Внутренний стандарт
В химическом анализе метод внутреннего стандарта предполагает добавление одинакового количества химического вещества к каждому образцу и калибровочному раствору. Внутренний стандарт пропорционально реагирует на изменения аналита и обеспечивает аналогичный, но не идентичный сигнал измерения. Он также должен отсутствовать в матрице образца , чтобы гарантировать отсутствие другого источника внутреннего стандарта. Если взять отношение сигнала аналита к сигналу внутреннего стандарта и построить график его зависимости от концентраций аналита в калибровочных растворах, получится калибровочная кривая . Затем калибровочную кривую можно использовать для расчета концентрации аналита в неизвестном образце. [1]
Выбор подходящего внутреннего стандарта учитывает случайные и систематические источники неопределенности, возникающие во время подготовки проб или колебаний прибора. Это связано с тем, что соотношение аналита к количеству внутреннего стандарта не зависит от этих изменений. Если измеренное значение аналита ошибочно смещено выше или ниже фактического значения, измерения внутреннего стандарта должны сместиться в том же направлении. [1]
График отношения обеспечивает хороший способ компенсации изменения чувствительности детектора, но может быть необъективным и его следует заменить расчетами относительной концентрации/относительной калибровки, если причина изменчивости отклика заключается в разной массе анализируемого образца и традиционной (не внутренней стандартной) калибровочной кривой любой аналит не является линейным по происхождению. [2]
История
[ редактировать ]Самое раннее зарегистрированное использование метода внутреннего стандарта относится к работе Гуи по пламенной спектроскопии в 1877 году, где он использовал внутренний стандарт, чтобы определить, было ли возбуждение в его пламени постоянным. [3] [4] Его экспериментальная процедура была позже вновь введена в действие в 1940-х годах, когда стали легко доступны записывающие пламенные фотометры. [3] Использование внутренних стандартов продолжало расти, применяясь к широкому спектру аналитических методов, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) , хроматографию и индуктивно-связанной плазмы спектроскопию .
Приложения
[ редактировать ]Спектроскопия ядерного магнитного резонанса
[ редактировать ]В ЯМР-спектроскопии, например, ядер 1 ЧАС, 13 С и 29 Si, частоты зависят от магнитного поля, которое не одинаково во всех экспериментах. Таким образом, частоты указываются как относительные различия с тетраметилсиланом (ТМС), внутренним стандартом, который Джордж Тирс предложил в 1958 году и который Международным союзом теоретической и прикладной химии . с тех пор одобрен [5] [6] Относительная разница с ТМС называется химическим сдвигом . [7]
ТМС работает как идеальный стандарт, поскольку он относительно инертен, а его идентичные метильные протоны производят сильный сигнал в сильном поле, изолированный от большинства других протонов. [7] Он растворим в большинстве органических растворителей и удаляется перегонкой из-за его низкой температуры кипения. [1]
На практике разница между сигналами обычных растворителей и ТМС известна. Таким образом, нет необходимости добавлять ТМС к коммерческим дейтерированным растворителям, поскольку современные инструменты способны обнаруживать небольшие количества присутствующего протонированного растворителя. Указав используемый растворитель, современные спектрометры могут правильно определить образец; по сути, сам растворитель служит внутренним стандартом. [1]
Хроматография
[ редактировать ]В хроматографии внутренние стандарты используются для определения концентрации других аналитов путем расчета коэффициента отклика . Выбранный внутренний стандарт должен иметь аналогичное время удерживания и аналогичную дериватизацию . Он должен быть стабильным и не мешать компонентам пробы. Это снижает неопределенность, которая может возникнуть на подготовительных этапах, таких как введение пробы. [1]
В газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС) дейтерированные соединения со структурой, аналогичной аналиту, обычно действуют как эффективные внутренние стандарты. [8] Однако существуют недейтерированные внутренние стандарты, такие как норлейцин , который популярен при анализе аминокислот, поскольку его можно отделить от сопутствующих пиков. [9] [10] [11]
