Якісний аналіз за допомогою довідникових даних. Індекси Ковача.

За другим методом речовини найчастіше ідентифікують за такими показниками:

• відносний об'єм утримування або відносний час утримування;

• індекс утримування Ковача.

За першого варіанту в однакових умовах отримують дві хроматограми – досліджуваної суміші і стандарту. Оскільки параметри утримування залежать не тільки від характеру речовини, а й від конструктивних особливостей і режиму роботи хроматографа, то для якісного аналізу використовуються не абсолютні, а відносні параметри утримування. Це дозволяє в значній мірі виключити дію випадкових факторів, наприклад, коливання температури. При цьому виправлений об’єм утримування V'_r або виправлений час утримування t'_r відносять до виправленого об’єму утримування V'_ст. або виправленого часу утримування t'_ст. речовини, прийнятої за стандарт. Це може бути, наприклад, нонан – один стандарт для всіх розділюваних речовин або окремі представники для різних класів розділюваних сполук, наприклад, пентан – для гомологічного ряду алканів, масляна кислота – для класу жирних кислот. Обчислені відносні часи утримування окремих компонентів порівнюють із табличними даними, здобутими за тих самих умов (однакові адсорбент і температура колонки), і за результатами порівняння роблять висновок про якісний склад аналізованої проби.

Значно зручнішими для ідентифікації речовин виявилися індекси утримування, введені чеським вченим Ковачем. Експериментально було встановлено, що в разі елюювання гомологічного ряду насичених ациклічних вуглеводнів (алканів) спостерігається лінійна залежність між виправленим часом утримання t'_r (виправленим об’ємом утримання V'_r) та числом атомів Карбону в молекулах алканів. Запропоновано вважати, що для алканів індекс утримування дорівнює числу атомів Карбону в молекулі алкану, помноженому на коефіцієнт 100. Наприклад, індекси утримування метану, етану, пропану тощо дорівнюють відповідно 100, 200, 300 і т. д.

За системою Ковача будь-якій сполуці ставиться у відповідність гіпотетичний вуглеводень нормальної будови, що має аналогічні хроматографічні властивості і містить деяке проміжне число атомів Карбону. Індекс утримування Ковача для невідомої речовини х обчислюють за формулою:

,

де z - число атомів Карбону в молекулі алкану, t'_r,z та t'_r,(z+1) – виправлений час утримування алканів з відповідним числом атомів Карбону, t'_r – виправлений час утримування невідомої речовини х.

Вибирають таке z, щоб пік речовини виходив між піками нормальних вуглеводнів з z i z +1 атомами Карбону.

Індекси Ковача, одержані при хроматографуванні різних речовин на певних нерухомих фазах і при певних температурах, наведені у довідниках. Співпадання визначених індексів утримування невідомої речовини з табличними даними для відомих речовин дозволяє провести їх ідентифікацію. Для більшої надійності якісного аналізу проводять порівняння індексів Ковача, одержаних на різних за полярністю нерухомих фазах.

На основі експериментальних даних можна говорити про наступні властивості індексів утримування:

1. При переході від одного члена гомологічного ряду до іншого в будь-якому гомологічному ряді індекс утримування збільшується близько на 100 одиниць.

2. Речовини, близькі за будовою, при введенні в їх молекули однакових функціональних груп збільшують індекс утримування приблизно на одну й ту ж величину.

3. Для неполярної нерухомої фази різниця значень індексів утримування ∆І двох ізомерних сполук приблизно дорівнює різниці їх температур кипіння, помноженої на 5, тобто ∆І≈5·∆Т_кип.

4. Різниця індексів утримування двох речовин А і В, отриманих на одній і тій ж нерухомій фазі і при однаковій температурі – ∆І_АВ – відображає вплив структурних відмінностей чи функціональних груп цих сполук, і називається гомоморфним фактором. Речовини називаються гомоморфними по відношенню одна до другої, якщо їх молекули відрізняються одним чи двома структурними елементами: н-парафіни, наприклад, гомоморфні їх функціональним похідним (спиртам, галогенопохідним).

Перевага індексів Ковача в тому, що вони мають адитивні властивості відносно будови досліджуваної речовини, їх можна отримати шляхом складання структурних інкрементів індексів утримування:

,

де n_i - кількість структурних груп в молекулі речовини,

I_i – структурний інкремент індекса утримування, можна знайти за різницею гомоморфних факторів при полярній і неполярній нерухомій фазі.

Користуючись цими властивостями індексів утримування можна легко ідентифікувати компоненти суміші, розрахувати гомоморфний фактор, перевірити кореляцію індексів утримування з будовою молекули (числом вуглеводневих атомів в молекулах гомологів) чи фізико-хімічними властивостями відповідних сполук (температурами кипіння, молекулярними масами і т.д.).

Російський вчений М.С.Вігдергауз запропонував для якісного аналізу використовувати лінійні індекси утримування:

Вони визначаються із відношень відстаней між ординатами максимумів відповідних піків. Індекс утримування метану становить 1, етану – 2, пропану – 3 і т.д. Індекси Вігдергауза використовуються так само, як і індекси Ковача.

Існують й інші методи ідентифікації. У разі відсутності індексів утримування у довідниковій літературі, хроматограф може використовуватися для виділення невідомої речовини у чистому вигляді з елюату під час виходу хроматографічного піка з наступним дослідженням її за допомогою інших фізико-хімічних чи хімічних методів аналізу. Великі можливості для якісного аналізу має гібридний метод хроматографічного розділення з використанням ІЧ- або мас-спектрального детектування. Ефективним є поєднання рідинного хроматографа зі спектрофотометричним детектором, який дає змогу записувати спектри поглинання компонентів досліджуваної суміші. Отримані спектри порівнюють з наявними у каталогах або пам'яті комп'ютера і на цій підставі ідентифікують компоненти суміші.

Із всіх можливих методів ідентифікації суміші отримали розповсюдження тількі ті, які, володіючи високою чутливістю, потребують дуже малих кількостей речовини для аналізу.