предварительных экспериментов [4] следует, что в газо-адсорбционной хроматографии закономерности зависимости RI(γ) отличаются от закономерностей зависимости (2) в распределительном варианте хроматографического разделения. Физико-химическую интерпретацию значений k < 0 можно связать с тем, что в областях хроматографических зон аналитов часть эффективной поверхности сорбентов закрыта за счет их сорбции, что приводит к уменьшению энергий сорбции и связанных с ними времен и индексов удерживания.

Таким образом, зависимость хроматографических индексов удерживания (ИУ) от соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов представляется одним из главных факторов, определяющих межлабораторную воспроизводимость ИУ и возможности их использования для хроматографической идентификации. Зависимость RI(γ) в разной степени проявляется для любых колонок, в том числе для адсорбционных, и относится к наиболее общим хроматографическим закономерностям, что подтверждается результатами данной работы.

Показано, что для повышения воспроизводимости измерения хроматографических индексов (в случае газо-адсорбционной хроматографии) удерживания целесообразно учитывать зависимость их значений от соотношения площадей пиков определяемых веществ и реперных компонентов. К тому же, при необходимости учета зависимости RI(γ) в случае газоадсорбционного варианта хроматографического разделения, следует иметь в виду, что использование предложенного ранее уравнения (3), нецелесообразно и оно должно быть заменено логарифмическим уравнением (2).

Список литературы

  1. Березкин В.Г., Айвазов Б.В., Лебединская Л.Ф. Влияние адсорбции на межлабораторную воспроизводимость величин удерживания в газожидкостной хроматографии при использовании насадочных колонок // Журн. аналит. химии. - 1983. - Т. 38, № 8. - С. 1475-1478.
  2. Березкин В.Г., Никитина Н.С., Фатеева В.М. Феномен адсорбции и идентификация хроматографических зон в распределительной хроматографии // Докл. АН СССР. - 1973. - Т. 22, № 6. - С. 1179-1183.
  3. Зенкевич И.Г., Ивлева Е.С. Об основных факторах, влияющих на межлабораторную воспроизводимость газохроматографических индексов удерживания // Аналитика и контроль. - 2010. - Т. 14, Вып. 4. - С. 243-250.
  4. Зенкевич И.Г., Ивлева Е.С. Зависимость газохроматографических индексов удерживания от соотношения хаpaктеризуемых и реперных компонентов // Журн. аналит. химии. - 2011. - Т. 66, Вып. 1. -
    С. 47-55.
  5. Зенкевич И.Г., Цибульская И.А. Влияние относительных количеств компонентов смесей на точность измерения газохроматографических индексов удерживания // Журн. аналит. химии. - 1989. - Т. 44, Вып. 1. - С. 90-96.
  6. Кейлеманс А. Хроматография газов: пер. с англ. - М.: Изд. иностр. лит., 1959. - 320 с.
  7. Vernon F., Suratman J.B. Errors in the measurement of retention index on packed columns // Chromatographia. - 1983. - Vol. 17. - P. 597-599.
  8. Vernon F., Suratman J.B. The retention index system applied to alkylbenzenes and monosubstituted derivatives // Chromatographia. - 1983. - Vol. 17. - P. 600-604.


УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИСКУССТВОЗНАНИЕ КАК НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИСКУССТВОЗНАНИЕ КАК НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В статье доктора искусствоведения профессора Саратовской консерватории, члeна-корреспондента Российской академии естествознания даётся обоснование нового научного направления – универсального искусствознания, целью которого является комплексное исследование художественного процесса с вовлечением всех видов искусства в их глобальном охвате, а также построение художественной картины мира как особого рода исторической памяти. ...

08 10 2026 15:15:11

АНАЛИЗ ИОННОГО СОСТАВА ВОДНОЙ ФАЗЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СУСПЕНЗИЯХ И ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

АНАЛИЗ ИОННОГО СОСТАВА ВОДНОЙ ФАЗЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СУСПЕНЗИЯХ И ПРИРОДНЫХ ВОДАХ Исследовано формирование ионного состава водной фазы в системах «твердое — жидкое» применительно к технологическим суспензиям (пульпам) флотации, а также к природным водам (поверхностным водным объектам) при взаимодействии с силикатными Fe-содержащими минералами. Выявлены прострaнcтвенно-временные зависимости содержания распространенных ионов щелочных (Na+, K+) щелочно-земельных (Ca2+, Mg2+) и тяжелых (Feобщ, Сu2+) металлов, которые представляют ценность в моделировании и прогнозировании процессов миграции, химических превращений загрязнителей водных объектов. ...

