Analyseergebnisse der GC
2.1. Informationen aus den Analyseergebnissen
Folgende Informationen können wir aus dem Chromatogramm ziehen: Die Zeit, bis die injizierte Probe den Detektor erreicht (Retentionszeit), ist ein charakteristischer Wert für jede Komponente.
Durch die Betrachtung der Retentionszeit unter bestimmten Analysebedingungen ist es möglich zu erkennen, um welche Komponente es sich handelt (qualitative Analyse). Außerdem ermöglicht die Größe des Komponentenpeaks, also dessen Fläche und Höhe, die Bestimmung der Menge der Komponente (quantitative Analyse).
2.2. Qualitative Analyse
Die Elutionszeit unter festen Analysebedingungen ist charakteristisch für jede Komponente. Das bedeutet, dass bei der Analyse derselben Komponente unter denselben Bedingungen ein Peak immer zur gleichen Zeit erscheint.
Stellen Sie sich eine Probe vor, von der nur bekannt ist, dass sie die Komponente A und die Komponente B enthält.
Das mit der unbekannten Probe erhaltene Chromatogramm sieht wie folgt aus. Es ist nicht möglich zu wissen, welcher Peak zu Komponente A und welcher zu Komponente B gehört.
Wenn jedoch reine Standardsubstanzen von A und B hergestellt und unter denselben Bedingungen analysiert werden, werden die Retentionszeiten für A und B deutlich. Durch den Vergleich dieser Chromatogramme können die Peaks für A und B im Chromatogramm der gemischten Probe identifiziert werden.
Bei Analyse unter denselben Bedingungen eluieren gleiche Komponenten immer zur gleichen Zeit.
(Die Retentionszeiten sind identisch.)
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Bei der GC ist die Retentionszeit die einzige qualitative Information. |
Aus diesem Grund ist es nicht möglich zu bestimmen, wofür ein Peak steht, wenn keine Standardsubstanz verfügbar ist.
Daher kann man sagen, dass diese Methode am besten für die Analyse von Proben geeignet ist, deren Inhaltsstoffe weitgehend bekannt sind. Um Proben mit unbekannten Bestandteilen zu untersuchen, müssen Analyseverfahren mit höherer qualitativer Aussagekraft wie z. B. GCMS verwendet werden.
Gleichzeitig ist zu beachten, dass es Komponenten gibt, die unter bestimmten Analysebedingungen die gleiche Retentionszeit haben. Das bedeutet, dass ein scheinbar einzelner Peak in Wahrheit mehrere Komponenten enthalten könnte. In diesem Fall müssen Kreuzkontrollen durch Wechsel der Säule oder der Temperaturbedingungen durchgeführt werden. Daher ist es bei der GC-Analyse sehr wichtig, die Peaks vollständig zu trennen.
2.3. Quantitative Analyse
In einem GC-Chromatogramm sind die Größe und die Fläche jedes Peaks proportional zur Menge der Komponente, die den Detektor erreicht.
Im Folgenden wird eine quantitative Analyse beschrieben, bei der die Konzentration der Komponente A in einer unbekannten Probe untersucht wird.
Zunächst wird 1 μL der unbekannten Probe analysiert. Die Fläche des Peaks für Komponente A im erhaltenen Chromatogramm beträgt 700.
Anschließend wird eine Standardsubstanz mit einer Konzentration von 100 ppm der Komponente A hergestellt. 1 μL davon wird unter denselben Bedingungen analysiert, und es ergibt sich eine Peakfläche von 1000.
Da die Peakfläche proportional zur Komponentenmenge ist, bedeutet ein Wert von 1000 bei einer Konzentration von 100 ppm, dass ein Wert von 700 einer Konzentration von 70 ppm entspricht.
Wie bei der qualitativen Analyse ist auch für die quantitative Analyse eine Standardsubstanz erforderlich.
Die Fläche (bzw. Höhe) des Komponentenpeaks ist proportional zur Menge der Komponente, die den Detektor erreicht.
(Hinweis: Bei der Schwefelbestimmung mit dem Flammenohotometer (FPD-S) ist sie proportional zum Quadrat der Komponentenmenge.)
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Für die quantitative Analyse mit einem GC-Gerät ist ebenfalls eine Standardsubstanz erforderlich. |
2.4. Quantitative Methoden
2.4.1. Prozentuale Peakflächenmethode
Bei der Methode der prozentualen Peakfläche wird die Fläche des Peaks einer Zielkomponente (Component A) im Verhältnis zur Gesamtfläche aller nachgewiesenen Peaks berechnet, um die Menge dieser Komponente zu ermitteln. Die Methode wird eingesetzt, um Änderungen in der Konzentration einer bekannten Probemischung zu messen oder um eine ungefähre Konzentration einer Probemischung zu ermitteln.
