3.Підготовка проби до аналізу. Вибір варіанту хроматографічного методу

Підготовка проби до хроматографічного аналізу включає операції, що дозволяють підвищити чутливість і поліпшити метрологічні характеристики визначення, а також розширити область застосування методу. Правильний відбір проби має вирішальне значення у всіх аналітичних дослідженнях. Результати найточнішого і ретельно виконаного аналізу втрачають всякий сенс у випадку неправильної підготовки до відбору проби і невірного його виконання. Сюди входять наступні процедури:

–– відбір порції аналізованого матеріалу, при необхідності - консервація її на заданий час і транспортування в аналітичну лабораторію;

–– видалення заважаючих речовин, виділення і концентрування визначених сполук;

–– перетворення визначених сполук у більш зручні аналітичні форми (одержання відповідних похідних - дериватизації);

–– гомогенізація проби (при подальшому аналізі методом рідинної хроматографії необхідно підібрати розчинник який по елююющій силі не перевершує рухливу фазу. Оптимальним є розчинення підготовленого зразка в рухомій фазі.);

–– введення дози підготовленого зразка у випаровувач (дозатор) хроматографа або безпосередньо в хроматографічну колонку.

Необхідність виконання всіх або тільки деяких з перерахованих процедур обумовлюється природою аналізованого об'єкта і властивостями що міститься в ньому домінуючої речовини або розчинника, характером наявної попередньої інформації та завданням аналізу (якісне або кількісне визначення).

Для відділення проби від її матриці з метою очищення та концентрування сполук використовують методи адсорбції і абсорбції, твердофазної, рідинної та газової екстракції (статичний і динамічний варіанти), надкритичної (флюїдної) екстракції, дистиляції, виморожування, причому часто вдаються до комбінування окремих методів та їх різновидів, включаючи обробку порції аналізуючого матеріалу специфічними хімічними реагентами для забезпечення селективності визначення вже на стадії пробовідбору і підвищення чутливості подальшого хроматографічного аналізу.

Досить часто при підготовці проби, що містить компоненти різної природи, використовують комплекс методичних прийомів і рекомендацій.

Незалежно від походження, агрегатного стану і хімічної природи досліджуваного зразка необхідно керуватися основними правилами:

1) Відібрана проба повинна бути представницька (тобто не відрізнятися за якісним і кількісним складом від аналізуючого матеріалу), процедура відбору повинна бути легко відтвореною і, по можливості, розрахованою на використання легкодоступного (стандартного) обладнання.

На стадіях підготовки до аналізу проб гетерогенних об'єктів (емульсій, суспензій, перенасичених розчинів тощо) проводять їх гомогенізацію, домагаючись повного розчинення у відповідному розчиннику або прибігаючи до рідинної або газової екстракції. У разі аналізу твердих матеріалів на вміст летких сполук так само готують розчини або газові екстракти. При цьому слід використовувати розчинники, і гази-екстрагенти, і весь посуд (включаючи контейнери для зберігання і транспортування проб) гарантованої чистоти.

Слід зазначити, що при хроматографічному аналізі проб, які містять велику кількість води можуть мати місце деякі проблеми, пов'язані з точністю отриманих результатів. Так, наприклад, такі водні зразки, як плазма, об'єкти навколишнього середовища, їжа, не можуть бути безпосередньо проаналізовані в нормально-фазовому режимі рідинної хроматографії, оскільки навіть невеликі кількості води будуть негативно впливати на відтворюваність результатів.

2) Час зберігання відібраних проб перед аналізом має бути мінімальним, а умови і способи зберігання повинні виключати не контролюючі втрати легколетких сполук за рахунок випаровування і будь-які інші фізичні та хімічні зміни у складі аналізованого зразка.

3) Відібрані спосіб або процедура власне дозування підготовлення проби в хроматографічну колонку, матеріал, конструктивні особливості і температурні режими випаровувала (крана дозатора), вузла поділу парів проби, колонки і всіх сполучних газових комунікацій повинні виключати можливість зміни якісного та кількісного складу суміші аналізованих компонентів через можливість втрат, пов'язаних з випаровуванням, незворотною сорбцією, термічним розкладанням або будь-якими хімічними перетвореннями.

4) Всі необхідні проміжні операції по концентруванню визначуваних сполук і відділенню їх від компонентів повинні бути як можна більш простими і уніфікованими. 

Таким чином, процес підготовки проби до аналізу включає, як правило, кілька етапів, кожен з яких вносить свій внесок у загальну похибку кількісного результату:

(5)

 

- загальна похибка, яка характеризується стандартним відхиленням результату аналізу;  - допустима похибка на стадії відбору проби; - похибка етапу гомогенізації; - похибка етапу підготовки зразка до виконання аналізу (відфільтровування баласту, концентрування розчинів або екстрактів, дериватизації тощо); - допустима похибка виконання аналізу підготовленого зразка.

Наведене співвідношення (5) показує, що слід прагнути до виключення або, принаймні, до відома до мінімуму приватних похибок кожного окремого етапу, звертаючи увагу на найбільш вразливу з них. Безглуздо, наприклад покращувати точність вимірювання висот або площ піків на хроматограмі, якщо втрати окремих компонентів проби на стадії її відбору складають > 50% (випадок аж ніяк не рідкісний при визначенні мікродомішок в складних матеріалах). В іншому випадку може знадобитися комбінація різних методів.

На першому етапі необхідно з'ясувати, чи достатньо леткий зразок,щоб його можна було проаналізувати в режимі газової хроматографії. Верхня межа температури колонок в газовій хроматографії становлять ≈ С. Таким чином, обов'язковою умовою є необхідність леткості зразка не вище цієї температури. Важливим чинником є ​​і термічна стабільність аналізованих сполук при обраній температурі. Якщо ці умови дотримуються, подальший вибір робиться між газо-адсорбційною (ГАХ) і газо-рідинною (ГРХ) хроматографією.

У тому випадку, якщо вихідний зразок не можна проаналізувати за допомогою газової хроматографії, перед вибором конкретного варіанту рідинної хроматографії необхідно мати інформацію про молекулярну масу компонентів досліджуваного об'єкта. Для поділу великих молекул (з молекулярною масою > 3000) - синтетичних і природних полімерів - використовується ексклюзивна хроматографія (гель-хроматографія).

Якщо молекулярна маса менше 3000, розглядається природа розчинника, в якому може розчинитися зразок. При цьому, якщо аналізуючий об'єкт розчиняється в неполярному розчиннику, перевага надається використанню нормально-фазової рідинної хроматографії. Якщо ж потрібно полярний розчинник (а значить і полярний елюент), необхідна інформація про те чи мають компоненти досліджуваної суміші іонну природу. Якщо так, то до якого типу іонів вони відносяться: до сильних або слабких. Сильні іони поділяють методом іонообмінної або іон-парної хроматографії. У разі слабких іонів можна розглядати альтернативні варіанти, а саме: а) метод обернено-фазової рідинної хроматографії, при цьому іонізація пригнічується шляхом вимірювання рН; б) метод іонної хроматографії (відповідно з посиленням іонізації). Якщо ж інформація про іонні властивості аналізованого об'єкта відсутня, то використовують, в першу чергу, обернено-фазову рідинну хроматографію.