07 10 2026 23:47:19

ПРОБЛЕМА КЛАССИФИКАЦИИ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ЦЕННОСТЕЙ

ПРОБЛЕМА КЛАССИФИКАЦИИ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ЦЕННОСТЕЙ Статья в формате PDF 115 KB...

05 10 2026 19:53:43

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СУБТИПОВ HCV В ГОРОДЕ КРАСНОДАРЕ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СУБТИПОВ HCV В ГОРОДЕ КРАСНОДАРЕ Статья в формате PDF 110 KB...

27 09 2026 14:14:17

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ БЫСТРОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ БЫСТРОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В работе выполнен анализ качества и экологической безопасности типичных видов продукции предприятий быстрого обслуживания, с использованием детерминистических математических моделей и показана их адекватность реальным процессам изменения качества и экологической безопасности продукции. Питание является важнейшим фактором воздействия окружающей среды на человека. Оценка экологической безопасности продуктов питания является актуальной задачей. В работе использованы математические модели накопления вредных веществ в продукции предприятий быстрого обслуживания в зависимости от определяющих факторов и коэффициент экологической безопасности в детерминистической постановке. К определяющим факторам отнесены: время до реализации готового продукта, качество масла, используемого для фритюра, выражающееся в количестве предшествующих циклов нагрева, и время хранения ингредиентов для приготовления продукта. Выполнен численный анализ качества и экологической безопасности типичных представителей продуктов предприятий быстрого обслуживания в зависимости от определяющих факторов. ...

26 09 2026 10:21:36

СИНДРОМ «СУХОГО ГЛАЗА» В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ

СИНДРОМ «СУХОГО ГЛАЗА» В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ Статья в формате PDF 132 KB...

22 09 2026 10:27:40

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ Статья в формате PDF 111 KB...

20 09 2026 14:43:27

ПОПУЛЯЦИОННАЯ СОЦИОМЕТРИКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

ПОПУЛЯЦИОННАЯ СОЦИОМЕТРИКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Образовательные организации и части (студенты, профессорско-преподавательский состав, учебно-вспомогательный персонал и др.) вполне можно представить как популяции. Цель статьи – показать возможности идентификации результатов деятельности вузов биотехническим законом. В каждый момент времени могут образовываться популяции (отличники, середняки и т.д.) или по кастам (преподаватели и др.) по успеваемости в жизни. Рассмотрены распределения результатов тестирования студентов по учебным дисциплинам по общеизвестной шкале 2, 3, 4 и 5. ...

17 09 2026 17:12:33

АДАКИТОВЫЕ ГРАНИТОИДЫ СУМСУНУРСКОГО БАТОЛИТА ВОСТОЧНОГО САЯНА: ПЕТРОЛОГИЯ И&#8239;ГЕОХИМИЯ

АДАКИТОВЫЕ ГРАНИТОИДЫ СУМСУНУРСКОГО БАТОЛИТА ВОСТОЧНОГО САЯНА: ПЕТРОЛОГИЯ И&#8239;ГЕОХИМИЯ Описан состав Сумсунурского батолита рифейского возраста, сложенного кварцевыми диоритами, тоналитами, трондьемитами, а также дайками лейкогранитов и аплитов, отнесённых по сумме признаков к адакитовым гранитоидам. Среди тоналитов и трондьемитов по минеральному и химическому составам выделяются по две разновидности. В трондьемитах и аплитах проявлены два типа тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ. Установлено, что в процессе генерации адакитовых гранитоидов участвовали разнородные источники плавления субстрата: мантийный и коровый. Становление породных типов происходило при участии флюидов мантийной природы и корового обводнения. Выдвинуто предположение, что формирование комплексного и крупного по запасам золотого Зун-Холбинского месторождения описываемого района принимали различные источники (мантийные и коровые). Взаимодействие последних генерировало золотое оруденение. Высказано предположение о прострaнcтвенной и парагенетической связи оруденения с раннепалеозойским холбинским и более древним рифейским сумсунурским комплексами. ...

15 09 2026 18:42:42

КУЗНЕЦОВА ЗИНАИДА МИХАЙЛОВНА

КУЗНЕЦОВА ЗИНАИДА МИХАЙЛОВНА Статья в формате PDF 282 KB...

30 08 2026 8:16:45

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::