12.4: Газова хроматографія

У газовій хроматографії (ГК) ми впорскуємо зразок, який може бути газом або рідиною, в газоподібну рухливу фазу (часто називають газом-носієм). Рухлива фаза переносить зразок через упаковану або капілярну колону, яка розділяє компоненти зразка на основі їх здатності розділяти між рухомою фазою і стаціонарною фазою. На малюнку Template:index показаний приклад типового газового хроматографа, який складається з декількох ключових компонентів: подачі стисненого газу для рухомої фази; нагрітого інжектора, який швидко випаровує компоненти в рідкому зразку; колонка, яка поміщається всередині печі, температура якої ми може контролювати під час поділу; і детектор для контролю елюенту, коли він відривається від колонки. Розглянемо кожен з цих складових.

Рисунок Template:index. Приклад типового газового хроматографа зі вставками, що показують нагріті порти впорскування - зверніть увагу на символ, який вказує на те, що він гарячий, - і піч, в якій знаходиться колонка. Цей конкретний прилад оснащений автопробовідбірником для ін'єкції зразків, капілярною колоною та мас-спектрометром (МС) як детектором. Зверніть увагу, що газ-носій подається резервуаром стисненого газу.

Мобільна фаза

Найбільш поширеними рухливими фазами для газової хроматографії є He, Ar та N ₂, які мають перевагу в тому, що вони хімічно інертні як до зразка, так і до стаціонарної фази. Вибір газу-носія часто визначається потребами детектора приладу. Для упакованої колони швидкість рухомої фази зазвичай становить 25—150 мл/хв. Типова швидкість потоку для капілярної колонки становить 1-25 мл/хв.

Хроматографічні колони

Існує два широких класи хроматографічних колонок: набивні колони і капілярні колони. Взагалі, упакована колонка може обробляти більші зразки, а капілярна колонка може розділяти більш складні суміші.

Упаковані Колони

Упаковані колони виготовляються зі скла, нержавіючої сталі, міді або алюмінію і зазвичай мають довжину 2-6 м з внутрішніми діаметрами 2-4 мм. Колонка заповнена твердою опорою твердих частинок з діаметрами частинок від 37—44 мкм до 250-354 мкм. На малюнку Template:index показано типовий приклад упакованого стовпця.

Рисунок Template:index. Типовий приклад упакованої колонки для газової хроматографії. Дана колона виготовлена з нержавіючої сталі і має довжину 2 м при внутрішньому діаметрі 3,2 мм. Пакувальний матеріал в цій колонці має діаметр частинок 149—177 мкм. Щоб поставити це в перспективі, пляжний пісок має типовий діаметр 700 мкм, а діаметр дрібнозернистого піску - 250 мкм.

Найбільш широко використовуваною підтримкою для твердих частинок є діатомова земля, яка складається з кремнезему скелетів діатомових водоростей. Ці частинки дуже пористі, з площею поверхні в межах 0,5-7,5 м ² /г, що забезпечує достатній контакт між рухомою фазою і стаціонарною фазою. При гідролізі поверхня діатомової землі містить силанольні групи (—SiOH), які служать активними ділянками для поглинання розчинених молекул в газотвердій хроматографії (GSC).

У газорідинної хроматографії (ГЛК) покриваємо пакувальний матеріал рідкою рухомою фазою. Щоб запобігти адсорбуванню розчинених речовин без покриття пакувального матеріалу, що погіршує якість поділу, поверхневі силаноли деактивуються, реагуючи їх з диметилдихлорсиланом та промиванням спиртом - зазвичай метанолом - перед покриттям частинок стаціонарною фазою.

Рисунок Template:index, наприклад, має приблизно 1800 пластин/м, або загалом приблизно 3600 теоретичних пластин. Якщо припустити V _{max/V min} ≈ 50, то він має пікову ємність (рівняння 12.2.16)

\[n_{c}=1+\frac{\sqrt{3600}}{4} \ln (50) \approx 60 \nonumber\]

капілярні колони

Капілярна, або відкрита трубчаста колона споруджується з плавленого кремнезему і покрита захисним полімерним покриттям. Колони коливаються від 15 до 100 м в довжину при внутрішньому діаметрі приблизно 150-300 мкм. На малюнку Template:index показано приклад типового капілярного стовпця.

Рисунок Template:index. Типовий приклад капілярної колонки для газової хроматографії. Цей стовп довжиною 30 м при внутрішньому діаметрі 247 мкм. Внутрішня поверхня капіляра має 0,25 мкм покриття рідкої фази.

Капілярні колонки бувають трьох основних типів. У стінці відкритої трубчастої колони (WCOT) тонкий шар стаціонарної фази, як правило, товщиною 0,25 нм, нанесений на внутрішню стінку капіляра. У пористому шарі відкритої трубчастої колони (PLOT) пориста тверда опора - глинозем, силікагель та молекулярні сита є типовими прикладами - прикріплена до внутрішньої стінки капіляра. Відкрита трубчаста колона з опорним покриттям (СКОТ) являє собою колону PLOT, яка включає рідку стаціонарну фазу. Рисунок Template:index показує відмінності між цими типами капілярних стовпців.

Рисунок Template:index. Поперечні перерізи через три типи капілярних колон.

Капілярна колона забезпечує значне поліпшення ефективності розділення, оскільки має більше теоретичних пластин на метр і довша, ніж упакована колона. Наприклад, капілярна колонка на рисунку Template:index має майже 4300 пластин/м, або загалом 129 000 теоретичних пластин. Якщо припустити V _{max/V min} ≈ 50, то він має пікову потужність приблизно 350. З іншого боку, упакована колонка може обробляти більший зразок. Через меншого діаметра капілярна колонка вимагає меншого зразка, як правило, менше ^10-2 мкл.

Стаціонарні фази для газорідинної хроматографії

Порядок елюції в газо-рідинної хроматографії залежить від двох факторів: температури кипіння розчинених речовин та взаємодії між розчиненими речовинами та стаціонарною фазою. Якщо компоненти суміші мають значно різні температури кипіння, то вибір стаціонарної фази менш критичний. Якщо два розчинених речовини мають схожі температури кипіння, то поділ можливий тільки в тому випадку, якщо стаціонарна фаза вибірково взаємодіє з одним з розчинених речовин. Як правило, неполярні розчинені речовини відокремлюються легше при використанні неполярної стаціонарної фази, а полярні розчинені речовини легше відокремлюються при використанні полярної стаціонарної фази.

Існує кілька важливих критеріїв вибору стаціонарної фази: вона не повинна вступати в реакцію з розчиненими речовинами, вона повинна бути термічно стабільною, вона повинна мати низьку летючість, і вона повинна мати відповідну для компонентів зразка полярність. Таблиця Template:index узагальнює властивості декількох популярних стаціонарних фаз.

