Индекс удержания Коваца

В газовой хроматографии индекс удерживания Коваца (сокращенно индекс Коваца , индекс удерживания ; множественные индексы удерживания ) используется для преобразования времени удерживания в системно-независимые константы. Индекс назван в честь швейцарского химика венгерского происхождения Эрвина Коваца , который изложил эту концепцию в 1950-х годах во время исследования состава эфирных масел .

Индекс удерживания химического соединения представляет собой время удерживания, интерполированное между соседними н - алканами . Хотя время удерживания варьируется в зависимости от конкретной хроматографической системы (например, в зависимости от длины колонки , толщины пленки, диаметра и давления на входе), полученные индексы удерживания совершенно не зависят от этих параметров и позволяют сравнивать значения, измеренные разными аналитическими лабораториями при различных условиях и анализе. раз от секунд до часов. Таблицы индексов удерживания используются для идентификации пиков путем сравнения измеренных индексов удерживания с табличными значениями.

Изотермический индекс удерживания Коваца

Индекс Коваца применяется к органическим соединениям . Метод интерполирует пики между заключенными в скобки н -алканами. Индекс Коваца н-алканов в 100 раз превышает число атомов углерода, например, индекс Коваца н - бутана равен 400. Индекс Коваца безразмерен, в отличие от времени удерживания или объема удерживания. Для изотермической газовой хроматографии индекс Коваца определяется уравнением:

$I_{i}=100\left[n+{\frac {log(t_{i}-t_{0})-log(t_{n}-t_{0})}{log(t_{n+1}-t_{0})-log(t_{n}-t_{0})}}\right],$

где используемые переменные:

• $I_{i}$, индекс удерживания Коваца пика i
• $n$, число атомов углерода пика н- алкана в заголовке пика i
• $t_{i}$, время удерживания соединения i , мин
• $t_{0}$, пик воздуха, пустотное время при средней скорости $u=L/t_{0}$, минуты

Индекс Коваца также применяется к упакованным столбцам с эквивалентным уравнением:

$I_{i}=100\left[n+{\frac {log(V_{i}^{0})-log(V_{n}^{0})}{log(V_{n+1}^{0})-log(V_{n}^{0})}}\right]$

Индекс Коваца и физические свойства

Соединения элюируются только в фазе газа-носителя. Соединения, растворенные в стационарной фазе, остаются на месте. Соотношение газового времени $t_{0}$ и время пребывания $t_{i}-t_{0}$ в неподвижной жидкой полимерной фазе называется коэффициентом емкости $k_{i}$:

$k_{i}={\frac {t_{i}-t_{0}}{t_{0}}}={\frac {RTS_{i}}{P^{i}}}\beta ,$

где используемые переменные:

• $R$ газовая постоянная (8,314 Дж/моль/к)
• $T$ температура [к]
• $S_{i}$ растворимость соединения i в неподвижной фазе полимера [моль/м ³ ]
• $P^{i}$ давление пара чистой жидкости i [Па]

Капиллярные трубки с однородным покрытием имеют такое соотношение фаз β:

$\beta ={\frac {V_{L}}{V_{G}}}={\frac {4d_{f}}{d_{c}}}$

Внутренний диаметр капилляра $d_{c}$ четко выражен, но толщина пленки $d_{f}$ снижается за счет утечек и термического разрушения , которые происходят после нагрева колонки с течением времени, в зависимости от химического связывания со стенками кварцевого стекла и полимерной сшивки неподвижной фазы. Выше коэффициента мощности $k_{i}$ может быть выражено явно для времени хранения:

$t_{i}=t_{0}({\frac {RTS_{i}}{P^{i}}}{\frac {4d_{f}}{d_{c}}}+1)$

Время хранения $t_{i}$ короче за счет уменьшения $d_{f}$ в течение срока службы колонки. Длина столбца $L$ вводится со средней скоростью газа $u=L/t_{0}$:

$t_{i}={\frac {L}{u}}({\frac {RTS_{i}}{P^{i}}}{\frac {4d_{f}}{d_{c}}}+1)$

$R$ и температура $T$ иметь прямое отношение к $t_{i}$. Однако более теплые колонны $T$↑ больше нет $t_{i}$ но короче, исходя из опыта программирования температуры. Давление паров чистой жидкости $P^{i}$ растет в геометрической прогрессии с $T$ чтобы мы стали короче $t_{i}$ прогрев колонки $T$↑. Растворимость соединений $S_{i}$ в стационарной фазе может повышаться или понижаться с $T$, но не экспоненциально. $S_{i}$ сегодня газовые хроматографы называют селективностью или полярностью. Изотермический индекс Коваца с точки зрения физических свойств становится:

$I_{i}=100\left[n+{\frac {log(S_{i}/P^{i})-log(S_{n}/P^{n})}{log(S_{n+1}/P^{n+1})-log(S_{n}/P^{n})}}\right]$

Изотермический индекс Коваца не зависит от $R$, любое измерение GC $L$ или ß или скорость газа-носителя $u$, что сравнимо с временем удержания $t_{i}$. Изотермический индекс Коваца основан на растворимости. $S_{i}$ и давление пара $P^{i}$ соединения i и н -алканов ( $i=n$). $T$ зависимость зависит от соединения по сравнению с н-алканами. Индекс Коваца н-алканов $I_{n}=100c$ не зависит от $T$.Изотермические индексы Коваца углеводородов были измерены Акселем Любеком и Дональдом Саттоном.

Программируемый по температуре индекс Коваца

ИЮПАК определяет уравнение индекса Коваца для программируемой температурной хроматографии:

$I_{i}=100\left[n+{\frac {t_{i}-t_{n}}{t_{n+1}-t_{n}}}\right]$

• $t_{n}$ & $t_{n+1}$ времена удерживания замыкающих и направляющих н-алканов соответственно.

ПРИМЕЧАНИЕ. Индекс TPGC зависит от температурной программы, скорости газа и используемой колонки!

Метод ASTM D6730 определяет уравнение индекса Коваца для программируемой температурной хроматографии:

$I_{i}=100\left[n+{\frac {\log(t_{i}/t_{n})}{\log(t_{n+1}/t_{n})}}\right]$

Измеренные значения индекса удерживания Коваца можно найти в базах данных по методу ASTM D 6730.Обширная база данных индексов Коваца составлена ​​NIST [1] .

Уравнения дают существенные различия в индексах Коваца.

Перевод метода

Более быстрые методы ГХ имеют более короткое время, но индексы Коваца соединений могут быть сохранены, если применяется правильный перевод метода.Температуры температурной программы остаются прежними, но темпы и время изменяются при использовании колонки меньшего размера или более быстрого газа-носителя. Если размеры колонки Длина×диаметр×пленка делятся на 2, а скорость газа удваивается за счет использования H2 вместо гелия , время выдержки необходимо разделить на 4, а линейное изменение необходимо умножить на 4, чтобы сохранить тот же индекс и то же удерживание. температура для того же анализируемого соединения. Правила трансляции метода включены в некоторые системы хроматографических данных.