Выбор внутреннего стандарта для жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС) зависит от используемого метода ионизации. Внутренний стандарт требует сопоставимого отклика на ионизацию и характера фрагментации . с аналитом [12] Внутренние стандарты ЖХ-МС часто изотопно аналогичны структуре аналита, используя такие изотопы , как дейтерий ( 2 ЧАС), 13 С, 15 Н и 18 ТЕМ. [13]
Индуктивно-связанная плазма
[ редактировать ]Выбор внутреннего стандарта в спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой может быть затруднен, поскольку сигналы от матрицы образца могут перекрываться с сигналами, принадлежащими аналиту. Иттрий является общим внутренним стандартом, который естественно отсутствует в большинстве образцов. Он имеет среднюю массу и линии эмиссии, которые не мешают работе многих аналитов. Интенсивность сигнала иттрия — это то, с чем сравнивается сигнал аналита. [1] [14]
В масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) вещества с массой, близкой к аналиту, обычно служат хорошими внутренними стандартами, хотя и не во всех случаях. Факторы, которые также способствуют эффективности внутреннего стандарта в ИСП-МС, включают в себя степень близости его потенциала ионизации , изменения энтальпии и изменения энтропии к аналиту. [15]
Внутренние стандарты оптико-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) можно выбрать, наблюдая за тем, как сигналы аналита и внутреннего стандарта изменяются в зависимости от условий эксперимента. Это включает в себя корректировку матрицы образца или настроек прибора и оценку того, реагирует ли выбранный внутренний стандарт так же, как анализируемое вещество. [16]
Пример метода внутреннего стандарта
[ редактировать ]
Один из способов визуализировать метод внутреннего стандарта — создать одну калибровочную кривую, в которой этот метод не используется, и одну калибровочную кривую, в которой он используется. Предположим, что в наборе калибровочных растворов известны концентрации никеля: 0 ppm, 1,6 ppm, 3,2 ppm, 4,8 ppm, 6,4 ppm и 8 ppm. Каждый раствор также содержит 5 ppm иттрия, который выступает в качестве внутреннего стандарта. Если эти растворы измеряются с помощью ICP-OES, интенсивность сигнала иттрия должна быть одинаковой для всех растворов. В противном случае интенсивность сигнала никеля, вероятно, также будет неточной.
Калибровочная кривая, в которой не используется метод внутреннего стандарта, игнорирует неопределенность между измерениями. Коэффициент детерминации (R 2 ) для этого графика составляет 0,9985.
На калибровочной кривой, использующей внутренний стандарт, ось Y представляет собой отношение сигнала никеля к сигналу иттрия. На это соотношение не влияет неопределенность измерений никеля, поскольку оно должно таким же образом влиять на измерения иттрия. Это приводит к более высокому значению R. 2 , 0.9993.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Скуг, Дуглас А. (2018). Принципы инструментального анализа . Ф. Джеймс Холлер, Стэнли Р. Крауч (7-е изд.). Австралия: Cengage Learning. ISBN 978-1-305-57721-3 . OCLC 986919158 .
- ^ Каламбет, Юрий; Козьмин Юрий (18 декабря 2018 г.). «Арифметика внутреннего стандарта реализована как относительная концентрация / относительная калибровка». Журнал хемометрики . 33 (6): 1–7. дои : 10.1002/cem.3106 .
- ^ Jump up to: а б Бернс, Д. Торберн; Уокер, Майкл Дж. (01 мая 2019 г.). «Истоки метода стандартных добавок и использования внутреннего стандарта в количественном инструментальном химическом анализе» . Аналитическая и биоаналитическая химия . 411 (13): 2749–2753. дои : 10.1007/s00216-019-01754-w . ISSN 1618-2650 . ПМК 6522454 . ПМИД 30941480 .
- ^ Гуи, М. (1880). «Фотометрические исследования цветного пламени» . Журнал теоретической и прикладной физики (на французском языке). 9 (1): 19–27. doi : 10.1051/jphystap:01880009001901 . ISSN 0368-3893 . S2CID 178492346 .
- ^ Тирс, Джордж Ван Дайк (1 сентября 1958 г.). «Надежные значения защиты от протонного ядерного резонанса путем «внутренней ссылки» с тетраметилсиланом» . Журнал физической химии . 62 (9): 1151–1152. дои : 10.1021/j150567a041 . ISSN 0022-3654 .
- ^ Харрис, Робин К.; Беккер, Эдвин Д.; Кабрал де Менезес, Соня М.; Гудфеллоу, Робин; Грейнджер, Пьер (1 января 2001 г.). «Номенклатура ЯМР. Свойства ядерного спина и правила химических сдвигов (Рекомендации ИЮПАК, 2001 г.)» . Чистая и прикладная химия . 73 (11): 1795–1818. дои : 10.1351/pac200173111795 . ISSN 1365-3075 . S2CID 95765050 .