Таблиця Template:index. Вибрані приклади стаціонарних фаз для газорідинної хроматографії

стаціонарна фаза	полярність	торгова назва	гранична температура (^o C)	представник додатків
сквалан	неполярний	Сквалан	150	низькокиплячі аліфатичні вуглеводні
Апеціон Л	неполярний	Апеціон Л	300	аміди, метилові ефіри жирних кислот, терпеноїди
полідиметилсилоксан	злегка полярний	СЕ-30	300—350	алкалоїди, похідні амінокислот, наркотики, пестициди, феноли, стероїди
фенілметилполісилоксан (50% феніл, 50% метил)	помірно полярний	ОВ-17	375	алкалоїди, наркотики, пестициди, поліароматичні вуглеводні, поліхлоровані біфеніли
трифторпропілметилполісилоксан (50% трифторопропіл, 50% метил)	помірно полярний	ОВ-210	275	алкалоїди, похідні амінокислот, лікарські засоби, галогенізовані сполуки, кетони
ціанопропілфенілметилполісилоксан (50% ціанопропіл, 50% фенілметил)	полярний	ОВ-225	275	нітрили, пестициди, стероїди
поліетиленгліколь	полярний	Карбовоск 20М	225	альдегіди, ефіри, ефіри, феноли

Багато стаціонарних фаз мають загальну структуру, показану на малюнку Template:index a Стаціонарна фаза полідиметилсилоксану, в якій всі групи —R є метильними групами, —CH ₃, є неполярною і часто робить хороший перший вибір для нового поділу. Порядок елюції при використанні полідиметилсилоксану зазвичай слідує за температурами кипіння розчинених речовин, причому спочатку елююють нижчі киплячі розчини. Заміна деяких метильних груп іншими замісниками збільшує полярність стаціонарної фази і забезпечує більшу селективність. Наприклад, заміна 50% -CH ₃ груп на фенільні групи, —C ₆ H ₅, виробляє злегка полярну стаціонарну фазу. Підвищення полярності забезпечується заміщенням трифторпропілу, —C ₃ H ₆ CF, і ціанопропілу, —C ₃ H ₆ CN, функціональними групами, або за допомогою стаціонарної фази поліетиленгліколю (рис. {{Template.index (ID:5)} b).

Рисунок Template:index. Загальні структури загальних стаціонарних фаз: (а) заміщений полісилоксан; (б) поліетиленгліколь.

Важливою проблемою всіх рідких стаціонарних фаз є їх схильність до елюту, або стравлювання з колонки при її нагріванні. Температурні межі в таблиці Template:index мінімізують цю втрату стаціонарної фази. Капілярні колонки зі скріпленими або зшитими стаціонарними фазами забезпечують чудову стійкість. Зв'язана стаціонарна фаза прикріплюється хімічно до поверхні кремнезему капіляра. Зшивання, яке робиться після того, як стаціонарна фаза знаходиться в капілярній колоні, пов'язує між собою окремі полімерні ланцюги для забезпечення більшої стійкості.

Ще одним важливим фактором є товщина стаціонарної фази. З рівняння 12.3.7 ми знаємо, що ефективність поділу підвищується з більш тонкими плівками стаціонарної фази. Найпоширеніша товщина становить 0,25 мкм, хоча більш товсті плівки корисні для сильно летючих розчинених речовин, таких як гази, оскільки вона має більшу здатність утримувати такі розчинені речовини. Більш тонкі плівки використовуються при відділенні розчинених речовин з низькою летючістю, таких як стероїди.

Кілька стаціонарних фаз користуються перевагами хімічної селективності. Найбільш помітними є стаціонарні фази, які містять хіральні функціональні групи, які використовуються для поділу енантіомерів [Hinshaw, J.V. LC. ГК 1993, 11, 644—648].

Введення зразка

Три фактори визначають, як ми вводимо зразок на газовий хроматограф. По-перше, всі складові зразка повинні бути летючими. По-друге, аналіти повинні бути присутніми у відповідній концентрації. Нарешті, фізичний процес введення зразка не повинен погіршувати поділ. Кожна з цих потреб розглядається в цьому розділі.

Підготовка летючого зразка

Не кожен зразок можна вводити безпосередньо в газовий хроматограф. Для переміщення по колоні складові зразка повинні бути досить летючими. Розчинена речовина низької летючості, наприклад, може затримуватися колоною і продовжувати елютувати під час аналізу наступних зразків. Енергонезалежний розчинений розчин буде конденсуватися у верхній частині колони, погіршуючи продуктивність колонки.

Ми можемо відокремити летючі аналіти зразка від його енергонезалежних компонентів, використовуючи будь-яку з методів екстракції, описаних у розділі 7. Рідинно-рідке екстракція аналітів з водної матриці в метиленхлорид або інший органічний розчинник є загальним вибором. Твердофазні екстракції також використовуються для видалення енергонезалежних компонентів зразка.

Привабливим підходом до виділення аналітів є твердофазна мікроекстракція (SPME). В одному підході, який проілюстрований на малюнку Template:index, всередині голки шприца поміщається плавлене кремнеземие волокно. Волокно, яке покрито тонкою плівкою адсорбентного матеріалу, такого як полідиметилсилоксан, опускається в зразок шляхом пригнічення плунжера і піддається впливу зразка протягом заданого часу. Після виведення волокна в голку його переносять на газовий хроматограф для аналізу.

Рисунок Template:index. Принципова схема твердофазного пристрою мікроекстракції. Абсорбент показаний червоним кольором.

Два додаткових методу ізоляції летких аналітів - це продувка і пастка і відбір проб. У продувці та пастці ми бульбашковим інертним газом, таким як He або N ₂, через зразок, виділяючи - або продуваючи - летючі сполуки. Ці сполуки переносяться продувним газом через пастку, яка містить абсорбуючий матеріал, такий як Tenax, де вони утримуються. Нагрівання пастки і зворотна промивка газом-носієм переносить леткі сполуки на газовий хроматограф. У відборі відбору проб поміщаємо в закритий флакон з вищерозташованим повітряним простором. Після того, як летючі аналіти мали час для вирівнювання між зразком і вищевказаним повітрям, ми використовуємо шприц для вилучення частини парової фази і впорскування її в газовий хроматограф. Крім того, ми можемо вибірку headspace за допомогою SPME.

Термічна десорбція є корисним методом вивільнення летких аналітів з твердих речовин. Розміщуємо частину твердого тіла в скляну трубку з нержавіючої сталі. Після продувки газом-носієм для видалення будь-якого O ₂, який може бути присутнім, нагріваємо зразок. Летючі аналіти змітаються з трубки інертним газом і переносяться в ГК. Оскільки випаровування не є швидким процесом, летючі аналіти часто концентруються у верхній частині колони шляхом охолодження вхідного отвору колонки нижче кімнатної температури, процес, відомий як кріогенне фокусування. Після завершення випаровування вхідний отвір колонки швидко нагрівається, звільняючи аналіти для переміщення через колону.

