Kovats retention index

I gaskromatografi används Kovats retentionsindex (kortare Kovats index , retention index ; plural retention index ) för att omvandla retentionstider till systemoberoende konstanter. Indexet är uppkallat efter den ungerskfödde schweiziska kemisten Ervin Kováts, som beskrev konceptet på 1950-talet medan han forskade om sammansättningen av de eteriska oljorna .

Retentionsindex för en kemisk förening är retentionstid interpolerad mellan intilliggande n -alkaner. Även om retentionstiderna varierar med det individuella kromatografiska systemet (t.ex. med avseende på kolonnlängd, filmtjocklek, diameter och inloppstryck), är de härledda retentionsindexen ganska oberoende av dessa parametrar och tillåter jämförelse av värden uppmätta av olika analytiska laboratorier under varierande förhållanden och analys gånger från sekunder till timmar. Tabeller över retentionsindex används för att identifiera toppar genom att jämföra uppmätta retentionsindex med de tabellerade värdena.

Isotermiskt Kovats retentionsindex

Kovats index gäller för organiska föreningar . Metoden interpolerar toppar mellan bracketing n -alkaner. Kovats-indexet för n-alkaner är 100 gånger deras kolantal, t.ex. Kovats-indexet för n - butan är 400. Kovats-indexet är dimensionslöst, till skillnad från retentionstid eller retentionsvolym. För isotermisk gaskromatografi ges Kovats-indexet av ekvationen:

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

där variablerna som används är:

• $I_{i}$ , Kováts retentionsindex för topp i
• $n$ , koltalet för n -alkantoppens rubrik i
• $t_{i}$ , retentionstiden för förening i , minuter
• $t_{0}$ , lufttoppen, tomrumstid i medelhastighet $u=L/t_{0}$ , minuter

Kovats-indexet gäller även för packade kolumner med en ekvation:

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

Kovats index och fysikaliska egenskaper

Föreningar eluerar endast i bärargasfasen. Föreningar lösta i den stationära fasen stannar kvar. Förhållandet mellan gastid $t_{0}$ och uppehållstid $t_{i}-t_{0}$ i den stationära flytande polymerfasen kallas kapacitetsfaktorn $k_{i}$ :

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

där variablerna som används är:

• $R$ gaskonstant (8,314 J/mol/k)
• $T$ temperatur [k]
• $S_{i}$ löslighet av förening i i polymerstationär fas [mol/ ³ ]
• $P^{i}$ ångtryck för ren vätska i [Pa]

Kapillärrör med enhetlig beläggning har detta fasförhållande β:

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

Kapillär innerdiameter $d_{c}$ är väldefinierad men filmtjockleken $d_{f}$ minskar genom blödning och termisk nedbrytning som sker efter kolonnuppvärmning över tiden, beroende på kemisk bindning till kiseldioxiden glasvägg och polymertvärbindning av den stationära fasen. Ovanför kapacitetsfaktorn $k_{i}$ kan uttryckas explicit för retentionstid:

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

Retentionstiden $t_{i}$ är kortare genom minskad $d_{f}$ över kolumnens livslängd. Kolumnlängden $L$ introduceras med genomsnittlig gashastighet $u=L/t_{0}$ :

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

$R$ och temperatur $T$ har ett direkt samband med $t_{i}$ . Men varmare kolumner $T$ ↑ har inte längre $t_{i}$ utan kortare, efter temperaturprogrammeringserfarenhet. Ren vätskeångtryck $P^{i}$ stiger exponentiellt med $T$ så att vi blir kortare $t_{i}$ värmer kolumnen $T$ ↑ . Lösligheten av föreningar $S_{i}$ i den stationära fasen kan stiga eller falla med $T$ , men inte exponentiellt. $S_{i}$ kallas selektivitet eller polaritet av gaskromatografer idag Isotermiskt Kovats-index när det gäller de fysikaliska egenskaperna blir:

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

Isotermiskt Kovats-index är oberoende av $R$ , alla GC-dimensioner $L$ eller ß eller bärgashastighet $u$ , som jämförs med retentionstid $t_{i}$ . Isotermiskt Kovats-index är baserat på lösligheten $\displaystyle S_{i}}$ och ångtrycket $P^{i}$ för föreningen i och n -alkaner ( $i=n$ ) . $T$ beroende beror på föreningen jämfört med n-alkanerna. Kovats index för n-alkaner $I_{n}=100c$ är oberoende av $T$ . Isotermiska Kovats-index för kolväte mättes av Axel Lubeck och Donald Sutton.

Temperaturprogrammerat Kovats-index

IUPAC definierar den temperaturprogrammerade kromatografin Kovats indexekvation:

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

• $t_{n}$ & $t_{n+1}$ retentionstider för efterföljande och kursande n-alkaner, respektive.

OBS: TPGC-index beror på temperaturprogram, gashastighet och vilken kolonn som används!

ASTM-metod D6730 definierar den temperaturprogrammerade kromatografin Kovats indexekvation:

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

Uppmätta Kovats retentionsindexvärden kan hittas i ASTM-metoden D 6730-databaser. En omfattande Kovats indexdatabas sammanställs av NIST [1] .

Ekvationerna producerar signifikant olika Kovats-index.

Metodöversättning

Snabbare GC-metoder har kortare tid men Kovats-index för föreningarna kan bevaras om korrekt metodöversättning tillämpas. Temperaturerna i temperaturprogrammet förblir desamma, men ramper och tider ändras vid användning av en mindre kolonn eller snabbare bärgas. Om kolumndimensionerna Längd×diameter×film divideras med 2 och gashastigheten fördubblas genom att använda H2 istället för He, måste hålltiderna divideras med 4 och ramperna måste multipliceras med 4 för att behålla samma index och samma retention temperatur för samma förening som analyserades. Metodöversättningsregler är inkorporerade i vissa kromatografidatasystem.