Фактор отклика

Фактор ответа , обычно в хроматографии и спектроскопии , представляет собой соотношение между сигналом, производимым аналитом, и количеством аналита, которое производит сигнал. В идеале и для удобства вычислений это соотношение равно единице (единице). В реальных сценариях это зачастую не так.

Выражение

Фактор отклика $f_{i}$ может быть выражено в молях , объеме или массе ^[1] основе. Если истинное количество образца и стандарта одинаково:

f_{i}={\frac {A_{i}}{A_{st}}}f_{st}

где A — сигнал (например, площадь пика), индекс i указывает на образец, а индекс st указывает на стандарт . ^[2] Коэффициенту отклика стандарта присваивается произвольный коэффициент, например 1 или 100.Коэффициент отклика образца/коэффициент отклика стандарта = RRF

Хроматография

Одной из основных причин использования коэффициентов отклика является компенсация невоспроизводимости ручных инъекций в газовый хроматограф (ГХ). Объемы инъекций ГХ могут составлять 1 микролитр (мкл) или меньше, и их трудно воспроизвести. Различия в объеме введенного аналита приводят к различиям в площадях пиков на хроматограмме, и любые количественные результаты являются подозрительными.

Чтобы компенсировать эту ошибку, ко всем растворам (стандартам и неизвестным веществам) добавляется известное количество внутреннего стандарта (второго соединения, не мешающего анализу основного аналита). Таким образом, если объемы ввода (и, следовательно, площади пиков) незначительно различаются, соотношение площадей аналита и внутреннего стандарта останется постоянным от одного анализа к другому.

Это сравнение опытов также применимо к растворам с разными концентрациями аналита. Область внутреннего стандарта становится значением, на которое ссылаются все остальные области. Ниже приводится математический вывод и применение этого метода.

Рассмотрим анализ октана (C ₈ H ₁₈ ) с использованием нонана (C ₉ H ₂₀ ) в качестве внутреннего стандарта. Три хроматограммы ниже относятся к трем различным образцам.

Количество октана в каждой пробе разное, но количество нонана одинаковое (на практике это не является обязательным требованием). Из-за масштабирования площади пика нонана кажутся разными, но на самом деле они идентичны. Таким образом, относительное количество октана в каждом образце увеличивается в порядке смесь 1 (наименьшее) < смесь 3 < смесь 2 (наиболее).

Такой вывод сделан потому, что отношение площадей октана к площади нонана наименьшее в смеси 1 и наибольшее в смеси 2. Смесь 3 имеет промежуточное соотношение. Это соотношение можно записать как $Area_{octane}/Area_{nonane}$ .

В хроматографии площадь пика пропорциональна количеству молей (n), умноженному на некоторую константу пропорциональности (k), Площадь = k×n . Количество молей соединения равно концентрации (молярности, M ), умноженной на объем, n = MV . Из этих уравнений делается следующий вывод:

{{Area_{octane}} \over {Area_{nonane}}}={{k_{octane}\times M_{octane}\times V_{octane}} \over {k_{nonane}\times M_{nonane}\times V_{nonane}}}

Поскольку оба соединения находятся в одном растворе и вводятся вместе, объемные члены равны и сокращаются. Затем приведенное выше уравнение преобразуется для определения соотношения k. Это соотношение затем называется коэффициентом отклика F.

F={k_{octane} \over k_{nonane}}={{Area_{octane}/M_{octane}} \over {Area_{nonane}/M_{nonane}}}

Коэффициент отклика F равен отношению k, которое является постоянным. Следовательно, F является постоянным. Это означает, что независимо от количества октана и нонана в растворе отношение площади к концентрации всегда будет постоянным.

На практике раствор, содержащий известные количества как октана, так и нонана, вводится в ГХ и рассчитывается коэффициент чувствительности F. Затем вводят отдельный раствор с неизвестным количеством октана и известным количеством нонана. Коэффициент отклика применяется к данным второго решения и находится неизвестная концентрация октана.

{\left({{Area_{octane}/M_{octane}} \over {Area_{nonane}/M_{nonane}}}\right)}_{1}=F={\left({{Area_{octane}/M_{octane}} \over {Area_{nonane}/M_{nonane}}}\right)}_{2}

Этот пример посвящен анализу октана и нонана, но может быть применен к любым двум соединениям.

Ссылки

^ Рамус Т.Л.; Хейн С.Дж.; Томас LC (август 1987 г.). «Определение изомеров полихлордифенила путем калибровки коэффициента отклика». Дж. Хроматогр . 404 (1): 155–62. дои : 10.1016/S0021-9673(01)86846-1 . ПМИД 3119645 .
^ Оранжевая книга. Сборник аналитической номенклатуры (PDF) . ИЮПАК.

[pmid3119645-1] Рамус Т.Л.; Хейн С.Дж.; Томас LC (август 1987 г.). «Определение изомеров полихлордифенила путем калибровки коэффициента отклика». Дж. Хроматогр . 404 (1): 155–62. дои : 10.1016/S0021-9673(01)86846-1 . ПМИД 3119645 .

[2] Оранжевая книга. Сборник аналитической номенклатуры (PDF) . ИЮПАК.

[1]

[2]