Причина видалення О ₂ полягає в тому, щоб не допустити реакції окислення зразка при його нагріванні.

Щоб проаналізувати енергонезалежний аналіт, ми повинні перетворити його в летючу форму. Наприклад, амінокислоти недостатньо летючі для аналізу безпосередньо за допомогою газової хроматографії. Реагуючи амінокислоту, таку як валін, з 1-бутанолом і ацетилхлоридом виробляє етерифіковану амінокислоту. Подальша обробка трифтороцтової кислотою дає летке похідне N-трифторацетил-н-бутилового ефіру амінокислоти.

Регулювання концентрації аналіта

У аналіта концентрація занадто мала, щоб дати адекватний сигнал, тоді ми повинні сконцентрувати аналіт, перш ніж вводити зразок у газовий хроматограф. Побічна перевага багатьох методів видобутку полягає в тому, що вони часто концентрують аналіти. Летючі органічні матеріали, виділені з водного зразка продувкою-пасткою, наприклад, концентруються на стільки ж, скільки\(1000 \times\).

Якщо аналіт занадто концентрований, легко перевантажити колону, що призводить до пікового фронтального (див. Рис. 12.2.7) і погане поділ. Крім того, концентрація аналіта може перевищувати лінійний відгук детектора. Ін'єкція меншої кількості зразків або розведення зразка летючим розчинником, таким як метиленхлорид, є двома можливими рішеннями цієї проблеми.

Ін'єкція зразка

У розділі 12.3 ми розглянули кілька пояснень того, чому смуга розчиненої речовини збільшується в ширину, коли вона проходить через колону, процес, який ми назвали розширенням смуги. Ми також вводимо додаткове джерело розширення смуги, якщо не вдасться ввести зразок в мінімально можливий об'єм рухомої фази. Існує два основних джерела розширення цієї передколонної смуги: впорскування зразка в рухомий потік рухомої фази та введення рідкого зразка замість газоподібного зразка. Конструкція інжектора газового хроматографа допомагає мінімізувати ці проблеми.

Приклад простого порту введення для упакованого стовпця наведено на малюнку Template:index. Верх колонки поміщається всередині нагрітого інжекторного блоку, з газом-носієм, що надходить знизу. Зразок вводять через гумову перегородку за допомогою мікролітрового шприца, такого як показано на малюнку Template:index. Впорскування зразка безпосередньо в колону мінімізує розширення смуги, оскільки він змішує зразок з найменшою можливою кількістю газу-носія. Блок інжектора нагрівається до температури не менше 50 ^о С вище температури кипіння найменш летючого розчиненого речовини, що забезпечує швидке випаровування компонентів зразка.

Рисунок Template:index. Принципова схема порту інжектора ГК з підігрівом для використання з упакованими колонками. Голка проколює гумову перегородку і входить у верхню частину колони, яка знаходиться всередині блоку нагрівача.

Рисунок Template:index. Приклад шприца для введення зразків в газовий хроматограф. Цей шприц має максимальну ємність 10 мкл з градуюваннями кожні 0,1 мкл.

Оскільки обсяг капілярної колонки значно менший, ніж для упакованої колонки, він вимагає іншого стилю інжектора, щоб уникнути перевантаження колони зразком. На малюнку Template:index показано принципову схему типового розщепленного/безрозщепленого інжектора для використання з капілярною колоною.

Рисунок Template:index. Принципова схема роз'ємного/розщепленого впорскування порту для використання з капілярними колонками. Голка проколює гумову перегородку і входить в скляний вкладиш, який знаходиться всередині блоку нагрівача. При розщепленому впорскуванні розщеплений вентиляційний отвір відкритий; розщеплений вентиляційний отвір закритий для ін'єкції без розщеплення.

У розщепленої ін'єкції впорскуємо зразок через гумову перегородку за допомогою мікролітрового шприца. Замість того, щоб впорскувати зразок безпосередньо в колонку, він впорскується в скляний вкладиш, де змішується з газом-носієм. У точці розщеплення невелика частка газу-носія і проби надходить в капілярну колону, а залишок виходить через розщеплений вентиляційний отвір. Контролюючи швидкість потоку газу-носія, коли він надходить в інжектор, і його швидкість потоку через продувку перегородки та розділений вентиляційний отвір, ми можемо контролювати частку зразка, яка надходить у капілярну колону, як правило, 0,1— 10%.

Наприклад, якщо витрата газу-носія становить 50 мл/хв, а витрати для продувки перегородки і розщепленого вентиляційного отвору складають відповідно 2 мл/хв і 47 мл/хв, то витрата через колонку становить 1 мл/хв (= 50 - 2 - 47). Співвідношення зразка, що надходить в колонку, становить 1/50, або 2%.

У безрозрізному впорскуванні, який корисний для аналізу слідів, ми закриваємо розщеплений вентиляційний отвір і дозволяємо всьому газу-носія, який проходить через скляний вкладиш, потрапляти в колонку - це дозволяє практично всьому зразку потрапляти в колонку. Оскільки швидкість потоку через інжектор низька, значне розширення смуги преколони є проблемою. Утримання температури колонки приблизно на 20-25 ^o С нижче температури кипіння розчинника дозволяє розчиннику конденсуватися при вході в капілярну колону, утворюючи бар'єр, який затримує розчинені речовини. Після дозволу розчинених речовин концентруватися температуру колони підвищують і починають поділ.

Для зразків, які легко розкладаються, може знадобитися ін'єкція на колонці. При цьому способі зразок нагнітається безпосередньо в колону без нагрівання. Потім температуру стовпчика підвищують, випаровуючи зразок з такою низькою температурою, наскільки це практично.

Контроль температури

Контроль температури колонки має вирішальне значення для досягнення хорошого поділу при використанні газової хроматографії. З цієї причини колонка розміщується всередині терморегульованої печі (див. Рисунок Template:index). При ізотермічному поділі підтримуємо колону при постійній температурі. Щоб збільшити взаємодію між розчиненими речовинами та стаціонарною фазою, температуру зазвичай встановлюють трохи нижче температури самого низького кипіння розчиненого речовини.

Однією з труднощів ізотермічного поділу є те, що температура, яка сприяє відділенню низькокиплячого розчиненого речовини, може призвести до неприпустимо тривалого часу утримання для більш високого кипіння розчиненої речовини. Програмування температури забезпечує вирішення цієї проблеми. На початку аналізу ми встановили початкову температуру колонки нижче, ніж для найбільш низькокиплячого розчиненого речовини. У міру просування поділу ми повільно збільшуємо температуру або з рівномірною швидкістю, або в ряд кроків.