Vorteile: Einfache Analyse, da keine Standardsubstanz verwendet wird.
Nachteile: Geringere Genauigkeit der Quantifizierung aufgrund des Effekts der relativen Komponentensensitivität.
*Hinweise
- Alle Komponenten der Probe müssen detektiert werden.
- Alle Komponenten müssen die gleiche relative Sensitivität aufweisen.
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Die Konzentration von Komponente A beträgt 1000/4500 = 22,2 % |
2.4.2. Korrigierte prozentuale Peakflächenmethode
Die korrigierte prozentuale Peakflächenmethode ist die Durchführung der prozentuale Peakflächenmethode, bei der die unterschiedlichen relativen Sensitivitäten von Komponenten berücksichtigt werden.
Vorteile: Quantitative Analyse auf Basis der prozentualen Peakflächenmethode, aber mit Berücksichtigung der relativen Sensitivität.
Nachteile: Es wird eine Standardsubstanz benötigt, die alle Komponenten in bekannten Konzentrationen enthält.
*Hinweise
- Alle Komponenten der Probe müssen detektiert werden.
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Die Konzentration von Komponente A beträgt 500/2417 = 20,7 % |
2.4.3. Methode der absoluten Kalibrierkurve (Externe Standardmethode)
Bei der Methode der absoluten Kalibrierkurve wird eine Standardsubstanz mit einer bekannten Konzentration verwendet, um eine Kalibrierkurve zu erstellen. Mithilfe der fertigen Kurve werden dann die Bestandteile von unbekannten Proben quantifiziert.
Die Analyse ist relativ einfach, da nur die Zielkomponente zur Mengenbestimmung detektiert werden muss. Dies ist auch die am häufigsten verwendete Methode der quantitativen Analyse.
Vorteile: Für die quantitative Analyse müssen nur die Zielkomponenten getrennt und detektiert werden.
Nachteile: Fehler beim Injektionsvolumen der Probe wirken sich direkt auf das quantitative Ergebnis aus.
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Die Konzentration von Komponente A beträgt 70 PPM |
2.4.4. Interne Standardmethode
Bei der Methode mit internen Standards wird die Konzentration der Zielkomponente durch die Verhältnisse von Peakflächen und Konzentrationen zwischen Zielkomponente und internem Standard berechnet.
Vorteile:
– Die Menge kann berechnet werden, solange die Zielkomponente und der interne Standard detektiert werden.
– Das Konzentrationsverhältnis ist unabhängig vom Injektionsvolumen, sodass Fehler dabei ausgeglichen werden.
– Nicht anfällig für unterschiedliche Probendichten, die durch unterschiedliche Probenzusammensetzungen entstehen.
Nachteile:
– Es wird eine Standardsubstanz benötigt, die sowohl die Zielkomponente als auch den internen Standard in bekannter Konzentration enthält.
– Der interne Standard muss allen unbekannten Proben zugesetzt werden, um eine genaue Konzentration zu erhalten.
*Hinweise
Die Auswahl des internen Standards kann schwierig sein, da er alle unten aufgeführten Anforderungen erfüllen muss.
- Wird nahezu vollständig von allen Komponenten in der Probe getrennt.
- Wird nahezu gleichzeitig mit der Zielkomponente eluiert.
- Hat ähnliche chemische Eigenschaften wie die Zielkomponente (Homologe usw.).
- Ist chemisch stabil.
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Konzentration der Zielkomponente in unbekannter Probe |
2.4.5. Standard-Additionsmethode
Bei der Standard-Additionsmethode wird eine unbekannte Probe sowie dieselbe unbekannte Probe, welcher eine bekannte Menge der Zielkomponente zugesetzt wurde, analysiert. Die Differenz zwischen den detektierten Peakflächen (Peakhöhe) wird zur Mengenbestimmung herangezogen. Diese quantitative Methode wird häufig für Proben verwendet, bei denen die Zielkomponente durch die Konzentration anderer Bestandteile beeinflusst wird, wie z. B. bei der Geruchsstoff- und Headspace-Analyse.
Vorteile: Andere Komponenten in der Probe (Matrix) können den Einfluss von Zusammensetzungsänderungen bei der Einführung in die Gaschromatographie abschwächen (Matrixeffekt).
Nachteile: Es ist zusätzlicher Aufwand erforderlich, um die Zielkomponente der unbekannten Probe zuzusetzen. Da die Zielkomponente der Probe beigefügt wird (manchmal mehrfach), können seltene Proben nicht verwendet werden.
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Die Konzentration (ppm) von Komponente A in der unbekannten Probe ergibt sich aus dem Absolutwert |