- ^ Jump up to: а б Гусман, Александр Л.; Хой, Томас Р. (21 января 2022 г.). «TMS превосходит остаточный CH Cl 3 при использовании в качестве внутреннего эталона для рутинных спектров 1 H ЯМР, записанных в CDCl 3» . Журнал органической химии . 87 (2): 905–909. дои : 10.1021/acs.joc.1c02590 . ISSN 0022-3263 . ПМИД 34974707 . S2CID 245651135 .
- ^ Унис, Кеннет М.; Крайдер, Мариса Л.; Панко, Джули М. (8 ноября 2012 г.). «Использование дейтерированного внутреннего стандарта с анализом димерных маркеров пиролиза-ГХ/МС для количественного определения частиц протектора шин в окружающей среде» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 9 (11): 4033–4055. дои : 10.3390/ijerph9114033 . ISSN 1660-4601 . ПМЦ 3524611 . ПМИД 23202830 .
- ^ Фико, Д.; Маргапоти, Э.; Пеннетта, А.; Де Бенедетто, GE (01 апреля 2018 г.). «Усовершенствованная процедура ГХ/МС для идентификации белков в микрообразцах краски» . Журнал аналитических методов в химии . 2018 : e6032084. дои : 10.1155/2018/6032084 . ISSN 2090-8865 . ПМК 5902064 . ПМИД 29805835 .
- ^ Понс, Александр; Рише, Колетт; Робб, Кэтрин; Херрманн, Аннкатрин; Тиммерман, Филипп; Юэ, Гийметт; Лерой, Ив; Карлштедт, Ингемар; Капон, Каллиопа; Занетта, Жан-Пьер (01 июля 2003 г.). «Последовательный ГХ/МС-анализ сиаловых кислот, моносахаридов и аминокислот гликопротеинов на одном образце как производных гептафторбутирата» . Биохимия . 42 (27): 8342–8353. дои : 10.1021/bi034250e . ISSN 0006-2960 . ПМИД 12846583 .
- ^ Хардуф, З.; Белорай, Р.; Алумот, Э. (11 сентября 1977 г.). «Норлейцин — внутренний стандарт для основной колонки, используемой в физиологическом аминокислотном анализе» . Журнал хроматографии А. 139 (1): 215–217. дои : 10.1016/S0021-9673(01)84148-0 . ISSN 0021-9673 . ПМИД 893614 .
- ^ «Внутренний стандарт — важный аналит, используемый при анализе лекарств методом жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии — статья» . Международный журнал фармацевтических и биомедицинских наук . 13 января 2022 г. doi : 10.47191/ijpbms/v2-i1-02 . S2CID 245957199 .
- ^ Грохольска, Паулина; Бончор, Ремигиуш (18 мая 2021 г.). «Тенденции водородно-дейтериевого обмена в углеродных центрах. Подготовка внутренних стандартов для количественного анализа методом ЖХ-МС» . Молекулы . 26 (10): 2989. doi : 10,3390/molecules26102989 . ISSN 1420-3049 . ПМЦ 8157363 . ПМИД 34069879 .
- ^ Захариадис, Джорджия; Вогиацис, К. (17 мая 2010 г.). «Обзор использования иттрия для внутренней стандартизации в атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой» . Обзоры прикладной спектроскопии . 45 (3): 220–239. Бибкод : 2010АпСРв..45..220Z . дои : 10.1080/05704921003719122 . ISSN 0570-4928 . S2CID 98458774 .
- ^ Финли-Джонс, Хейли Дж.; Моллой, Джон Л.; Холкомб, Джеймс А. (6 августа 2008 г.). «Выбор внутренних стандартов на основе подхода многомерного анализа с помощью ICP(TOF)MS» . Журнал аналитической атомной спектрометрии . 23 (9): 1214–1222. дои : 10.1039/B804048F . ISSN 1364-5544 .
- ^ Седкол, младший; Ли, Дж.; Причард, Миссури (1 января 1986 г.). «Выбор внутреннего стандарта при наличии матричных взаимодействий в индуктивно связанной аргоновой плазме, оптимизированный для одновременного многоэлементного анализа методом атомно-эмиссионной спектрометрии» . Spectrochimica Acta Часть B: Атомная спектроскопия . 41 (3): 227–235. Бибкод : 1986AcSpe..41..227S . дои : 10.1016/0584-8547(86)80162-8 . ISSN 0584-8547 .
| Инструментарий | |
|---|---|
| Техники | |
| Выборка | |
| Калибровка | |
| Выдающиеся публикации | |