Детектори для газової хроматографії

Завершальною частиною газового хроматографа є детектор. Ідеальний детектор має кілька бажаних особливостей: низьку межу виявлення, лінійну реакцію в широкому діапазоні концентрацій розчинених речовин (що полегшує кількісну роботу), чутливість до всіх розчинених речовин або селективність для певного класу розчинених речовин та нечутливість до зміни швидкості потоку або температури.

Детектор теплопровідності (TCD)

Один з найбільш ранніх детекторів газової хроматографії використовує переваги теплопровідності рухомої фази. Коли рухлива фаза виходить із колони, вона проходить над ниткою вольфрамово-ренієвого дроту (див. Рисунок Template:index. Електричний опір нитки розжарювання залежить від її температури, яка, в свою чергу, залежить від теплопровідності рухомої фази. Через високу теплопровідність гелій є рухомою фазою вибору при використанні детектора теплопровідності (TCD).

Рисунок Template:index. Принципова схема детектора теплопровідності, що показує одну комірку узгодженої пари. Клітина зразка забирає газ носія, коли він елюює з колонки. Джерело газу-носія, який обходить колонку, проходить через опорну комірку.

Теплопровідність, як випливає з назви, є мірою того, наскільки легко речовина проводить тепло. Газ з високою теплопровідністю відводить тепло від нитки - і, таким чином, охолоджує нитку - швидше, ніж газ з низькою теплопровідністю.

Коли розчинене речовина елюює з колони, теплопровідність рухомої фази в комірці TCD зменшується і температура нитки проводу, а значить, і її опору, збільшується. Опорна комірка, через яку проходить лише рухлива фаза, виправляє будь-які залежні від часу зміни швидкості потоку, тиску або електричної потужності, всі з яких впливають на опір нитки розжарювання.

Оскільки всі розчинені речовини впливають на теплопровідність рухомої фази, детектор теплопровідності є універсальним детектором. Ще однією перевагою є лінійна реакція TCD над діапазоном концентрацій, що охоплює 10 ⁴ —10 ⁵ порядків. Детектор також неруйнівний, що дозволяє відновлювати аналіти за допомогою постдетекторної холодної пастки. Одним із суттєвих недоліків детектора TCD є його погана межа виявлення для більшості аналітів.

Детектор іонізації полум'я (FID)

Горіння органічної сполуки в H _{2/повітряне} полум'я призводить до полум'я, яке містить електрони та органічні катіони, імовірно CHO ⁺. Застосування потенціалу приблизно 300 вольт через полум'я створює невеликий струм приблизно від ¹⁰ до 10 ^-12 ампер. При посиленні цей струм забезпечує корисний аналітичний сигнал. Це основа популярного детектора іонізації полум'я, принципова схема якого представлена на малюнку Template:index.

Рисунок Template:index. Принципова схема детектора іонізації полум'я. Елюент з колонки змішується з Н ₂ і спалюється при наявності надлишку повітря. Горіння виробляє полум'я, яке містить електрони і катіон CHO ^+. Застосування потенціалу між наконечником полум'я і колектором дає струм, пропорційний концентрації катіонів в полум'ї.

Більшість атомів вуглецю - за винятком карбонільних та карбонових груп - генерують сигнал, що робить FID майже універсальним детектором органічних сполук. Більшість неорганічних сполук і багато газів, таких як H ₂ O і CO ₂, не виявляються, що робить детектор FID корисним детектором для аналізу органічних аналітів в атмосферних і водних зразках навколишнього середовища. До переваг FID можна віднести межу виявлення, яка приблизно на два-три порядки менше, ніж у детектора теплопровідності, і лінійний відгук понад 10 ⁶ —10 ⁷ порядків у кількості впорскуваного аналіту. Зразок, звичайно ж, руйнується при використанні датчика іонізації полум'я.

Детектор захоплення електронів (ECD)

Детектор захоплення електронів є прикладом селективного детектора. Як показано на малюнку Template:index, детектор складається з\(\beta\) -випромінювача, такого як ⁶³ Ni. Випромінювані електрони іонізують рухливу фазу, зазвичай N ₂, генеруючи стоячий струм між парою електродів. Коли розчинене речовина з високою спорідненістю для захоплення електронів елюює з колони, струм зменшується, що служить сигналом. ECD є високоселективним до розчинених речовин з електронегативними функціональними групами, такими як галогени та нітрогрупи, і відносно нечутливий до амінів, спиртів та вуглеводнів. Хоча межа виявлення відмінна, його лінійний діапазон поширюється лише на два порядки.

А\(\beta\) -частинка - це електрон.

Рисунок Template:index. Принципова схема, що показує детектор захоплення електронів.

Мас-спектрометр (МС)

Мас-спектрометр - це прилад, який іонізує газоподібну молекулу, використовуючи достатню енергію, щоб отриманий іон розпадався на менші іони. Оскільки ці іони мають різне співвідношення маси до заряду, їх можна розділити за допомогою магнітного поля або електричного поля. Отриманий масовий спектр містить як кількісну, так і якісну інформацію про аналіті. На малюнку Template:index показано масовий спектр толуолу.

Рисунок Template:index. Масовий спектр для толуолу, що виділяє молекулярний іон зеленим кольором (m/z = 92), а два фрагментні іони синім (m/z = 91) та червоним (m/z = 65). Масовий спектр дає як кількісну, так і якісну інформацію: висота будь-якого піку пропорційна кількості толуолу в мас-спектрометрі, а картина фрагментації унікальна для толуолу.

На малюнку Template:index показана блок-схема типового приладу газової хроматографії-мас-спектрометра (GC—MS). Стічні води з колони надходять у джерело іонів мас-спектрометра таким чином, що усуває більшу частину газу-носія. В іонізаційній камері залишилися молекули - суміш газу-носія, розчинника і розчинів - піддаються іонізації та фрагментації. Мас-аналізатор мас-спектрометра відокремлює іони за співвідношенням маси до заряду, а детектор підраховує іони та відображає масовий спектр.

Рисунок Template:index. Блок-схема GC— MS. Трикомпонентна суміш надходить в ГК. Коли компонент А елююється з колони, він надходить у джерело іонів MS і іонізується, утворюючи батьківський іон і кілька фрагментних іонів. Іони надходять в мас-аналізатор, який розділяє їх за співвідношенням маси до заряду, забезпечуючи масовий спектр, показаний на детекторі.

Існує кілька варіантів моніторингу хроматограми при використанні мас-спектрометра в якості детектора. Найпоширенішим методом є безперервне сканування всього масового спектру та повідомлення про загальний сигнал для всіх іонів, які досягають детектора під час кожного сканування. Це загальне іонне сканування забезпечує універсальне виявлення для всіх аналітів. Ми можемо досягти певної міри селективності, контролюючи одне або кілька конкретних коефіцієнтів маси до заряду, процес, який називається селективно-іонним моніторингом. Мас-спектрометр забезпечує відмінні межі виявлення, як правило, від 25 до 100 пг, з лінійним діапазоном 10 ⁵ порядків. Оскільки ми постійно записуємо масовий спектр елюента колонки, ми можемо повернутися назад і вивчити масовий спектр для будь-якого приросту часу. Це є явною перевагою для GC—MS, оскільки ми можемо використовувати масовий спектр, щоб допомогти ідентифікувати компоненти суміші.

Більш детальну інформацію про мас-спектрометрії див. Вступ до мас-спектрометрії Майкла Саміда та Олуджіде Акінбо, ресурсу, який є частиною цифрової бібліотеки аналітичних наук.

Інші детектори

Два додаткових детектора схожі за конструкцією на детектор іонізації полум'я. У фотометричному детекторі полум'я оптичне випромінювання фосфору та сірки забезпечує детектор селективним для сполук, що містять ці елементи. Термоіонний детектор реагує на сполуки, що містять азот або фосфор.

Інфрачервоний спектрофотометр з перетворенням Фур'є (FT-IR) також може служити детектором. У GC-FT-IR стоки з колони протікають через оптичну комірку, побудовану з трубки Pyrex розміром 10—40 см з внутрішнім діаметром 1-3 мм. Внутрішня поверхня клітини покрита відбиваючим шаром золота. Багаторазові відбиття випромінювання джерела, коли воно передається через комірку, збільшують довжину оптичного шляху через зразок. Як і у випадку з GC—MS, FT-ІЧ-детектор постійно записує спектр елюента колонки, що дозволяє нам досліджувати ІЧ-спектр для будь-якого приросту часу.

Див. Розділ 10.3 для обговорення FT-ІЧ-спектроскопії та приладобудування.

Кількісні програми

Газова хроматографія широко використовується для аналізу різноманітного масиву зразків в екологічних, клінічних, фармацевтичних, біохімічних, криміналістичних, харчових та нафтохімічних лабораторіях. У таблиці Template:index наведено деякі репрезентативні приклади програм.

Таблиця Template:index. Представницькі застосування газової хроматографії

площа	застосування
екологічний аналіз	парникові гази (CO 2, CH 4, NO x) в повітрі пестициди у воді, стічних водах та ґрунті викиди транспортних засобів тригалометани в питній воді
клінічний аналіз	наркотики спирти крові
криміналістичний аналіз	аналіз прискорювачів підпалу виявлення вибухових речовин
споживчі товари	летюча органіка в спеціях і ароматах простежити органіку в віскі мономери в латексній фарбі
нафтохімічна та хімічна промисловість	чистота розчинників нафтопереробний газ склад бензину

Кількісні розрахунки

При аналізі ГК площа під піком пропорційна кількості аналіту, що вводиться на колону. Площа піку визначається інтеграцією, яка зазвичай обробляється комп'ютером приладу або електронним інтеграційним реєстратором. Якщо два піки вирішені повністю, визначення їх відповідних областей є простим.

Перед електронними інтеграційними реєстраторами та комп'ютерами використовувалися два методи для пошуку площі під кривою. Один із методів використовував ручний планувальник; коли ви використовуєте планіметр для відстеження периметра об'єкта, він записує площу. Другим підходом для пошуку площі піку є метод вирізання та зважування. Хроматограма записується на аркуш паперу і кожен пік інтересу вирізається і зважується. Якщо припустити, що папір рівномірна по товщині і щільності волокон, співвідношення ваг для двох піків таке ж, як і співвідношення площ. Звичайно, такий підхід руйнує вашу хроматограму.

Однак, що перекриваються піки вимагають вибору між одним з декількох варіантів поділу площі, розділеної двома піками (Рисунок Template:index). Який метод ми використовуємо, залежить від відносного розміру двох піків та їх роздільної здатності. У деяких випадках використання пікових висот дає більш точні результати [(а) Бікінг, М.К. л. хроматографія онлайн, квітень 2006; (б) Бікінг, М.К. хроматографія онлайн, червень 2006].

Рисунок Template:index. Чотири методи визначення площ під двома перекриваються хроматографічними піками: (а) метод падіння; (б) метод долини; (c) метод експоненціального знежиреного; і (d) метод гауссового знежиреного. Доступні і інші методи визначення площ.

Для кількісної роботи нам потрібно встановити калібрувальну криву, яка пов'язує реакцію детектора з концентрацією аналіта. Якщо обсяг ін'єкції ідентичний для кожного стандарту та зразка, то зовнішня стандартизація забезпечує як точні, так і точні результати. На жаль, навіть за найкращих умов відносна точність реплікації ін'єкцій може відрізнятися на 5%; часто це значно гірше. Для кількісної роботи, що вимагає високої точності і точності, рекомендується використання внутрішніх стандартів.

Щоб переглянути метод внутрішніх стандартів, див. Розділ 5.3.

Приклад Template:index

Marriott і Карпентер повідомляють наступні дані для п'яти повторюваних ін'єкцій суміші, яка містить 1% v/v метил-ізобутилкетон і 1% v/v р -ксилолу в дихлорметані [Marriott, PJ; Carpenter, PD J Chem. Едук. 1996, 73, 96—99].

ін’єкція	пік	пікова площа (арб. одиниць)
Я	1	48075
	2	78112
II	1	85829
	2	135404
III	1	84136
	2	132332
IV	1	71681
	2	112889
V	1	58054
	2	91287

Припустимо, що р -ксилол (пік 2) є аналітом, і що метил-ізобутилкетон (пік 1) є внутрішнім стандартом. Визначте 95% довірчий інтервал для одноточкової стандартизації з використанням внутрішнього стандарту і без нього.

Рішення

Для одноточкової зовнішньої стандартизації ми ігноруємо внутрішній стандарт і визначаємо залежність між піковою площею для р -ксилолу, А ₂, і концентрацією, С ₂, р -ксилолу.

\[A_{2}=k C_{2} \nonumber\]

Підставляючи відому концентрацію на р -ксилол (1% v/v) і відповідні пікові площі, дає наступні значення для постійної k.

\[78112 \quad 135404 \quad 132332 \quad 112889 \quad 91287 \nonumber\]

Середнє значення для k - 110 000 при стандартному відхиленні 25 100 (відносне стандартне відхилення 22,8%). Довірчий інтервал 95%

\[\mu=\overline{X} \pm \frac{t s}{\sqrt{n}}=111000 \pm \frac{(2.78)(25100)}{\sqrt{5}}=111000 \pm 31200 \nonumber\]

Для внутрішньої стандартизації взаємозв'язок між піковою площею аналіта, A ₂, піковою площею внутрішнього стандарту, A ₁ та їх відповідними концентраціями, C ₂ та C ₁, становить

\[\frac{A_{2}}{A_{1}}=k \frac{C_{2}}{C_{1}} \nonumber\]

Підстановка в відомих концентраціях і відповідних пікових областях дає наступні значення для константи k.

\[1.5917 \quad 1.5776 \quad 1.5728 \quad 1.5749 \quad 1.5724 \nonumber\]

Середнє значення для k - 1,5779 при стандартному відхиленні 0,0080 (відносне стандартне відхилення 0,507%). Довірчий інтервал 95%

\[\mu=\overline{X} \pm \frac{t s}{\sqrt{n}}=1.5779 \pm \frac{(2.78)(0.0080)}{\sqrt{5}}=1.5779 \pm 0.0099 \nonumber\]

Хоча існує суттєва різниця в окремих пікових областях для цього набору реплікації ін'єкцій, внутрішній стандарт компенсує ці варіації, забезпечуючи більш точну і точну калібрування.

Вправа Template:index

На малюнку Template:index показані хроматограми для п'яти стандартів і для одного зразка. Кожен стандарт і зразок містять однакову концентрацію внутрішнього стандарту, яка становить 2,50 мг/мл. Для п'яти стандартів концентрації аналіту становлять 0,20 мг/мл, 0,40 мг/мл, 0,60 мг/мл, 0,80 мг/мл та 1,00 мг/мл відповідно. Визначте концентрацію аналіту в зразку шляхом (а) ігнорування внутрішніх стандартів і створення кривої калібрування зовнішніх стандартів, і (б) створення внутрішньої стандартної калібрувальної кривої. Для кожного підходу повідомте про концентрацію аналіта та довірчий інтервал 95%. Використовуйте пікові висоти замість пікових областей.

Відповідь

Наступна таблиця підсумовує мої вимірювання пікових висот для кожного стандарту та зразка, а також їх співвідношення (хоча ваші абсолютні значення для пікових висот будуть відрізнятися від моїх, залежно від розміру вашого монітора або роздруківки, ваші відносні коефіцієнти пікової висоти повинні бути схожі на мої).

[стандарт] (мг/мл)	висота піку стандартної (мм)	пікова висота аналіту (мм)	коефіцієнт висоти піку
0,20	35	7	0,20
0,40	41	16	0,39
0,60	44	27	0,61
0,80	48	39	0,81
1.00	41	41	1.00
зразок	39	21	0,54

На малюнку (а) показана крива калібрування та рівняння калібрування, коли ми ігноруємо внутрішній стандарт. Підстановка пікової висоти зразка в калібрувальне рівняння дає концентрацію аналіту в зразку 0,49 мг/мл. Довірчий інтервал 95% становить ± 0,24 мг/мл. Калібрувальна крива показує досить багато розкиду даних через невизначеність обсягів впорскування.

На малюнку (b) показана крива калібрування та рівняння калібрування, коли ми включаємо внутрішній стандарт. Заміна коефіцієнта пікової висоти зразка в калібрувальне рівняння дає концентрацію аналіту в зразку 0,54 мг/мл. Довірчий інтервал 95% становить ± 0,04 мг/мл.

Щоб переглянути використання Excel або R для розрахунків регресії та довірчих інтервалів, див. розділ 5.5.

Дані для цієї вправи були створені таким чином, що фактична концентрація аналіта становить 0,55 мг/мл. З огляду на дозвіл шкали мого правителя, моя відповідь досить розумна. Ваші вимірювання можуть дещо відрізнятися, але ваші відповіді повинні бути близькі до фактичних значень.

Рисунок Template:index. Хроматограми для практичних вправ 12.5.

Якісні програми

Крім кількісного аналізу, ми також можемо використовувати хроматографію для виявлення компонентів суміші. Як зазначалося раніше, при використанні FT-IR або мас-спектрометра в якості детектора ми маємо доступ до повного спектру елюента протягом будь-якого часу утримання. Інтерпретуючи спектр або шукаючи бібліотеку спектрів, ми можемо визначити аналіт, відповідальний за кожен хроматографічний пік.

Окрім визначення компонента, що відповідає за певний хроматографічний пік, ми також можемо використовувати збережені спектри для оцінки пікової чистоти. Якщо за хроматографічний пік відповідає лише один компонент, то спектри повинні бути однаковими по всьому елюції піку. Якщо спектр на початку елюції піку відрізняється від спектра, прийнятого поблизу кінця елюції піку, то принаймні дві складові є спільною елюцією.

При використанні неспектроскопічного детектора, такого як детектор іонізації полум'я, ми повинні знайти інший підхід, якщо ми хочемо ідентифікувати компоненти суміші. Одним із підходів є шип зразка з підозрюваним з'єднанням і шукати збільшення висоти піку. Ми також можемо порівняти піковий час утримання з часом утримання відомого з'єднання, якщо ми використовуємо однакові умови експлуатації.

Оскільки час зберігання сполуки на двох однакових стовпцях, швидше за все, не буде однаковим - відмінності в ефективності упаковки, наприклад, вплинуть на час зберігання розчиненої речовини на упакованому стовпці - створення таблиці стандартних термінів зберігання неможливе. Індекс утримання Kovat забезпечує одне рішення проблеми відповідності часу утримання. В ізотермічних умовах скориговані терміни утримання для нормальних алканів збільшуються логарифмічно. Коват визначив індекс утримання, I, для нормального алкану як 100 разів більше кількості атомів вуглецю. Наприклад, показник утримання становить 400 для бутану, С ₄ Н ₁₀, а для пентану 500, С ₅ Н ₁₂. Для визначення індексу утримання з'єднання, I _cpd, використовуємо наступну формулу

\[I_{cpd} = 100 \times \frac {\log t_{r,cpd}^{\prime} - \log t_{r,x}^{\prime}} {\log t_{r, x+1}^{\prime} - \log t_{r,x}^{\prime}} + I_x \label{12.1}\]

де\(t_{r,cpd}^{\prime}\) скоригований час утримання\(t_{r,x+1}^{\prime}\) сполуки\(t_{r,x}^{\prime}\) та скоригований час утримання для нормальних алканів, які елутуються безпосередньо перед сполукою та безпосередньо після з'єднання, відповідно, а I _x - індекс утримання для нормального алкан, який елюює безпосередньо перед з'єднанням. Індекс утримання сполуки для певного набору хроматографічних умов - стаціонарної фази, рухомої фази, типу колони, довжини колони, температури тощо - є розумно узгодженим з дня на день та між різними колонами та приладами.

Таблиці індексів утримання Ковата доступні; див., наприклад, веб-книгу NIST Chemistry. Пошук толуолу повертає 341 значення I для більш ніж 20 різних стаціонарних фаз, як для упакованих колонок, так і для капілярних колонок.

Приклад Template:index

При розділенні суміші вуглеводнів вимірюють наступні скориговані терміни утримання: 2,23 хв для пропану, 5,71 хв для ізобутану і 6,67 хв для бутану. Який показник утримання Ковата для кожного з цих вуглеводнів?

Рішення

Індекс утримання Ковата для нормального алкана в 100 разів перевищує кількість вуглеців; таким чином, для пропану I = 300, а для бутану I = 400. Для пошуку індексу утримання Ізобутану Ковата використовується Equation\ ref {12.1}.

\[I_\text{isobutane} =100 \times \frac{\log (5.71)-\log (2.23)}{\log (6.67)-\log (2.23)}+300=386 \nonumber\]

Вправа Template:index

При використанні стовпчика з тією ж стаціонарною фазою, як у прикладі Template:index, ви виявили, що час утримання пропану та бутану становить 4,78 хв та 6,86 хв відповідно. Який очікуваний час утримання ізобутану?

Відповідь

Оскільки ми використовуємо той самий стовпець, ми можемо припустити, що індекс утримання ізобутану 386 залишається незмінним. Використовуючи рівняння\ ref {12.1}, ми маємо

\[386=100 \times \frac{\log x-\log (4.78)}{\log (6.86)-\log (4.78)}+300 \nonumber\]

де x - час утримання ізобутану. Вирішуючи для х, ми знаходимо, що

\[0.86=\frac{\log x-\log (4.78)}{\log (6.86)-\log (4.78)} \nonumber\]

\[0.135=\log x-0.679 \nonumber\]

\[0.814=\log x \nonumber\]

\[x=6.52 \nonumber\]

час утримання ізобутану становить 6,5 хв.

Найкращий спосіб оцінити теоретичні та практичні деталі, розглянуті в цьому розділі, - це уважно вивчити типовий аналітичний метод. Хоча кожен метод унікальний, наступний опис визначення тригалометанів у питній воді дає повчальний приклад типової процедури. Опис тут базується на методі 6232B у стандартних методах дослідження води та стічних вод, 20-е видання, Американська асоціація громадського здоров'я: промивання, DC, 1998.

Представницький метод 12.4.1: Визначення тригалометанів у питній воді

Опис методу

Тригалометани, такі як хлороформ, ChCl ₃ та бромоформ, ChBr ₃, знаходяться в більшості хлорованих вод. Оскільки хлороформ є підозрюваним канцерогеном, визначення тригалометанів у громадських постачаннях питної води має значне значення. У цьому способі тригалометани ChCl ₃, ChBrCl 2, ChBr ₂ Cl та ChBr ₃ виділяють за допомогою рідкорідинної екстракції пентаном і визначають за допомогою газового хроматографа, оснащеного детектором захоплення електронів.

Порядок дій

Зберіть зразок у скляний флакон об'ємом 40 мл, оснащений гвинтовою кришкою, облицьованою перегородкою з TFE. Наповнюйте флакон до його переповнення, стежачи за тим, щоб не було бульбашок повітря. Додайте 25 мг аскорбінової кислоти в якості відновника для гасіння подальшого виробництва тригалометану. Запечатати флакон і зберігати зразок при 4 ^o С не довше 14 днів.

Приготуйте стандартний вихідний розчин для кожного тригалометану, помістивши 9,8 мл метанолу в об'ємну колбу об'ємом 10 мл. Дайте колбі постояти 10 хв, або поки всі поверхні, змочені метанолом, не висохнуть. Зважте колбу з точністю ± 0,1 мг. Використовуючи шприц на 100 мкл, додайте в об'ємну колбу 2 і більше крапель тригалометану, дозволяючи кожній краплі потрапляти безпосередньо в метанол. Переважте колбу перед розведенням до об'єму і перемішуванням. Перенесіть розчин у скляний флакон об'ємом 40 мл, оснащений гвинтовим верхом з TFE, і повідомте про концентрацію в мкг/мл. Зберігайте вихідні розчини при температурі від -10 до —20 ^o C і подалі від світла.

Підготуйте багатокомпонентний робочий стандарт з запасних нормативів, зробивши відповідні розведення вихідного розчину метанолом в об'ємній колбі. Вибирайте концентрації так, щоб стандарти калібрування (див. Нижче) вимагали не більше 20 мкл робочого стандарту на 100 мл води.

Використовуючи багатокомпонентний робочий стандарт, підготуйте не менше трьох, але краще 5-7 стандартів калібрування. Принаймні один стандарт повинен знаходитися поблизу межі виявлення, а стандарти повинні відповідати очікуваній концентрації тригалометанів у зразках. Використовуючи відповідну об'ємну колбу, підготуйте нормативи, впорскуючи не менше 10 мкл робочого стандарту нижче поверхні води і розбавте до об'єму. Акуратно перемішайте кожен стандарт тільки три рази. Відкиньте розчин в горлечко об'ємної колби, а потім перенесіть залишився розчин у скляний флакон об'ємом 40 мл з підкладкою з TFE. Якщо стандарт має простір, він повинен бути проаналізований протягом 1 години; стандарти без простору можуть триматися до 24 годин.

Готують внутрішній стандарт, розчиняючи 1,2-дибромпентан в гексані. Додайте в пентан достатню кількість цього розчину, щоб дати кінцеву концентрацію 30 мкг 1,2-дибромпентана/л.

Для підготовки калібрувальних стандартів і зразків до аналізу відкрийте флакон з гвинтовим верхом і видаліть 5 мл розчину. Зніміть флакон і зважте до ± 0,1 мг. Додайте 2,00 мл пентану (з внутрішнім стандартом) у кожен флакон і енергійно струсіть протягом 1 хв. Дозвольте двом фазам відокремитися протягом 2 хв, а потім використовуйте скляну піпетку для перенесення принаймні 1 мл пентану (верхня фаза) на 1,8-мл флакон із гвинтовим верхом, оснащений перегородкою TFE, і зберігати при 4 ^o C, поки ви не будете готові вводити їх у ГК. Після спорожнення, промивання та сушіння вихідного флакона зразка зважте його до ± 0,1 мг і розрахуйте вагу зразка до ± 0,1 г Якщо щільність становить 1,0 г/мл, то вага зразка еквівалентна його об'єму.

Введіть 1—5 мкл аліквоти пентанових екстрактів в ГК, обладнаний 2-мм ID, 2-м довгою скляною колоною, упакованою зі стаціонарною фазою 10% сквалану на пакувальному матеріалі 80/100 меш Chromosorb WAW. Працюють колонку при 67 ^о С і швидкості потоку 25 мл/хв.

Можна використовувати безліч інших колонок. Інший варіант, наприклад, - 30-метрова колонка з плавленого кремнезему з внутрішнім діаметром 0,32 мм і покриттям 1 мкм стаціонарної фази ДБ-1. Лінійна швидкість потоку 20 см/с використовується при наступній температурній програмі: витримати 5 хв при 35 ^о С; збільшити до 70 ^о С при 10 ^о С/хв; збільшити до 200 ^о С при 20 ^о С/хв.

Запитання

1. Проста рідка екстракція рідко виділяє 100% аналіту. Як цей метод враховує неповні вилучення?

Оскільки ми використовуємо ту саму процедуру вилучення для зразків та стандартів, ми обґрунтовано очікуємо, що ефективність вилучення однакова для всіх зразків та стандартів; таким чином, відносна кількість аналіту в будь-яких двох зразках або стандартах не впливає неповна екстракція.

2. Зразки води, ймовірно, містять сліди інших органічних сполук, багато з яких будуть витягуватися в пентан разом з тригалометани. Коротка упакована колонка, така як та, яка використовується в цьому методі, як правило, не робить особливо хорошої роботи з дозволу хроматографічних піків. Чому нам не потрібно турбуватися про ці інші сполуки?

Детектор захоплення електронів реагує лише на сполуки, такі як тригалометани, які мають електронегативні функціональні групи. Оскільки детектор захоплення електронів не реагуватиме на більшість потенційних сполук, що перешкоджають, хроматограма матиме відносно мало піків, відмінних від піків для тригалометану та внутрішнього стандарту.

3. Передбачте порядок, в якому чотири аналіти елітуються зі стовпця GC.

Час утримання повинен слідувати точкам кипіння з'єднання, елююючи від найнижчої температури кипіння до найвищих точок кипіння. Очікуваним порядком елюції є ChCl ₃ (61.2 ^o C), ChCl ₂ Br (90 ^o C), ChClBr ₂ (119 ^o C) та ChBr ₃ (149.1 ^o C).

4. Хоча хлороформ є аналітом, він також є інтерферентом, оскільки він присутній на слідових рівнях у повітрі. Наприклад, будь-який хлороформ, присутній у лабораторному повітрі, може потрапити у зразок шляхом дифузії через кремнієву перегородку флакона зразка. Як ми можемо визначити, чи забруднені зразки таким чином?

Зразок заготовки з тригалометанової води зберігається разом із зразками постійно. Якщо бланк зразка не показує доказів хлороформу, то можна сміливо вважати, що зразки також вільні від забруднення.

5. Чому необхідно збирати зразки без запасу (шару повітря, який перекриває рідину) у флаконі для зразків?

Оскільки тригалометани є летючими, наявність простору голови дозволяє втратити аналіт від зразка до простору голови, що призводить до негативної детермінантної помилки.

6. При приготуванні вихідного розчину для кожного тригалометану процедура уточнює, що ми додаємо дві або більше крапель чистого з'єднання шляхом скидання їх в об'ємну колбу, яка містить метанол. При підготовці стандартів калібрування, однак, робочий стандарт повинен вводитися нижче поверхні метанолу. Поясніть причину такої різниці.

При приготуванні вихідного розчину потенційна втрата летючого тригалометану не має значення, оскільки ми визначаємо його концентрацію по масі після додавання його до метанолу і розведення до об'єму. Однак, коли ми готуємо стандарт калібрування, ми повинні переконатися, що додавання тригалометану є кількісним; таким чином, ми впорскуємо його нижче поверхні, щоб уникнути потенційної втрати аналіту.

Оцінка

Масштаб операції

Газова хроматографія використовується для аналізу аналітів, присутніх на рівнях від основних до ультратрасових компонентів. Залежно від детектора, зразки з основними та незначними аналітами можуть бути розведені перед аналізом. Детектори теплопровідності та іонізації полум'я можуть обробляти більшу кількість аналіту; інші детектори, такі як детектор захоплення електронів або мас-спектрометр, вимагають значно меншої кількості аналіту. Хоча обсяг впорскування для газової хроматографії досить малий - як правило, близько мікролітра - кількість доступного зразка повинна бути достатньою, щоб ін'єкція була репрезентативною підзразком. Для слідового аналіту фактична кількість введеного аналіту часто знаходиться в діапазоні пікограми. Використовуючи репрезентативний метод 12.4.1 як приклад, 3.0-мкл ін'єкції 1 мкг/л ChCl ₃ еквівалентна 15 pg ChCl ₃, припускаючи 100% ефективність екстракції.

Точність

Точність газового хроматографічного методу істотно варіюється від зразка до зразка. Для звичайних зразків поширена точність 1— 5%. Для аналітів, присутніх при дуже низьких рівнях концентрації, для зразків зі складними матрицями або для зразків, які потребують значної обробки перед аналізом, точність може бути значно нижчою. Наприклад, при аналізі на тригалометани, описаному в репрезентативному методі 12.4.1, можливі визначальні похибки розміром ± 25%.

Точність

Точність газового хроматографічного аналізу включає внески від відбору проб, підготовки проб та інструменту. Відносне стандартне відхилення, обумовлене приладом, зазвичай становить 1— 5%, хоча воно може бути значно вище. Основними обмеженнями є шум детектора, який впливає на визначення пікової площі, і відтворюваність обсягів впорскування. При кількісній роботі використання внутрішнього стандарту компенсує будь-яку мінливість обсягів ін'єкцій.

Чутливість

При газохроматографічному аналізі чутливість визначається характеристиками детектора. Особливе значення для кількісної роботи має лінійний діапазон детектора, тобто діапазон концентрацій, над яким калібрувальна крива є лінійною. Детектори з широким лінійним діапазоном, такі як детектор теплопровідності та датчик іонізації полум'я, можуть використовуватися для аналізу зразків у широкому діапазоні концентрацій без коригування умов експлуатації. Інші детектори, такі як детектор захоплення електронів, мають набагато вужчий лінійний діапазон.

Вибірковість

Оскільки він поєднує поділ з аналізом, хроматографічні методи забезпечують чудову селективність. Регулюючи умови, як правило, можна сконструювати поділ так, щоб аналіти елютували самі по собі, навіть коли суміш складна. Додаткова селективність виходить за допомогою детектора, такого як детектор захоплення електронів, який реагує не на всі сполуки.

Час, вартість та обладнання

Час аналізу може варіюватися від декількох хвилин для зразків, які містять лише кілька складових, до більш ніж години для більш складних зразків. Попередня підготовка проб може істотно збільшити час аналізу. Прилади для газової хроматографії коливаються в ціні від недорогих (кілька тисяч доларів) до дорогих (>50 000 доларів). Більш дорогі моделі призначені для капілярних колонок, включають в себе різні варіанти впорскування, і використовують більш складні детектори, такі як мас-спектрометр, або включають кілька детекторів. Упаковані колони зазвичай коштують <200 доларів, а вартість капілярної колонки зазвичай становить 300—1000 доларів.